Gasdrevet drone holder sig i luften i fem dage

Et hold MIT-ingeniører har udviklet og testet en drone, der kan svæve og forblive på station eller cirkle rundt om et mål for at yde omfattende kommunikationsstøtte i op til fem dage, hvilket er længere end nogen anden gasdrevet drone. Den ligner et svævefly og har tynde vinger, der spænder 24 fod… Flyet kan bære op til 20 lb udstyr, mens det flyver i op til 15.000 ft. Det vejer lige under 150 lb og drives af en 5-hk gasmotor.

I tilfælde af en naturkatastrofe, der afbryder telefon- og internetsystemer i et stort område, kunne dronen flyve over de berørte områder og give midlertidig telekommunikationsdækning til de nødlidende samt beredskabsstyrker.

De nuværende versioner af ustyrede flyvemaskiner er ofte dyre i drift og kan kun forblive i luften i en dag eller to, hvilket er tilfældet med de fleste autonome overvågningsfly, der drives af militæret. En tilstrækkelig og vedvarende dækning ville kræve et relæ af flere fly, der lander og tankes op døgnet rundt, med driftsomkostninger på tusindvis af dollars i timen for hver UAV.

Dronen begyndte som et studenterprojekt, der blev foreslået af det amerikanske luftvåben. Det ønskede en drone, der blev drevet af solen, og som potentielt kunne forblive i luften på ubestemt tid. Andre, herunder Google, har eksperimenteret med dette koncept og designet soldrevne fly i høj højde, der kunne give kontinuerlig internetadgang til landdistrikter og fjerntliggende dele af verden.

Men da MIT-studerendeholdet undersøgte ideen og analyserede problemet ud fra en række tekniske perspektiver, besluttede de, at solenergi – i hvert fald til langvarige nødhjælpsaktioner – ikke var vejen frem.

“Et solkøretøj kan måske fungere fint om sommeren, men om vinteren, især hvis man er langt fra ækvator, er nætterne længere, og der er ikke så meget sollys i løbet af dagen. Så man er nødt til at medbringe flere batterier, hvilket øger vægten og gør flyet større,” siger R. Joh Hansman, professor i luft- og rumfartsteknik ved MIT og en af holdlederne. “Med hensyn til katastrofehjælp kan dette kun bruges til katastrofer, der sker om sommeren på lave breddegrader. Det virker bare ikke.”

Forskerne nåede frem til deres konklusioner efter at have modelleret problemet ved hjælp af GPkit, et softwareværktøj, der er udviklet af Warren Hoburg, en anden MIT-instruktør. Det gør det muligt for ingeniører at bestemme de bedste designbeslutninger eller dimensioner for et køretøj på baggrund af visse begrænsninger eller missionskrav.

Denne metode er ikke unik blandt værktøjerne til flydesign, men i modsætning til andre værktøjer, der kun tager hensyn til nogle få vigtige faktorer, lod GPkit holdet overveje omkring 200 begrænsninger og fysiske modeller samtidig og passe dem sammen til et optimalt flydesign.

“Det giver dig alle de oplysninger, du har brug for til at tegne flyet,” siger Hansman. “Det fortæller dig også for hver enkelt af disse hundredvis af parametre, hvor meget det ville påvirke flyets ydeevne, hvis du ændrede en af dem.”

Efter at have fastslået, at en solcelledrevet UAV ikke ville være gennemførlig, kiggede holdet på benzindrevne fly. De fandt frem til et design, der blev forudsagt til at kunne forblive i luften i mere end fem dage i en højde på 15.000 ft. i op til 94. procent vind på alle breddegrader.

Sidste efterår byggede holdet en prototype efter de dimensioner, der var fastlagt af softwareværktøjet. For at holde fartøjet let brugte de kulfiber til vingerne og fuselagen og Kevlar til halen og næsekeglen, som huser nyttelasten. De har designet UAV’en, så den let kan skilles ad og opbevares i en FedEx-kasse, så den kan sendes til et hvilket som helst katastrofeområde og hurtigt samles igen.

I foråret finpudsede de studerende prototypen og udviklede et affyringssystem, idet de fremstillede en simpel metalramme, der passer på en typisk bils tagbagagebærer. UAV’en sidder på toppen af rammen, mens en chauffør accelererer affyringsfartøjet

“Disse fartøjer kunne ikke kun bruges til katastrofehjælp, men også til andre missioner, f.eks. miljøovervågning. Man kunne måske ønske at holde øje med skovbrande eller udstrømningen af en flod,” siger Hansman. “Jeg tror, det er ret klart, at nogen inden for et par år vil fremstille et køretøj, der vil være en kopi af dette.”