Американцы создали серийный электрический дрон с двухчасовой длительностью полета
Компания Impossible Aerospace представила электрический квадрокоптер US-1, способный непрерывно находиться в воздухе два часа и пролететь до 75 километров без подзарядки аккумуляторов. Это значительно превышает возможности других серийных электрических мультикоптеров, сообщает TechCrunch.
Большинство мультикоптеров оснащаются четырьмя или шестью винтами, приводимыми в движение электродвигателями, которые в свою очередь получают энергию от аккумулятора. Это позволяет сделать дрон достаточно легким и конструктивно простым, но обычно время полета дронов с такой конструкцией не превышает получаса. Поскольку для некоторых применений, к примеру, доставки грузов, такой продолжительности полета недостаточно, существуют гибридные дроны или гибридные силовые установки для электрических мультикоптеров, позволяющие значительно увеличить время работы аппарата. В такой схеме аппарат все равно использует электромоторы для вращения винтов, но они получают энергию от двигателя внутреннего сгорания, работающего на ископаемом топливе, которое имеет гораздо большую плотность энергии, чем литий-ионные аккумуляторы. В начале 2018 года дрон с такой установкой установил неофициальный рекорд продолжительности полета, продержавшись в воздухе 7 часов и 17 минут.
Тем не менее, производители электрических дронов продолжают совершенствовать их конструкцию, чтобы увеличить длительность полета и сохранить преимущества полностью электрической силовой установки. Компании Impossible Aerospace удалось довести время полета полностью электрического дрона до двух часов. Для этого инженерам пришлось заполнить литий-ионными аккумуляторами большую часть корпуса:
Помимо увеличенного времени полета дрон также обладает большой массой — 7,1 килограмма, из которых примерно 70 процентов приходится на аккумуляторы. Он может поднимать в воздух груз массой 1,3 килограмма, но при такой нагрузке длительность полета снижается со 120 до 78 минут. Максимальная скорость дрона составляет 68 километров в час. В нижней части корпуса у дрона есть подвес для камер или другого оборудования. Компания планирует начать поставки квадрокоптера в четвертом квартале 2018 года, его цена составит 7,5 тысячи долларов.
Стоит отметить, что длительность полета представленного дрона значительно выше, чем у большинства серийных дронов, но не является рекордной среди всех мультикоптеров. К примеру, в 2016 году немецкий инженер продемонстрировал полет самодельного полностью электрического дрона, который продлился два часа и 31,5 минуты.
В 2016 году британская компания Ocuair продемонстрировала первый в истории перелет дрона через пролив Ла-Манш. Во время 72-минутного полета квадрокоптер преодолел 35 километров. Для управления инженеры использовали лодку сопровождения, в которой находился оператор с пультом.
Григорий Копиев
Он выдерживает температуру в 200 градусов Цельсия на протяжении 10 минут
Инженеры разработали термоустойчивый квадрокоптер FireDrone, он способен выдержать температуру в 200 градусов Цельсия в течение десяти минут. Это стало возможно благодаря тепловой защите на основе аэрогеля из полиимида, в которую заключены все внутренние компоненты дрона, включая электромоторы. Прототип оборудован инфракрасной камерой и термодатчиками, отслеживающими внутреннюю и внешнюю температуры. Благодаря устойчивости к высоким температурам дрон может пригодиться пожарным службам для разведки во время пожаров. Статья опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems. Во время тушения пожаров пожарные службы отправляют на место происшествия разведывательные отряды, чтобы оценить ситуацию. Это создает риск для жизни и здоровья сотрудников спасательных служб, поэтому инженеры ищут возможность использовать для этой цели дроны, которые можно было бы отправить к источнику опасности вместо людей. С помощью беспилотников можно предварительно обследовать место происшествия и определить положение источников опасности, составить план местности и попытаться найти выживших. Однако для того, чтобы работать в непосредственной близости от источника высокой температуры, дрон должен обладать термозащитой. Инженеры под руководством Мирко Ковача (Mirko Kovač) из Имперского колледжа Лондона разработали прототип квадрокоптера FireDrone с термозащитой на основе армированного стеклотканью полиимидного аэрогеля — легкого пористого геля, который состоит в основном из воздушных полостей в полиимидной матрице с добавлением стекловолокна и силикатного аэрогеля. Благодаря этой защите дрон способен выдерживать температуру до 200 градусов Цельсия на протяжении десяти минут, при этом температура внутри корпуса не превышает 40 градусов. Помимо обычной RGB-камеры, дрон оборудован также камерой, снимающей в инфракрасном диапазоне для обнаружения источников высокой температуры, в условиях сильного задымления. Бортовая электроника один раз в секунду измеряет температуру снаружи и внутри термозащитного кожуха. Внутри дрона есть система охлаждения, которая построена на использовании эффекта понижения температуры при испарении сжиженного углекислого газа, который находится в картридже. При излишнем нагреве происходит открытие клапана и небольшие трубки распределяют газ для охлаждения внутренних компонентов. Термозащита дрона построена из плоских элементов толщиной 15 миллиметров, которые крепятся к раме из полиамида, образуя ромбокубооктаэдр. Корпус такой формы проще в изготовлении, чем корпус с изогнутыми элементами, при этом он имеет достаточный внутренний объем. Для отражения инфракрасного излучения от источников тепла снаружи дрон покрыт алюминиевой фольгой. Двигатели находятся в центральной части дрона, их вращение передается пропеллерам с помощью трансмиссии. Термозащиту разработчики испытали в тепловой камере, а также в тестовых полетах вблизи источников открытого пламени. Эти эксперименты подтвердили, что за счет тепловой изоляции с помощью аэрогеля и использования системы охлаждения удается значительно замедлить рост внутренней температуры. Кратковременно дрон способен выдержать температуру даже больше 1000 градусов, однако при этом начинают происходить структурные изменения корпуса за счет деформации аэрогеля. Для чистого полиимидного аэрогеля такая деформация наблюдается уже выше 200 градусов, но дополнительные армирующие добавки позволяют снизить этот эффект. Благодаря низкой теплопроводности дрон может использоваться также и при низких температурах. И если время работы дрона в условиях высокой температуры определяется размером резервуара с углекислым газом для системы охлаждения, то в случае полетов в условиях холода, внутренняя температура поддерживается на достаточном уровне за счет тепловыделения внутренних компонентов дрона. https://www.youtube.com/watch?v=pNp2T9Sx7xY Из множества существующих дронов, предназначенных для тушения пожаров с помощью воды или огнетушителей выделяется гексакоптер NIMBUS, разработанный специалистами из Университета Небраски-Линкольна. Вместо тушения уже разгоревшегося огня, он предназначен для создания новых контролируемых поджогов — одного из методов борьбы с пожарами. Для этого он оборудован системой сброса горящих шаров.