Войти
| Pathfinder. Pathfinder Plus | |
|---|---|
 | |
| Pathfinder в полете над Гавайями | |
| Роль | Дистанционное управление БПЛА |
| Производитель | AeroVironment |
| Основной пользователь | Программа NASA ERAST |
| Количество построенных | 1 |
| Разработано в | NASA Centurion. NASA Helios |
NASA Pathfinder и NASA Pathfinder Plus были первыми двумя самолетами, разработанными как часть эволюционной серии солнечных - и систем с питанием от топливных элементов беспилотные летательные аппараты. AeroVironment, Inc. разработала аппараты в рамках программы NASA «Самолеты и сенсорные технологии для исследования окружающей среды» (ERAST). Они были созданы для разработки технологий, которые позволят долгосрочным высотным самолетам служить атмосферными спутниками, выполнять задачи исследования атмосферы, а также служить платформами связи. В дальнейшем они были развиты в самолеты NASA Centurion и NASA Helios.
AeroVironment инициировала разработку полномасштабных самолетов на солнечных батареях с Gossamer Penguin и Транспортные средства Solar Challenger в конце 1970-х - начале 1980-х годов, после новаторской работы Роберта Баучера, который построил первые летающие модели на солнечных батареях в 1974 году. В рамках ERAST компания AeroVironment построила четыре поколения автомобилей повышенной прочности. беспилотные летательные аппараты (БПЛА), первым из которых был Pathfinder.
В 1983 году AeroVironment получила финансирование от неуказанного правительственного агентства США для тайного расследования концепции БПЛА, обозначенной как «High Altitude Solar» или HALSOL. Первый полет прототипа HALSOL состоялся в июне 1983 года. Девять полетов HALSOL состоялись на Groom Lake в Неваде. Полеты проводились с использованием радиоуправления и батарейного питания, так как самолет не был оснащен солнечными батареями. Аэродинамика HALSOL была подтверждена, но расследование привело к выводу, что ни фотоэлектрический элемент, ни технология накопления энергии не были достаточно зрелыми, чтобы реализовать эту идею на данный момент, и поэтому HALSOL был помещен на хранение.
В 1993 году, после десяти лет хранения, самолет был возвращен в состояние полета для короткого полета Организацией противоракетной обороны (BMDO). С добавлением небольших солнечных батарей осенью 1993 г. и в начале 1994 г. было выполнено пять контрольных полетов на малой высоте в рамках программы BMDO в NASA Dryden на сочетании солнечной энергии и энергии батарей.
В 1994 году самолет передан в программу NASA ERAST для разработки авиационной технологии на научной платформе. Он был переименован в «Следопыт», потому что он был «буквально путеводителем для будущего парка самолетов на солнечной энергии, которые могли бы оставаться в воздухе в течение недель или месяцев для научных исследований и получения изображений». Была запланирована серия полетов, чтобы продемонстрировать, что чрезвычайно легкая и хрупкая конструкция самолета с очень высоким удлинением (соотношение между размахом крыла и хордой крыла) может успешно взлетать и приземляться из аэропорта и может подниматься на очень большую высоту (от 50 000 футов (15 000 м) до 80 000 футов (24 000 м)) за счет силы солнца. Кроме того, проект ERAST также хотел определить возможность использования такого БПЛА для перевозки инструментов, используемых в различных научных исследованиях.
21 октября 1995 года хрупкость самолета была четко продемонстрирована, когда он был серьезно поврежден. в результате аварии в ангаре, но впоследствии был перестроен.
Pathfinder приводился в движение восемью электродвигателями, которые позже были уменьшены до шести, которые сначала питались от батарей. Он имел размах крыла 98,4 футов (30,0 м). Две подкрыльевые капсулы содержат шасси, батареи, систему приборов с тройным резервированием и компьютеры управления полетом с двойным резервированием. К тому времени, когда самолет был включен в проект ERAST в конце 1993 года, уже добавлялись солнечные батареи, которые в конечном итоге покрывали всю верхнюю поверхность крыла. Солнечные батареи обеспечивают питание электродвигателей, авионики, средств связи и других электронных систем самолета. Pathfinder также имел систему резервных аккумуляторов, которая могла обеспечивать питание от двух до пяти часов, чтобы обеспечить полет ограниченной продолжительности после наступления темноты.
Pathfinder летит со скоростью всего 15 миль в час (24 км / ч) до 25 миль в час (40 км / ч). Управление тангажем обеспечивается за счет использования крошечных рулей высоты на задней кромке крыла. Управление поворотом и рысканием осуществляется путем замедления или ускорения двигателей на внешних частях крыла.
Основные научные мероприятия миссий «Патфайндер» включали определение статуса питательных веществ в лесах, возобновление роста лесов после ущерба, нанесенного ураганом Иники в 1992 году, концентрации отложений / водорослей в прибрежных водах и оценку состояния коралловых рифов. Научная деятельность координируется НАСА Исследовательским центром Эймса и включает исследователей из Гавайского университета и Калифорнийского университета. В полете Pathfinder были испытаны два научных инструмента, разработанных ERAST, цифровой сканирующий интерферометр с высоким спектральным разрешением (DASI) и бортовая система визуализации в реальном времени с высоким пространственным разрешением (ARTIS), оба из которых были разработаны в Эймсе. Эти полеты проводились на высоте от 22 000 футов (6700 м) до 49 000 футов (15 000 м) в 1997 году.
11 сентября 1995 года Pathfinder установил неофициальный рекорд высоты для самолетов с солнечной батареей - 50 000 футов (15 000 футов). м) во время 12-часового полета из NASA Dryden. Эта и последующие записи, заявленные НАСА для Pathfinder, остаются неофициальными, так как они не были подтверждены FAI, международно признанным органом по установлению мировых рекордов в области авиации. Национальная ассоциация аэронавтики вручила отраслевой команде NASA ERAST награду за один из «10 самых запоминающихся рекордных полетов» 1995 года.
После дальнейших модификаций самолет был переведен на США Тихоокеанский ракетный полигон (PMRF) военно-морского флота на гавайском острове Кауаи. Во время одного из семи полетов весной и летом 1997 года Pathfinder поднял рекорд высоты для самолетов на солнечных батареях, а также самолетов с винтом, до 71 530 футов (21 800 м) 7 июля 1997 года. Во время этих полетов, Pathfinder нес два легких инструмента для визуализации, чтобы больше узнать о наземных и прибрежных экосистемах острова, продемонстрировав потенциал таких самолетов в качестве платформ для научных исследований.
Pathfinder-Plus в полете над Гавайями, июнь 2002, оснащенный коммуникационным оборудованием Skytower В 1998 году Pathfinder был модифицирован в конфигурацию с более длинными крыльями Pathfinder-Plus. Он использовал четыре из пяти секций оригинального крыла Pathfinder, но заменил новую центральную секцию крыла длиной 13 м (44 фута), которая включала в себя высокогорный аэродинамический профиль, разработанный для последующего Centurion / Helios. Новая секция была вдвое длиннее оригинала и увеличила общий размах крыльев с 98,4 футов (30,0 м) до 121 футов (37 м). Новая центральная секция была увенчана более эффективными кремниевыми солнечными элементами, разработанными SunPower Corporation из Саннивейл, Калифорния, которые могли преобразовывать почти 19 процентов получаемой солнечной энергии в полезную электрическую энергию. для питания двигателей, авионики и систем связи корабля. Это по сравнению с примерно 14-процентной эффективностью для старых солнечных батарей, которые покрывают большую часть поверхности средних и внешних панелей крыла от оригинального Pathfinder. Максимальная потенциальная мощность была увеличена с примерно 7500 Вт на Pathfinder до примерно 12 500 Вт на Pathfinder-Plus. Количество электродвигателей было увеличено до восьми, и в качестве двигателей использовались более мощные агрегаты, предназначенные для последующих самолетов.
Опытные полеты Pathfinder-Plus, совершенные на PMRF летом 1998 года, подтвердили мощность, аэродинамические и системные технологии для его преемника, Centurion. 6 августа 1998 года Pathfinder-Plus подтвердил свою конструкцию, подняв национальный рекорд высоты до 80 201 футов (24 445 м) для самолетов с солнечной батареей и винтом.
В июле 2002 года Pathfinder-Plus имел коммерческое оборудование для ретрансляции средств связи, разработанное Skytower, Inc., дочерней компанией AeroVironment, для испытания использования самолета в качестве платформы для вещания. Skytower в сотрудничестве с НАСА и Министерством телекоммуникаций Японии проверили концепцию «атмосферного спутника », успешно используя самолет для передачи HDTV сигнал, а также сигнал беспроводной связи IMT-2000 с расстояния 65 000 футов (20 000 м), что дает воздушному судну эквивалент башни передатчика высотой 12 миль (19 км). Из-за большого угла обзора самолета для передачи использовался только один ватт мощности, или 1/10 000 мощности, необходимой наземной вышке для обеспечения того же сигнала. По словам Стюарта Хиндла, вице-президента по стратегии и развитию бизнеса SkyTower, «платформы SkyTower в основном представляют собой геостационарные спутники без временной задержки». Кроме того, Хиндл сказал, что такие платформы, летающие в стратосфере, в отличие от реальных спутников, могут обеспечить гораздо более высокие уровни использования частот. «Единая платформа SkyTower может обеспечить пропускную способность фиксированного широкополосного местного доступа в 1000 раз больше, чем у геостационарного спутника, используя ту же полосу частот, из расчета байт в секунду на квадратную милю».
Рэй Морган, президент AeroVironment, описал концепцию следующим образом: «Мы пытаемся создать то, что мы называем« атмосферным спутником », который работает и выполняет многие функции, как спутник в космосе, но делает это очень близко, в атмосфера "
Pathfinder Plus (слева) и Helios Prototype (справа) на рампе Драйдена 
Solar Aircraft Evolution с помощью программы ERAST | Pathfinder | Pathfinder-Plus | Centurion | Helios HP01 | Helios HP03 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Длина фут (м) | 12 (3,6) | 12 (3,6) | 12 (3,6) | 12 (3,6) | 16,5 (5,0) |
| Длина хорды (м) | 8 (2,4) | ||||
| Размах крыла, фут (м) | 98,4 (29,5) | 121 (36,3) | 206 (61,8) | 247 (75,3) | |
| Соотношение сторон | 12 к 1 | 15 к 1 | 26 к 1 | 30,9 к 1 | |
| Коэффициент скольжения | 18 к 1 | от 21 до 1 | ? | ? | ? |
| воздушная скорость, узлы (км / ч) | 15–18 (27–33) | 16,5–23,5 (30,6–43,5) | ? | ||
| Максимальная высота в футах (м) | 71530 (21,802) | 80,201 (24,445) | н / д | 96 863 (29 523) | 65 000 (19 812) |
| Вес пустого фунта (кг) | ? | ? | ? | 1322 (600) | ? |
| Макс. вес фунты (кг) | 560 (252) | 700 (315) | ± 1 900 (± 862) | 2048 (929) | 2,320 (1052) |
| Полезная нагрузка фунт (кг) | 100 (45) | 150 (67,5) | 100–600 (45–270) | 726 (329) | ? |
| Двигатели | электрические, 2 л.с. (1,5 кВт) каждый | ||||
| No. двигателей | 6 | 8 | 14 | 14 | 10 |
| Мощность солнечной энергии (кВт) | 7,5 | 12,5 | 31 | 35 | 18,5 |
| Дополнительная мощность | батареи | батареи | батареи | Литиевые батареи | Литиевые батареи, топливный элемент |
Эта статья содержит материалы, изначально взятые из веб-статьи «Беспилотные летательные аппараты» Грега Гебеля, который существует в открытом доступе. 
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства.
 | за сентябрь 2003 г.
Последняя правка сделана 2021-05-31 06:14:56
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное). 
|