Gas-Powered Drone Remains Aloft for Five Days

Zespół inżynierów MIT opracował i przetestował drona, który może zawisnąć i pozostać na stacji lub okrążyć cel, aby zapewnić szerokie wsparcie komunikacyjne przez okres do pięciu dni, dłużej niż jakikolwiek inny dron zasilany gazem. Przypomina on szybowiec i ma cienkie skrzydła o rozpiętości 24 stóp. Samolot przenosi do 20 funtów sprzętu podczas lotu na wysokości do 15 000 stóp. Waży nieco poniżej 150 funtów i jest napędzany silnikiem gazowym o mocy 5 KM.

W przypadku klęski żywiołowej, która zakłóca działanie systemów telefonicznych i internetowych na dużym obszarze, dron mógłby latać nad dotkniętymi regionami, zapewniając tymczasowy zasięg telekomunikacyjny osobom potrzebującym, a także siłom ratowniczym.

Obecne wersje bezzałogowych pojazdów powietrznych są często drogie w eksploatacji i mogą pozostać w powietrzu tylko przez dzień lub dwa, tak jak w przypadku większości autonomicznych samolotów obserwacyjnych obsługiwanych przez wojsko. Zapewnienie odpowiedniego i trwałego zasięgu wymagałoby sztafety kilku samolotów, lądujących i uzupełniających paliwo przez całą dobę, z kosztami operacyjnymi rzędu tysięcy dolarów za godzinę dla każdego UAV.

Dron rozpoczął się jako projekt studencki, który został zasugerowany przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych. Chciał on drona, zasilanego przez słońce, który mógłby potencjalnie pozostać w locie na czas nieokreślony. Inni, w tym Google, eksperymentowali z tą koncepcją, projektując zasilane energią słoneczną, wysokogórskie samoloty, które mogłyby zapewnić ciągły dostęp do Internetu w wiejskich i odległych częściach świata.

Ale kiedy zespół studentów MIT przyjrzał się temu pomysłowi i przeanalizował problem z różnych perspektyw inżynieryjnych, zdecydował, że energia słoneczna – przynajmniej w przypadku długotrwałego reagowania w sytuacjach awaryjnych – nie jest dobrym rozwiązaniem.

„Pojazd napędzany energią słoneczną może działać dobrze w sezonie letnim, ale zimą, szczególnie jeśli jesteś daleko od równika, noce są dłuższe i nie ma tyle światła słonecznego w ciągu dnia. Trzeba więc przewozić więcej baterii, co zwiększa wagę i sprawia, że samolot jest większy” – mówi R. Joh Hansman, profesor aeronautyki i astronautyki na MIT i lider zespołu. „W przypadku pomocy w przypadku katastrof, samolot mógłby reagować tylko na katastrofy, które mają miejsce w lecie, na niskich szerokościach geograficznych. To po prostu nie działa.”

Badacze doszli do swoich wniosków po zamodelowaniu problemu za pomocą GPkit, narzędzia programowego opracowanego przez Warrena Hoburga, innego instruktora MIT. Pozwala ono inżynierom określić najlepsze decyzje projektowe lub wymiary dla pojazdu, biorąc pod uwagę pewne ograniczenia lub wymagania misji.

Metoda ta nie jest unikalna wśród narzędzi do projektowania samolotów, ale w przeciwieństwie do innych narzędzi, które biorą pod uwagę tylko kilka głównych czynników, GPkit pozwolił zespołowi na jednoczesne rozważenie około 200 ograniczeń i modeli fizycznych oraz dopasowanie ich do optymalnego projektu samolotu.

„Daje ci wszystkie informacje, których potrzebujesz, aby narysować samolot”, mówi Hansman. „Mówi również o każdym z tych setek parametrów, jeśli zmienisz jeden z nich, jak bardzo wpłynie to na osiągi samolotu.”

Po ustaleniu, że UAV zasilany energią słoneczną nie będzie wykonalny, zespół przyjrzał się samolotom zasilanym benzyną. Wymyślili projekt, który według przewidywań miał pozostać w locie przez ponad pięć dni, na wysokości 15 000 stóp, przy wietrze o sile do 94 percentyla, na każdej szerokości geograficznej.

Zeszłej jesieni zespół zbudował prototyp zgodnie z wymiarami określonymi przez oprogramowanie. Aby zachować lekkość pojazdu, użyto włókna węglowego do wykonania skrzydeł i kadłuba oraz Kevlaru do wykonania ogona i stożka nosowego, w którym mieści się ładunek użyteczny. Zaprojektowali UAV tak, aby można go było łatwo rozebrać i przechowywać w pudełku FedEx, dzięki czemu można go wysłać do dowolnego regionu dotkniętego katastrofą i szybko złożyć ponownie.

Tej wiosny studenci udoskonalili prototyp i opracowali system startowy, tworząc prostą metalową ramę pasującą do typowego bagażnika dachowego samochodu. UAV siedzi na szczycie ramy, gdy kierowca przyspiesza pojazd startowy

„Te pojazdy mogą być wykorzystywane nie tylko do pomocy w przypadku katastrof, ale także do innych misji, takich jak monitorowanie środowiska. Możesz chcieć obserwować pożary lub odpływ rzeki” – mówi Hansman. „Myślę, że to całkiem jasne, że ktoś w ciągu kilku lat wyprodukuje pojazd, który będzie jego kopią.”

.