Китайцы представили гибридный и полностью электрический грузовые беспилотники
Китайская компания Autoflight Aviation Technology представила проект двух грузовых беспилотных летательных аппаратов: гибридного и полностью электрического. Как пишет Aviation Week, проект получил название V400 Albatross. Макет беспилотника разработчики показали на конференции 2020 World UAV в Шенчжене в середине сентября 2020 года.
Сегодня множество компаний в мире занимаются исследованиями в области доставки почты и грузов с помощью беспилотников. Считается, что такие аппараты позволят быстро и относительно дешево перевозить грузы как в рамках коммерческой эксплуатации, так и в рамках спасательных операций.
При этом одни компании занимаются созданием грузовых беспилотников с нуля, в то время как другие рассматривают возможность конвертации пилотируемых самолетов в беспилотные аппараты.
Беспилотники V400 будут иметь максимальную взлетную массу 400 килограммов и смогут перевозить грузы массой до 100 килограммов. Полностью электрическая версия Albtaross сможет перевозить грузы на расстояние до 300 километров, в то время как гибридная — до одной тысячи километров.
V400 будет создан по аэродинамической схеме «утка» с двумя дополнительными балками идущими от переднего горизонтального оперения через крыло и заканчивающимися вертикальными килями. На балках и килях будут размещены электромоторы с несущими винтами для вертикальных взлета и посадки — по три на каждой балке.
Кроме того, аппарат будет оснащен тянущим винтом в носовой части и толкающим в хвостовой. В полностью электрической версии они будут приводиться электромоторами. В гибридной версии от электромоторов будут приводиться несущие и носовой винты, а толкающий — от двигателя внутреннего сгорания.
Крыло беспилотника планируется выполнить удлиненным и узким. Предполагается, что это позволить снизить расход аккумуляторов или топлива в полете. Проект разрабатывается с учетом перспективных требований к беспилотным аппаратам, которые могут быть допущены к полетам в общем воздушном пространстве. Его можно будет сертифицировать. Другие подробности о проекте не раскрываются.
В конце августа американская компания Xwing показала пассажирский самолет Cessna 208B Grand Caravan, конвертированный в грузовой беспилотник, который планируется использовать для доставки посылок и товаров на средние расстояния.
Разработчики уже провели 70 испытательных полетов самолета в полностью беспилотном режиме, начиная взлетом и заканчивая посадкой. Кроме того, Xwing получила разрешение Федерального управления гражданской авиации на полеты беспилотного Grand Caravan с грузами. Правда, во время этих полетов в кабине будет находиться пилот.
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.