Elektrické pohonné systémy sa aktívne používajú v moderných leteckých dopravných prostriedkoch bez posádky a poskytujú vysoký letový výkon. Ďalší rast kľúčových parametrov je možné dosiahnuť využitím slnečnej energie. Bolo vyvinutých niekoľko experimentálnych solárnych pohonov UAV-ale žiadny z projektov ešte nebol uvedený do plnohodnotnej prevádzky s riešením skutočných problémov.
Za účasti NASA
Na prelome sedemdesiatych a osemdesiatych rokov robila americká spoločnosť AeroVironment výskum v oblasti slnečnej energie pre lietadlá. V roku 1983 dostala od NASA príkaz na vytvorenie experimentálneho UAV, ktorý by mohol vykazovať vysoké výkonové charakteristiky. Prvý projekt novej série dostal názov HALSOL (High Altitude Solar). Neskôr bol premenovaný na Pathfinder.
V tom istom roku sa uskutočnil prvý let skúseného drona, ale testy boli uznané za neúspešné z dôvodu nedostatočnej úrovne rozvoja kľúčových technológií. Finalizácia projektu pokračovala až do roku 1993, keď boli testy obnovené. Pathfinder čoskoro ukázal všetky výhody nových technológií a komponentov. V priebehu rokov UAV vytvoril niekoľko rekordov v nadmorskej výške a trvaní letu pre vozidlá poháňané slnečnou energiou.
V roku 1998 bol skúsený dron modernizovaný podľa projektu Pathfinder Plus. Prepracovanie a zavedenie nových elektrických komponentov umožnilo opäť zlepšiť výkon a boli stanovené nové rekordy. V tom istom období boli prototypy UAV Centurion a Helios vytvorené s podobným vzhľadom, ale s inými charakteristikami.
Skúsené UAV od NASA a AeroVironment boli postavené podľa všeobecnej schémy. Hlavným konštrukčným prvkom bolo veľké krídlo s pomerom strán od 29,5 m (Pathfinder) do 75 m (Helios). Na krídlo boli nainštalované elektrické motory s ťažnými skrutkami (od 6 do 14 jednotiek) a gondoly s podvozkom a zariadením. Všetky vozidlá v sérii mali diaľkové ovládanie a mohli niesť nejaké užitočné zaťaženie.
Maximálna možná plocha krídla bola daná solárnym panelom. V projekte Pathfinder vydávali výkon 7,5 kW a v neskoršom Centurione sa im podarilo získať viac ako 30 kW. Ako záložný zdroj energie boli použité nabíjateľné batérie. V neskorších experimentoch boli použité aj palivové články.
Experimentálne drony nemali vysokú letovú rýchlosť. Rovnoplošné krídlo s veľkým rozpätím obmedzilo tento parameter na 30-45 km / h. Zároveň sa uskutočnili rekordné lety vo výškach 24-29 km a trvali najmenej 12-18 hodín.
Európska séria
Od roku 2003 sa pracuje na projektoch série Zephyr. Spočiatku nový UAV vytvoril britská spoločnosť QinetiQ, ale neskôr bola práca prevedená na vojenské oddelenie Airbus. Cieľom projektu bolo vytvoriť vysokohorský dron poháňaný slnečnou energiou s dlhým letom, schopný niesť sledovacie zariadenie.
V polovici desaťročia sa začali testy na demonštračnom zariadení so zníženou technológiou. Zephyr 6 predviedol potenciál dizajnu ako celku a jeho jednotlivých prvkov. V roku 2008 sa tento UAV vyšplhal do nadmorskej výšky 19 km. Potom prišiel prototyp Zephyr 7 v plnej veľkosti. V júli 2010 vytvoril rekord v trvaní letu viac ako 14 dní. V roku 2018 zostal ďalší prototyp Zephyr 8 (Zephyr S) vo vzduchu takmer 26 dní.
UAV zo série Airbus Zephyr dostávajú krídlo s veľkým pomerom strán so zdvihnutými špičkami. Najväčší Zephyr 8 má rozpätie krídel 28 m. Hmotnosť - až 50 - 70 kg, z ktorých na užitočné zaťaženie nespadá viac ako 5 kg. Elektromotory sú umiestnené na nábežnej hrane krídla; vzadu je pripevnený tenký chvostový výložník s perím. Takmer celý horný povrch krídla je daný solárnym panelom. UAV má navyše akumulátory, ktoré zaisťujú let bez slnečného svetla. Rýchlosť letu nepresahuje 50-60 km / h, cieľom projektu však bolo získať vysoký dolet, nadmorskú výšku a trvanie.
Vývoj projektov série Zephyr pokračuje. Zlepšenie existujúcich strojov sa vykonáva s cieľom splniť skutočné úlohy a tiež sa vytvárajú nové vzorky s rôznymi vlastnosťami. V súčasnosti sa takéto UAV považujú za nosiče sledovacích zariadení, elektronických zariadení atď.
Od človeka k človeku
Obzvlášť zaujímavý je projekt Solar Impulse švajčiarskej spoločnosti s rovnakým názvom. Navrhuje stavbu lietadiel s posádkou na slnečný pohon. Od roku 2009 sa letových skúšok zúčastňujú dva podobné stroje. Časom vývojová spoločnosť oznámila svoj zámer vytvoriť verziu existujúceho lietadla bez posádky.
V novembri 2019 spoločnosť Solar Impulse za pomoci Leonarda a Northropa Grummana dokončila prestavbu jedného z prototypov lietadla na UAV. Letové testy boli naplánované na roky 2020-21 a na začiatku dvadsiatych rokov je možné v záujme skutočných zákazníkov spustiť malosériovú výrobu. Verí sa, že takýto dron má konkurenčnú výhodu vo forme vysokých výkonových charakteristík.
Solar Impulse 2, prestavaný na UAV, má rovné krídlo s rozpätím 72 m, pod ktorým je nainštalovaný ľahký trup a štyri gondoly elektromotorov. Bola použitá kombinácia solárnych panelov a akumulátorov; špičkový výkon 66 kW. Lietadlo vyvinulo rýchlosť až 140 km / h a nastúpalo 12 km. Konštrukčné vlastnosti úpravy bez posádky budú vyššie. Predovšetkým sa dĺžka letu zvýši na 90 dní.
Obmedzené vyhliadky
V posledných desaťročiach došlo v oblasti solárnych UAV k významnému pokroku. Vyvíjajú sa a zavádzajú sa nové typy panelov, batérií a elektromotorov so zlepšenými vlastnosťami; Pri konštrukcii drakov lietadla sú použité moderné materiály, ktoré zaisťujú odolnosť a nízku hmotnosť. Zároveň napriek všetkému úsiliu takéto drony ešte nedosiahli plnohodnotnú prevádzku.
Napriek všetkému úsiliu vedcov nie sú solárne panely ešte príliš silné. Výsledkom je, že pod nimi je potrebné dať maximálnu možnú plochu a súčasne odľahčiť štruktúru. Len za takýchto podmienok je dostatok energie na pohon motorov a dobíjanie batérií. Okrem toho sú potrebné opatrenia na udržanie napájania motorov bez ohľadu na intenzitu dopadajúceho svetla alebo v jeho neprítomnosti.
Výsledkom je, že lietadlo s posádkou alebo UAV, vyrobené dokonca s využitím pokročilých technológií, sa ukazuje byť veľké a drahé, ale nemôže uniesť významné užitočné zaťaženie. Je však schopný vykazovať vysoké letové vlastnosti, a preto má určitý praktický význam.
Schopnosť dlho lietať vo vysokých nadmorských výškach môže byť užitočná pri vykonávaní prieskumu alebo monitorovaní situácie v rôznych situáciách. Navrhujú sa aj projekty pre „atmosférické satelity“- bezpilotné lietadlá na dlhé lety so zariadením na prenos rádiových signálov. Očakáva sa, že takáto technológia zostane v danej oblasti dlhší čas a bude poskytovať neustálu komunikáciu, pričom bude jednoduchšou a lacnejšou náhradou vesmírnych lodí.
Na súčasnej úrovni taktických a technických charakteristík nemôžu byť UAV poháňané slnečnou energiou bojové. Obmedzená nosnosť neumožňuje vziať si veľkú muníciu a charakteristický vzhľad zvýši viditeľnosť pre všetky detekčné prostriedky. Prieskumné drony a opakovače však môžu byť zaujímavé aj pre armády.
Solárne UAV sa vyvíjajú vo viacerých krajinách a došlo k významnému pokroku. Charakteristiky takýchto zariadení sa postupne zvyšujú a v dohľadnej budúcnosti sú prvé vzorky celkom schopné dosiahnuť skutočnú prevádzku. Tento smer by sa však nemal preceňovať. V praxi sa tieto drony pravdepodobne stanú účinným prostriedkom na vyplnenie konkrétnych medzier, v ktorých môžu naplno využiť svoj potenciál a nevykazovať inherentné nevýhody.
