디자인 목표는 놀랍습니다.
독수리' 는' 초고공, 초항력, 방랑형 극장 무인정찰분대' 의 약자로, 수명이 5 년인 무인플랫폼을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 외부는 흔히' 무한항속' 무인기라고 불린다. 엄밀히 말하면, 이것은 드론의' 무한항속' 가능성을 연구하고 핵심 기술의 발전과 성숙, 특히 항공기 시스템의 신뢰성 기술을 추진하기 위한 기술 탐구 프로그램이다.
이 계획은 최근 DARPA 가 제기한' 푸른 하늘' 계획 중 하나이며' 통합 센서 항공기 구조' ('이슬람국') 계획의 후속 보완이기도 하다. 2007 년 6 월 7 일, DARPA 의 전술기술국이 이 계획을 발표했을 때, 장거리 항공이 ISR (정찰, 정보 및 감시) 임무에서 큰 장점을 가지고 있으며, 지속적이고 안정적인 임무 수행에 전례 없는 능력을 제공할 수 있다는 점을 강조했다. 그러나 DARPA 는 항속 시간을 5 년으로 설정한 이유도, 드론의 임무나 페이로드 유형을 구체적으로 정의하지도 않고, 드론의 비행경계를 한계까지 밀고 싶다.
독수리 프로젝트의 출현으로 항공기 설계 분야에서 큰 진동을 일으켰다. 사람들의 첫 번째 느낌은' 돈키호테가 풍차에 도전하고 있다' 는 것과 같다. 기술적인 능력으로 볼 때, 현재 대부분의 드론의 항속 시간은 시간으로 계산되며,' 독수리' 계획은 장항시 드론의 핵심 기술 발전을 추진하여 현재 상상할 수 없는 비행 기록을 창출하고 비행기에 대한 고정관념을 바꾸고자 한다.
잠재적인 군사적 목적을 위해 DARPA 는' 독수리' 계획의 목표를 450kg 의 유효 하중, 정격 전력 5kW 로 정했다. 충분한 순항 속도가 있다. 20,000 ~ 27,000 미터 고공에서 5 년 동안 쉬지 않고 비행할 수 있습니다. 신뢰성이 99% 에 달하고 임무 성공률이 높습니다. 초보적인 논증을 거쳐 DARPA 는 세 가지 기본적인 구조 발전 아이디어를 제시했다. 하나는 매우 믿을 수 있는 독립 시스템으로 위성에 해당한다. 하나는 모듈식 항공기로, 각 부품은 기지로 돌아가 수리를 유지할 수 있습니다. 하나는 드론으로, 공중에서 장시간 복무할 수 있고, 제때에 교체할 수 있다.
독수리' 프로그램의 목표는 본질적으로 위성처럼 작동하는 드론을 개발하는 것이지만 궤도 매개 변수에 의해 제한되지 않으며 외국 기지에 의존할 필요가 없다는 것을 알 수 있다. 지구를 돌고 있는 위성에 비해 전장 상공에서 약 2 만 미터의 성층권을 장시간 비행할 수 있어 공수 센서의 해상도를 크게 높이는 데 도움이 되며, 특히 군사충돌 지역 상공을 배회하는 데 더욱 큰 유연성을 제공합니다.
DARPA 는' 독수리' 프로젝트를 세 단계로 나눕니다. 하나는 개념을 최적화하여 위험을 줄이는 개념 정의 단계입니다. 2 단계에서는 1/6 비율 드론을 건설하여 3 개월간의 비행 실험을 진행할 것이다. 3 단계에서는 풀 사이즈 검증기를 제조, 조립 및 시험비행해 설계 하중을 휴대해 1 년 동안 시험비행을 할 것을 요구한다. 현재 각 회사는 1 단계의 군사용도 분석을 진행하고, 각종 작전 개념을 개발하고, 목표 시스템을 상세하게 정의하고 있다.
핵심 기술이 시급히 해결되어야 한다.
독수리 프로젝트가 홍보됨에 따라' 무한항속' 무인기 개념이 직면한 많은 기술적 도전이 점차 주목을 받고 있다. 이러한 과제에는 환경 에너지 획득, 고밀도 에너지 저장, 효율적인 추진 시스템, 시스템 신뢰성 향상, 효율적인 항공기 구조 설계, 성층권 장기 재료 완화 및 시스템 노화 완화와 같은 일련의 문제가 포함됩니다. 이 가운데 에너지 시스템과 신뢰성이 최우선 과제로 떠오르고 있다.
가장 먼저 해결해야 할 것은 추진 시스템 방안이며, 핵심은 에너지를 획득하고 저장하는 방식이다. 장거리 항공기의 경우 현재 세 가지 에너지 순환 방안이 있다. 하나는 원자력이지만, 고려는 명시적으로 금지되어 있다. 둘째, 공중 급유, 자주항공 급유 기술에 크게 의존하고 있다. 그러나 연료 전지는 더 높은 효율성과 신뢰성을 가지고 있기 때문에 피스톤 발전기 및 가스 터빈 발전기에 비해 가장 흥미 롭습니다. 세 번째 옵션은 태양 에너지입니다.
반면 태양열 발전을 사용하는 드론은 비교적 안전한 방법인 것 같지만, 여전히 햇빛 시간이 긴 여름철 이용에만 국한되어 있다. (윌리엄 셰익스피어, 태양력, 태양력, 태양력, 태양력, 태양력, 태양력, 태양력, 태양력) 2007 년, 미국 항공우주국은 고공 장항시 무인기의 개념을 발표했다. 그러나, 이러한 개념들 중 어느 것도 결국 6 개월의 지구력 목표를 달성할 수 없다. 따라서 태양 에너지를 더 효율적으로 활용하고 효과적인 에너지 저장 기술을 개발하여 야간에 충분한 전력을 공급하는 문제를 해결하는 방법은 긴 항속 드론이 극복해야 할 기술적 장벽이 되었습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)
무한항속 드론의 시스템 신뢰성이 중점 고려 요소가 되었다. DARPA 는' 독수리' 프로그램의 신뢰성 목표가 현재' 글로벌 관찰자' 드론의 200 배에 달한다고 밝혔다. 현재 위성을 제외하고, 아무도 비행기가 5 년 연속 비행할 수 있는 신뢰성을 고려하지 않을 것이다. 이를 위해 DARPA 는' 독수리' 프로젝트의 설계가 항공공업의 기준이 아닌 항공우주공업의 표준에 따라 까다로운 임무 요구를 충족시켜야 한다고 강조했다.
위성에 비해 드론의 작업 환경은 현저히 다르다. 드론의 경우 낮과 밤의 주기가 더 길다. 그래서 상당히 추운 환경에 담가 매우 더운 환경에 들어갔다. 우주에서 운행하는 위성에 비해 드론은 방사능을 적게 받지만 여전히 지면보다 더 강한 자외선 복사를 받고 있어 각종 재료의 노화 문제를 다루고 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), Northern Exposure (미국 TV 드라마)
마찬가지로' 무한수명' 드론은 날개 구조 설계가 과도하게 왜곡될 위험에 직면해 있다. 오랫동안 성층권에서 살아남기 위해서는 드론이 태양 에너지를 얻기 위해 대형 현비 날개를 사용해야 한다. 하지만 이 레이아웃의 특징 중 하나는 공압하중의 작용으로 큰 탄성 변형이 발생한다는 점이다. 특히 지면에서 이륙한 후 성층권으로 점차 올라가면 대류층의 대기 난기류가 발생하는 경우가 많다. 날개가 과도하게 왜곡되어 심할 때 해체되기까지 한다. 따라서, 어떻게 긴 수명과 초대형 종횡비 레이아웃의 모순을 해결할 수 있을지는 독수리 프로젝트가 혁신을 탐구하는 중요한 측면이 되었다. (윌리엄 셰익스피어, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리)
"서풍" 방안이 처음 드러나다.
DARPA 가' 독수리' 프로그램을 시작한 이유는 빈털터리가 아니라 고공 장항할 때 드론의 도약을 더욱 추진하려는 의도였다. 앞서 DARPA 는 고공 장항시 드론의 다양한 디자인 (예: 수소연료전지를 동력으로 하는' 글로벌 관찰자' 무인기) 을 주목했다. 그러나 이러한 방안의 배터리 수명이 제한되어 있기 때문에 DARPA 는 영국 회사의 서풍 태양열 드론에 관심을 가지게 되었다.
서풍은 날개 16 미터, 무게가 27 킬로그램에 불과한 가벼운 태양열 드론이다. 상익을 덮고 있는 태양전지는 낮에는 비행기에 전력을 공급하는 동시에 배터리 팩에 에너지를 저장하여 야간에도 충분한 전력을 계속 공급할 수 있도록 한다. 그것의 설계 목표는 고도 15240 미터에서 몇 개월 연속 비행하는 것이다. 2006 년 7 월,' 서풍' 무인기 비행 18 시간 중 야간 비행 7 시간. 일련의 비행 실험에서 서봉은 예상되는 비행 성능뿐만 아니라 페이로드 비행 실험도 실시했다. 처음으로 통신 릴레이를 성공적으로 시연했을 뿐만 아니라 산지 지형에서 지평선 통신을 달성했을 뿐만 아니라 다양한 광전/적외선 센서를 장착하여 광전/적외선 혼합 이미지를 성공적으로 얻었습니다.
DARPA 가' 독수리' 프로젝트의 설계 목표를 발표한 후 보잉사는 Quinetique 와 협력하여 다년간 테스트를 거친' 서풍' 드론을 통해' 독수리' 프로젝트에 검증된 기술, 특히 에너지 저장 요구 사항을 제공했다.
2007 년 퀴나이티크는 서풍을 재설계하여 날개 길이를 18m, 무게 30kg 로 늘리고 맞춤형 자동운전기를 추가하여 실전 시스템에 더 가깝게 만들었다. 가장 중요한 개선은 Solar Effect 가 개발한 새로운 비결정질 실리콘 태양전지를 채택한 것으로, 이 배터리는 종이 몇 장에 불과하며 낮에는 태양 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있다. 리튬 유황 배터리 세트와 SION power 가 개발한 새로운 충전기를 동시에 교체하여 전력 시스템의 스토리지 효율성을 크게 높였습니다. 9 월 10 일 이 기계는 감시하중을 휴대하며 54 시간 연속 비행을 마치고 높이17,80m 를 비행하며 새로운 연속 비행 기록을 세웠다.
1 년도 채 안 되어' 서풍' 이 연속 비행 시간 기록을 다시 깨뜨렸다. 지난 7 월 28 일 미국 애리조나 주마 시험장에서 비행기가 이륙해 3 1 까지 지상으로 돌아가지 않고 82 시간 37 분 동안 쉬지 않고 비행해 현재 글로벌 독수리가 유지하는 30 시간 24 분의 비행 기록을 크게 넘어섰다. 계획에 따르면 회사는 서풍의 핵심 기술을 더욱 최적화하고 2 년 안에 하늘을 나는 수개월의 설계 목표를 달성하기 위해 노력할 것이다.
서풍과는 달리 보잉사가 제안한' 무한항속' 드론의 날개 폭이 배로 늘어나 초대형 현비 디자인으로 전기 구동 프로펠러도 그에 따라 증가했다. 특히 디자이너는 원래의 단일 꼬리 지지+수직 꼬리+평평한 꼬리의 레이아웃을 사용하지 않고 이중 꼬리 지지+거꾸로 된 V-꼬리날개를 사용하여 날개 면을 제어하여 기동성을 높이려고 합니다. "태양신" 드론에 나타난 피치 진동을 방지합니다.
하지만 초대형 현비 디자인은 여전히 날개가 과도하게 비틀어질 위험이 있다. 전방의 난류를 제때에 감지하기 위해 좌익, 우익, 꼬리날개에 각각 대기 난기류 탐지 시스템을 설치했다. 드론이 난류로 날아가면 전방탐침은 먼저 난류와 관련된 데이터를 측정하고, 공수 제어 시스템은 즉시 관련 지시를 내려 비행 상태를 제때에 조절하여 과도하게 왜곡된 상태에 빠지지 않도록 한다. 이 문제를 해결하기 위해 보잉은 보다 효과적인 복합 재료를 채택하고 기존 구조 설계를 더욱 최적화하여 만족스러운 방안을 제출하려고 노력하고 있습니다.
오디세우스가 수면 위로 떠올랐다.
서풍' 프로젝트에 비해 오로라 비행 과학사는 과감하게 전통적인 디자인 이념을 깨고 예상치 못한' 오디세우스' 프로젝트를 제시해' 독수리' 프로젝트의 유력한 경쟁자가 됐다. 에너지를 얻는 방식으로 볼 때, 오로라는 여전히 태양 에너지를 사용하며, 여전히 태양열 드론이 가지고 있는 여러 가지 문제에 직면해 있다. 하지만 오디세우스 드론의 참신함은 모듈식 디자인으로 구조적 왜곡, 에너지 획득, 신뢰성 등의 기술적 난제를 잘 해결할 수 있다는 점이다.
설계 방안에서 볼 수 있듯이 오디세우스 드론의 독특한 점은 세 개의 동일한 모듈식 항공기로 힌지되어 하나의 전체로 연결된다는 점이다. (윌리엄 셰익스피어, 오디세우스, 드론, 드론, 드론, 드론, 드론) 모듈형 비행기는 날개 길이가 50 미터, 무게가 65,438+0,350 킬로그램인 평평한 날개를 가지고 있다. 세 개의 프로펠러가 선단 가장자리에 설치되어 태양전지로 구동된다. 십자꼬리날개를 함께 사용하면 꼬리날개 지지 축을 중심으로 회전하고 모듈식 항공기의 자세 변화를 독립적으로 제어하여 드론 비행의 전체 구성을 변경할 수 있습니다.
사용 각도에서 볼 때, 각 모듈은 지면에서 순차적으로 이륙하여 예정된 고공 대 접촉으로 날아간 다음 자동 도킹 기술을 이용하여 통합하여 날개150m 의 초대형 현비 드론을 형성할 수 있습니다. 오디세우스의 모듈식 설계는 대형 현비 배치가 이륙과 상승 단계에서 직면한 문제를 극복하는 데 도움이 되며 대류권 난류에 저항하는 능력을 크게 향상시켜 날개 과잉 왜곡으로 인한 구조적 손상을 방지합니다.
오디세우스의 모듈식 설계도 태양열 흡수 효율을 높이는 데 효과적이다. 비행과 에너지 획득의 필요에 따라 세 모듈의 전체 구성을 변경할 수 있습니다. 낮에 비행할 때 햇빛 각도가 변화함에 따라 드론은 십자꼬리날개를 통해 3 개의 모듈식 비행기의 기울기 각도를 조절하여 초고 현비 날개를 접은 날개로 개조할 수 있다.
이런 식으로 드론의 최소한 두 모듈의 날개 윗면은 태양광을 최대한 받아 태양전지가 날개를 평평하게 하는 것보다 4 ~ 5 배 더 효율적으로 에너지를 얻을 수 있도록 해 태양열 드론이 일년 내내 정상적으로 비행할 수 있도록 보장해 준다. 1 의 밤이 되면 오디세우스는 초대형 현비의 평평한 날개로 다시 늘어나 최소한의 저항력으로 비행을 계속할 수 있어 항공기에 저장된 전기를 절약할 수 있다.
독수리' 프로그램이 요구하는 업무의 신뢰성을 감안할 때 오로라 비행과학사는 관례를 고수하지 않고 모듈식 구조의 장점을 최대한 활용해 드론의 완성도를 유지하면서 언제든지 모듈식 비행기를 교체할 수 있다. 현재, 날로 성숙해지는 자동항공 급유 기술은 이미 모듈식 비행기의 도킹과 분리를 위한 기술적 타당성을 제공하였다. 어떤 모듈식 비행기라도 임무 비행에서 고장이 나면 드론에서 뜯어 따로 기지로 돌아가 수리할 수 있다. 드론 전체가 눈에 띄는 고장이 없더라도 오로라는 비행 1 ~ 2 년 후 각 모듈 항공기를 드론에서 분리하여 기지로 돌아가 일상적인 유지 관리를 할 예정이다. 이 기간 동안 새 모듈과 도킹한 후 작업을 계속합니다.
지금까지 록히드 회사는 누가' 독수리' 프로그램에 참여했습니까? 마틴은 아직 자신의 드론 방안을 공개하지 않았다. 설계 임무를 맡고 있는 유령 공장은 예상치 못한 개념 설계를 내놓을 가능성이 있어 주목할 만하다. DARPA 는' 독수리' 프로그램이 계속 추진됨에 따라 항공기 설계 이념에서 전례 없는 발걸음을 내디뎠다는 데는 의심의 여지가 없다. (윌리엄 셰익스피어, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리, 독수리)
진진을 편집하다