Стратосферные испытания японского псевдоспутника начнутся в 2020 году
Японская компания HAPSMobile провела вторые летные испытания перспективного телекоммуникационного псевдоспутника HAWK30. Согласно сообщению компании, второй полет аппарата состоялся 23 октября 2019 года в Летно-исследовательском центре NASA имени Армстронга в рамках подготовки к испытаниям HAWK30 полетами в стратосфере. Их планируется начать в конце текущего финансового года (заканчивается в Японии 31 марта 2020 года).
HAPSMobile занимается разработкой псевдоспутника HAWK30 с 2017 года. С помощью нового аппарата планируется оказывать услуги связи на островных территориях. Кроме того, беспилотник можно будет использовать в качестве высотного ретранслятора для передачи сигналов через горные массивы, а также в роли летающей сотовой вышки. Размах крыла HAWK30 составляет 78 метров. Согласно проекту, беспилотник может выполнять полеты на высоте 20 тысяч метров на скорости до 110 километров в час.
Бесфюзеляжный псевдоспутник оснащен десятью электромоторами с воздушными винтами, которые питаются от бортовых литий-ионных аккумуляторных батарей. Подзарядка батарей производится в дневное время от солнечных панелей, расположенных на верхней плоскости крыла. Предполагается, что аппарат сможет находиться в воздухе до 6 месяцев.
На HAWK30 планируется установить оборудование сотовой связи, с которым смогут работать не только наземные терминалы, но и обычные абонентские смартфоны. Диаметр зоны покрытия ретрансляционного оборудования на борту HAWK30, согласно заявлению разработчиков, составит 200 километров. Первый полет псевдоспутника состоялся в середине сентября 2019 года в Летно-исследовательском центре имени Армстронга. Второй полет HAWK30 состоялся спустя месяц и продолжался 1,5 часа. Специалисты проверили работу бортовых систем беспилотника, включая системы связи и электропитания.
В начале текущего года компания Qualcomm подала заявку на получение патента на беспилотник, способный почти неограниченное время находиться в воздухе. Этот аппарат получит солнечные батареи. Предполагается, что днем он будет получать энергию от солнца, а ночью аппарат будет переворачиваться батареями к земной поверхности и питаться от лазерного излучения с наземных установок.
Василий Сычёв
Он может сам подключаться к зарядной станции
Инженеры разработали дешевое решение для автономной подзарядки электрических мультикоптеров. Система под названием AutoCharge представляет собой зарядную станцию с коннектором, оснащенным электромагнитом. Дрон также оснащается магнитным коннектором, размещенном на конце гибкого шнура. При сближении дрона со станцией, коннекторы притягиваются друг к другу, обеспечивая надежное электрическое соединение на время зарядки батареи. Препринт статьи опубликован на сайте arxiv.org. На сегодняшний день мультикоптеры — наиболее популярный тип беспилотных летательных аппаратов. Однако при всех достоинствах, дроны, построенные по этой схеме, обладают ключевым недостатком, который заключается в относительно невысокой продолжительности полета. Для большинства существующих моделей оно не превышает получаса. Увеличение количества батарей на борту приводит к утяжелению дрона и снижению массы полезной нагрузки, которую он способен нести. Например, квадрокоптер US-1, созданный компанией Impossible Aerospace способен на одном заряде провести в воздухе целых два часа и пролететь около 75 километров, но его собственная масса при этом составляет 7,1 килограмма, а полезная нагрузка массой всего лишь 1,3 килограмма снижает время полета со 120 минут до 78. Другой подход к увеличению времени полета дрона — использовать системы автоматической замены или подзарядки батарей в формате зарядных станций, расположенных на пути беспилотника. Однако существующие на сегодняшний день решения (гнезда дронов) не универсальны, имеют сложную конструкцию и высокую стоимость. Кроме того, от мультикоптера обычно требуется точная посадка на платформу, что не всегда легко реализовать на открытом воздухе. Группа инженеров под руководством Джузеппе Лоянно (Giuseppe Loianno) из Нью-Йорского университета разработала простое и дешевое решение AutoCharge для автономной подзарядки дронов любого размера. Оно представляет собой небольшую док-станцию на верхней части которой располагается электрический коннектор, совмещенный с электромагнитом. К дрону крепится гибкий шнур, один конец которого подсоединен к схеме питания батареи дрона, а на другом конце располагается коннектор с постоянным магнитом. Когда батарея беспилотника разряжается ниже порогового значения, он подлетает к зарядной станции. Свободно свисающий на конце шнура магнитный коннектор дрона оказывается в зоне действия магнитного поля электромагнита, встроенного в коннектор на док-станции, притягивается к нему и происходит их стыковка. Правильному и надежному соединению также способствуют отверстия, расположенные на коннекторе док-станции и выступающие штифты на коннекторе дрона. После успешного соединения электромагнит, встроенный в док-станцию, отключается и начинается зарядка батареи дрона. В этот момент дрон может приземлиться рядом или продолжать выполнять задачи в воздухе. После восполнения заряда батареи беспилотник может продолжать полет. Для этого он механически отсоединяет свой коннектор от зарядной станции, на которой с небольшой задержкой снова включается электромагнит, для выполнения следующей стыковки. По словам разработчиков, такая схема зарядки проста, подходит для дронов разных размеров и не требует использования сложных алгоритмов и механизмов для точной посадки, а стоимость док-станции с выполненным с помощью 3D печати корпусом не превышает 50 долларов. Длина шнура может подбираться в зависимости от задач. Например, если дрону не требуется находиться в воздухе во время зарядки, шнур может быть коротким. Это снижает массу дрона и повышает эффективность зарядки, а также почти не влияет на точность управления в полете. https://www.youtube.com/watch?v=6xYvI-qIe3M&t=11s Разработчики провели эксперимент, в ходе которого тестовый квадрокоптер действовал полностью автономно. После полетов по заданной траектории и уменьшения напряжения батареи до минимума дрон подключался к зарядной станции. Зарядив батарею, беспилотник отсоединял коннектор и вновь продолжал полет до очередного разряда. Эксперимент продолжался в течение десяти часов. В будущем инженеры планируют добавить возможность использовать систему зарядки AutoCharge без предварительного знания о местоположении зарядной станции, полагаясь лишь на бортовые камеры дрона для ее визуальной локализации. В случае если необходимо выполнять полеты дольше нескольких часов, дроны-квадрокоптеры оснащают гибридной силовой установкой. В такой схеме беспилотник использует электромоторы для вращения винтов, но энергия для них вырабатывается двигателем внутреннего сгорания. Например, в 2018 году китайские инженеры продемонстрировали полет шестироторного мультикоптера, оснащенного ДВС и аккумуляторами, в ходе которого дрон продержался в воздухе 7 часов и 17 минут.