The EUREKA E! Проект 3931 ASARP разработал небольшой и дешевый в строительстве беспилотный летательный аппарат (БПЛА), предназначенный для снижения стоимости морских поисково-спасательных операций и снижения рисков для материальных и человеческих жизней. Гидросамолет использует технологию изменения формы для повышения стабильности полета, что позволяет ему летать в суровых погодных условиях.
Полученный в результате корабль имеет автономность 4,5 часа с полезной нагрузкой до 40 кг. Он оснащен современной авионикой и бортовыми камерами. И он связан беспроводной связью с командным центром, откуда пилот может управлять БПЛА. Прототип в настоящее время проходит окончательные испытания на Кипре, и дизайн уже вызывает интерес со стороны государственных и гражданских организаций по спасению и наблюдению.
Поисково-спасательные работы на море часто затруднены суровыми погодными условиями, что представляет серьезную опасность для вертолетов или самолетов и их экипажей. Стоимость материала и человеческих жизней может оказаться высокой. ASARP приступила к разработке БПЛА для более эффективного выполнения таких спасательных операций.
Противодействие ветру
«Основная проблема заключается в том, что БПЛА маленькие, легкие и подвержены влиянию экстремальных погодных условий», - объясняет координатор проекта д-р Майкл Амприкидис из инженерно-консалтинговой компании GGD. ASARP решил эту проблему, используя реактивные управляющие поверхности, меняющие форму. Изменяющие форму элементы самолета: аэросервоупругие триммеры, могут вибрировать в противофазе порывам ветра, чтобы снизить нагрузки на целых 25%, позволяя БПЛА летать в суровых погодных условиях. Бортовые датчики контролируют стабильность и обеспечивают постоянную обратную связь с элеронами.
«Технология аэросервоупругости позволяет использовать скорость ветра и структурную механику системы в наших интересах», - говорит д-р Амприкидис. Эта технология была предметом предыдущего проекта, в котором он оценивал концепции конструкции, включающие аэроупругую деформацию планера, позволяющую самолету противостоять сильному ветру. Оптимальная эффективность была достигнута за счет постоянной корректировки формы самолета.
«Было использовано несколько технологий, в том числе аэродинамические эластичные триммеры», - говорит он. Это включает в себя три деформируемые поверхности, используемые вместе с органами управления полетом и способные двигаться на высоких частотах. «Вкладка может иметь очень высокую частоту колебаний; традиционные поверхности полета не могут соответствовать этим частотам, что приводит к движению самолета вверх и вниз во время турбулентности».
Эти триммеры противодействуют влиянию порыва ветра, перемещаясь в противоположной фазе, чтобы удерживать самолет в устойчивом положении. Это стало ключом к обеспечению устойчивости БПЛА ASARP в экстремальных погодных условиях.
Разработаны электромагнитные приводы
По мере того, как самолет на ранней стадии испытаний становился больше и тяжелее, сила, необходимая для отклонения поверхностей управления, также росла, и необходимо было найти инновационные решения. «Мы пришли к выводу, что электромагнитные актуаторы будут работать лучше всего, и обнаружили достаточное отклонение на удовлетворительных частотах», - говорит д-р Амприкидис.
"Мы разработали прототип, спроектировали крылья, фюзеляж и систему управления. БПЛА был закончен в июне 2009 года, и первый полет был совершен на соленом озере недалеко от Акротири, выбранном из-за очень ветреных условий. Самолет поднялся в воздух первым. без петель и казался очень устойчивым при боковом ветре до 60 узлов - очень тяжелые условия."
Были предприняты усилия для обеспечения максимальной устойчивости даже без выступов - например, с использованием специального профиля аэродинамического профиля, оптимизированного для большой подъемной силы на низких скоростях. Вся конфигурация способствует устойчивости в суровых погодных условиях. Пилот наземного базирования - опытный руководитель обучения в авиакомпании - сообщил, что полет прошел очень гладко.
Испытательный самолет весил 50 кг без топлива и от 270 до 275 кг в полной готовности к полету, когда он был полностью заправлен топливом и оснащен. Первоначально он управлялся с помощью обычного джойстика дистанционного управления и дроссельной заслонки. Базовая станция БПЛА теперь оснащена двумя экранами для использования авионики самолета - на одном экране отображаются приборы, а на другом - изображение с бортовой камеры. Базовый блок управления является самоподдерживающимся с электрическим генератором для обеспечения питания и двухкомпьютерной системы, взаимодействующей с бортовым компьютером.
Финансирование специальных материалов
БЛА ASARP может взлетать и приземляться как на море, так и на суше. Самолет, работающий в таких условиях, должен быть очень легким и прочным. Финансирование, полученное с помощью EUREKA, имело решающее значение, поскольку оно облегчило покупку дорогостоящих специальных материалов, таких как арамидный кевлар и композиты из углеродного волокна.
Важный вклад внес израильский партнер Центр гидродинамики Коммутации, первый изобретатель вкладок, который предоставил данные, необходимые для запуска проекта. «Без этих данных мы не смогли бы разработать триммеры», - говорит д-р Амприкидис.
GGD сейчас находится на завершающей стадии тестирования. Он установил диапазон полета с точки зрения взлетной скорости, веса, угла сваливания и дальности полета, но все еще совершенствует авионику, включая автопилот, глобальную систему позиционирования (GPS) и инерциальную навигацию. «Каждый испытательный полет обогащает наши знания, но требует времени и правильной погоды», - добавляет он.
Ожидается, что основными рынками будут правительства и гражданские спасательные организации. Также есть потенциал для исследовательских учреждений, поскольку БПЛА может нести до 40 кг оборудования и намного дешевле в эксплуатации, чем обычный самолет. Правительство уже проявило интерес к Кипру в области спасательных операций и наблюдения за лесными пожарами. Правила безопасности полетов могут потребовать модификации для обеспечения коммерческой эксплуатации; переговоры продолжаются.