Sistem propulsi listrik secara aktif digunakan dalam kendaraan udara tak berawak modern dan memberikan kinerja penerbangan yang tinggi. Pertumbuhan lebih lanjut dari parameter kunci dapat dicapai dengan menggunakan energi matahari. Sejumlah UAV bertenaga surya eksperimental telah dikembangkan - tetapi tidak ada proyek yang dibawa ke operasi penuh dengan solusi masalah nyata.
Dengan partisipasi NASA
Pada pergantian tahun tujuh puluhan dan delapan puluhan, perusahaan Amerika AeroVironment sedang melakukan penelitian di bidang energi matahari untuk pesawat terbang. Pada tahun 1983, ia menerima perintah dari NASA untuk membuat UAV eksperimental yang mampu menunjukkan karakteristik kinerja tinggi. Proyek pertama dari seri baru ini diberi nama HALSOL (High Altitude Solar). Itu kemudian berganti nama menjadi Pathfinder.
Pada tahun yang sama, penerbangan pertama dari pesawat tak berawak yang berpengalaman terjadi, tetapi tes tersebut diakui tidak berhasil karena tingkat pengembangan teknologi utama yang tidak memadai. Finalisasi proyek berlanjut hingga 1993, ketika tes dilanjutkan. Tak lama kemudian, Pathfinder menunjukkan semua manfaat dari teknologi dan komponen baru. Selama bertahun-tahun, UAV telah menetapkan sejumlah rekor ketinggian dan durasi penerbangan untuk kendaraan bertenaga surya.
Pada tahun 1998, sebuah drone yang berpengalaman ditingkatkan sesuai dengan proyek Pathfinder Plus. Desain ulang dan pengenalan komponen listrik baru telah memungkinkan kinerja ditingkatkan lagi dan rekor baru telah ditetapkan. Pada periode yang sama, UAV Centurion dan Helios Prototype dibuat dengan tampilan yang mirip, tetapi dengan karakteristik yang berbeda.
UAV berpengalaman dari NASA dan AeroVironment dibangun sesuai dengan skema umum. Elemen desain utama adalah sayap rasio aspek besar yang membentang dari 29,5 m (Pathfinder) hingga 75 m (Helios). Di sayap, motor listrik dengan sekrup penarik (dari 6 hingga 14 unit) dan nacelles dengan roda pendaratan dan peralatan dipasang. Semua kendaraan dalam seri ini memiliki kendali jarak jauh dan dapat membawa beberapa muatan.
Area sayap maksimum yang mungkin diberikan kepada panel surya. Dalam proyek Pathfinder, mereka memberikan daya sebesar 7,5 kW, dan pada Centurion berikutnya mereka berhasil mendapatkan lebih dari 30 kW. Baterai isi ulang digunakan sebagai sumber daya cadangan. Sel bahan bakar juga digunakan dalam eksperimen selanjutnya.
Drone eksperimental tidak memiliki kecepatan terbang yang tinggi. Sayap lurus bentang besar membatasi parameter ini hingga 30-45 km / jam. Pada saat yang sama, rekor penerbangan dibuat pada ketinggian 24-29 km dan berlangsung setidaknya 12-18 jam.
seri Eropa
Sejak 2003, pekerjaan telah dilakukan pada proyek-proyek seri Zephyr. Awalnya, UAV baru dibuat oleh perusahaan Inggris QinetQ, tetapi kemudian pekerjaan itu dipindahkan ke departemen militer Airbus. Tujuan dari proyek ini adalah untuk membuat drone bertenaga surya ketinggian tinggi dengan durasi penerbangan yang panjang, yang mampu membawa peralatan pengawasan.
Di pertengahan dekade, tes dimulai pada peralatan demonstran teknologi yang dikurangi. Zephyr 6 menunjukkan potensi desain secara keseluruhan dan elemen individualnya. Pada tahun 2008, UAV ini naik ke ketinggian 19 km. Kemudian datanglah prototipe Zephyr 7. Pada bulan Juli 2010, ia mencatat rekor durasi penerbangan lebih dari 14 hari. Pada tahun 2018, prototipe lain, Zephyr 8 (Zephyr S), tetap mengudara selama hampir 26 hari.
UAV seri Airbus Zephyr menerima sayap rasio aspek besar dengan ujung terangkat. Zephyr 8 terbesar memiliki lebar sayap 28 m. Berat - hingga 50-70 kg, di mana tidak lebih dari 5 kg jatuh pada muatan. Motor listrik terletak di ujung depan sayap; boom ekor tipis dengan bulu terpasang di bagian belakang. Hampir seluruh permukaan atas sayap diberikan ke panel surya. Selain itu, UAV memiliki akumulator untuk memastikan penerbangan tanpa adanya sinar matahari. Kecepatan penerbangan tidak melebihi 50-60 km / jam, namun, tujuan dari proyek ini adalah untuk mendapatkan jangkauan, ketinggian, dan durasi yang tinggi.
Pengembangan proyek seri Zephyr terus berlanjut. Perbaikan mesin yang ada dilakukan untuk memenuhi tugas nyata, serta sampel baru dengan karakteristik berbeda dibuat. Saat ini, UAV tersebut dianggap sebagai pembawa peralatan pengawasan, peralatan elektronik, dll.
Dari berawak ke tak berawak
Yang menarik adalah proyek Solar Impulse dari perusahaan Swiss dengan nama yang sama. Dia mengusulkan pembangunan pesawat berawak bertenaga surya. Sejak 2009, dua mesin serupa telah berpartisipasi dalam uji terbang. Seiring waktu, perusahaan pengembang mengumumkan niatnya untuk membuat versi tak berawak dari pesawat yang ada.
Pada November 2019, Solar Impulse, dengan bantuan Leonardo dan Northrop Grumman, menyelesaikan konversi salah satu prototipe pesawat menjadi UAV. Tes penerbangan dijadwalkan untuk 2020-21, dan pada awal dua puluhan, dimungkinkan untuk meluncurkan produksi skala kecil untuk kepentingan pelanggan nyata. Diyakini bahwa drone semacam itu memiliki keunggulan kompetitif dalam bentuk karakteristik kinerja tinggi.
Solar Impulse 2, dibangun kembali menjadi UAV, memiliki sayap lurus dengan rentang 72 m, di mana badan pesawat ringan dan empat nacelles motor listrik dipasang. Kombinasi panel surya dan akumulator digunakan; daya puncak 66 kW. Pesawat mengembangkan kecepatan hingga 140 km / jam dan naik 12 km. Karakteristik desain modifikasi tanpa awak akan lebih tinggi. Secara khusus, durasi penerbangan akan ditingkatkan menjadi 90 hari.
Prospek terbatas
Dalam beberapa dekade terakhir, telah terjadi kemajuan yang signifikan di bidang UAV surya. Jenis panel, baterai, dan motor listrik baru dengan karakteristik yang lebih baik sedang dikembangkan dan diperkenalkan; bahan modern digunakan dalam konstruksi badan pesawat, memastikan daya tahan dan bobot rendah. Pada saat yang sama, terlepas dari semua upaya, drone semacam itu belum mencapai operasi penuh.
Terlepas dari semua upaya para ilmuwan, panel surya belum terlalu kuat. Akibatnya, di bawah mereka perlu untuk memberikan area maksimum yang mungkin sekaligus meringankan struktur. Hanya dalam kondisi seperti itu ada cukup energi untuk menyalakan motor dan mengisi ulang baterai. Selain itu, langkah-langkah diperlukan untuk menjaga suplai daya ke motor terlepas dari intensitas cahaya yang datang atau saat tidak ada.
Akibatnya, pesawat berawak atau UAV, yang dibangun bahkan dengan penggunaan teknologi canggih, ternyata besar dan mahal, tetapi tidak dapat membawa muatan yang signifikan. Namun, ia mampu menunjukkan karakteristik penerbangan yang tinggi dan karena itu memiliki kepentingan praktis tertentu.
Kemampuan terbang dalam waktu lama di ketinggian dapat berguna saat melakukan pengintaian atau memantau situasi dalam situasi yang berbeda. Proyek juga diusulkan untuk "satelit atmosfer" - kendaraan udara tak berawak dengan durasi penerbangan panjang dengan peralatan untuk menyampaikan sinyal radio. Teknologi tersebut diharapkan dapat bertahan di area tertentu untuk waktu yang lama dan menyediakan komunikasi yang konstan, menjadi pengganti pesawat ruang angkasa yang lebih mudah dan murah.
Jelas, pada tingkat karakteristik taktis dan teknis saat ini, UAV bertenaga surya tidak bisa menjadi yang tempur. Daya dukung yang terbatas tidak akan memungkinkan pengambilan amunisi yang besar, dan penampilan yang khas akan meningkatkan visibilitas untuk alat pendeteksi apa pun. Namun, drone pengintai dan repeater juga bisa menarik bagi tentara.
UAV surya sedang dalam pengembangan di beberapa negara dan telah terjadi kemajuan yang signifikan. Karakteristik peralatan tersebut secara bertahap meningkat, dan di masa mendatang, sampel pertama cukup mampu mencapai operasi nyata. Namun, arah ini tidak boleh dilebih-lebihkan. Dalam praktiknya, drone semacam itu cenderung menjadi sarana yang efektif untuk mengisi ceruk tertentu di mana mereka dapat mewujudkan potensi penuh mereka dan tidak menunjukkan kelemahan yang melekat.
