NASA ERAST Program

Программа экологических исследований самолетов и сенсорных технологий , или ERAST , представляла собой программу НАСА по разработке экономичных, медленно летающих беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые могут выполнять длительные научные миссии на высоте более 60 000 футов (18 000 м). Проект включал ряд программ развития технологий, проводимых совместным альянсом НАСА и отрасли ERAST. Официально проект был прекращен в 2003 году. ^{[ 1 ]}

Обзор программы

По данным НАСА, «ERAST представлял собой многолетнюю попытку разработать авиационные и сенсорные технологии для нового семейства дистанционно пилотируемых самолетов, предназначенных для научных миссий в верхних слоях атмосферы. Предназначен для полета на малых скоростях в течение длительного времени на высоте от 60 000 до 100 000 футов (18 000 футов). до 30 000 м), такие самолеты могут использоваться для сбора, идентификации и мониторинга экологических данных для оценки глобального изменения климата и оказания помощи в мониторинге и прогнозировании погоды. Они также могут служить в качестве бортовых телекоммуникационных платформ, выполняя в некоторой степени функции, аналогичные спутникам связи. стоимости вывода спутника в космос». ^{[ 2 ]}

Программа ERAST спонсировалась Управлением аэронавтики и космических транспортных технологий в штаб-квартире НАСА и управлялась Центром летных исследований Драйдена НАСА . НАСА Исследовательский центр Эймса , Моффет Филд , Калифорния, возглавил разработку сенсорных технологий. НАСА Исследовательский центр Льюиса в Кливленде, штат Огайо , и исследовательский центр НАСА в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния , внесли свой вклад в области анализа силовых установок, конструкций и систем. Несколько небольших фирм, занимающихся разработкой высоких технологий в области авиации, включая разработчика ALTUS General Atomics Aeronautical Systems, Inc., объединились с НАСА в Альянсе ERAST для работы над достижением общих целей программы». ^{[ 2 ]}

В число отраслевых партнеров Альянса ERAST входили Aurora Flight Sciences, AeroVironment , General Atomics , Scaled Composites , Thermo-Mechanical Systems, Hyperspectral Sciences и Longitude 122 West. ^{[ 1 ]}

Проект ERAST был одним из трех крупномасштабных партнерств в авиационной отрасли, запущенных штаб-квартирой НАСА в период с 1992 по 1994 год. ^{[ 3 ]} Партнерские отношения были основаны на отраслевой модели многостороннего партнерства в области НИОКР, первоначально предложенной для программ НАСА по коммерциализации космоса на основе прецедента Министерства торговли США, созданного для полупроводниковой промышленности, Sematech. ^{[ 4 ]} В проекте ERAST использовалось инновационное Соглашение о совместных спонсируемых исследованиях (JSRA), принятое должностными лицами НАСА для достижения целей политики коммерциализации технологий и признанное участниками ERAST ключевым фактором технического успеха программы. JSRA была основана на Управлении по соглашению с Законом о космосе НАСА, которое позволяло гибко объединять усилия, распределять расходы и разделять интеллектуальную собственность для максимизации сотрудничества для быстрого прогресса в развитии технологий. Федеральный вклад в ERAST составил 42,2 миллиона долларов, а вклад частного сектора - 30 000 долларов США, а также вклад в натуральной форме в виде персонала, оборудования и интеллектуальной собственности. ^{[ 5 ]} ERAST JSRA было одним из трех соглашений о партнерстве в области аэронавтики, разработанных Американскими технологическими альянсами (AmTech). AmTech выступал в качестве координатора ERAST и менеджера по партнерству на протяжении всего проекта.

Типы научных миссий, к которым готовится ERAST, могут включать в себя дистанционное зондирование для исследований в области наук о Земле, гиперспектральные изображения для мониторинга сельского хозяйства, отслеживание сильных штормов и работу в качестве платформ ретрансляции телекоммуникаций. ^{[ 2 ]}

Параллельная работа под руководством Эймса разработала легкие микроминиатюрные датчики, которые можно нести на этих самолетах для исследований окружающей среды и мониторинга Земли.

Дополнительные технологии, рассматриваемые Альянсом ERAST, включают легкие материалы, авионику, аэродинамику и другие формы движения, подходящие для экстремальных высот и продолжительности полета.

Хотя члены Альянса ERAST отвечали за разработку и эксплуатацию самолетов, НАСА несло основную ответственность за общее руководство программой, основное финансирование, управление отдельными проектами, разработку и координацию полезной нагрузки. НАСА также работало над долгосрочными вопросами с Федеральным управлением гражданской авиации и разработало технологию, позволяющую сделать эксплуатацию этих дистанционно управляемых самолетов в национальном воздушном пространстве практичной.

История

В 1987 и 1988 годах НАСА провело исследования разрушения озонового слоя атмосферы, используя два пилотируемых самолета НАСА, модифицированный реактивный лайнер Douglas DC-8 и Lockheed ER-2 , гражданскую версию самолета-шпиона U-2. Однако эксплуатация ER-2 над Антарктидой , где происходило разрушение озонового слоя , считалась рискованной, поскольку в случае вынужденного катапультирования пилоту выживание было маловероятным. Кроме того, у ER-2 был потолок в 20 километров (65 000 футов), а разрушение озона происходит на высоте 30 километров (100 000 футов), и ER-2 не мог оставаться в воздухе достаточно долго, чтобы изучать изменения озона в течение целого дня. -ночной цикл. ^{[ 1 ]}

В 1988 году НАСА решило получить БПЛА HALE под названием «Персей» для решения этих проблем, назвав эту программу программой малых высотных научных самолетов (SHASA). Персей был разработан стартапом Aurora Flight Sciences из Манассаса, штат Вирджиния . Разработка «Персея» продолжалась скудными средствами до 1991 года, когда НАСА проводило «Программу высокоскоростных исследований» для оценки проектов будущего сверхзвукового транспорта, и ему нужно было больше узнать о возможном воздействии такого самолета на окружающую среду в верхних слоях атмосферы. . Появились средства на закупку нескольких самолетов. ^{[ 1 ]}

Другие правительственные учреждения также были заинтересованы в БПЛА HALE, и поэтому проект ERAST зародился в сентябре 1994 года как важный пункт в повестке дня НАСА. Формально ERAST был предназначен для содействия использованию БПЛА в коммерческих научных целях, особенно в исследованиях атмосферы на больших высотах. ERAST также сосредоточился на разработке новых миниатюрных датчиков и систем авионики для БПЛА и Lockheed ER-2 НАСА. ^{[ 1 ]}

Компоненты и программы проекта

Самолет

Аврора Персей и Тесей

Построенный Aurora Flight Sciences , экспериментальный БПЛА Perseus впервые поднялся в воздух в ноябре 1991 года, а 21 декабря 1993 года последовал Perseus A, который достиг высоты более 50 000 футов (15 000 м). Разработанный для полета на высоте 62 000 футов (18,9 км) и продолжительностью до 24 часов, Perseus B впервые поднялся в воздух 7 октября 1994 года и достиг высоты 60 280 футов (18 370 м) 27 июня 1998 года. Его толкающий винт приводится в движение Rotax 914 поршневым двигателем с наддувом. трехступенчатым турбонагнетателем с плоской мощностью до 105 л.с. (78 кВт) на высоте 60 000 футов (18 000 м). Он имеет максимальную массу 2500 фунтов (1100 кг), способен нести полезную нагрузку 260 фунтов (120 кг), а его крыло длиной 71,5 футов (21,8 м) имеет высокое удлинение 26:1 . ^{[ 6 ]} Более крупный вариант, оснащенный двумя поршневыми двигателями Rotax 912 , «Тезей» впервые поднялся в воздух 24 мая 1996 года. Разработанный для полета в течение 50 часов на высоту до 65 000 футов (20 000 м), максимальная масса БПЛА 5 500 (2,5 т) составляла 140 футов. (42,7 м) в ширину и мог нести полезную нагрузку 340 кг (750 фунтов). ^{[ 7 ]}

Следопыт, Центурион и Гелиос

Самолеты NASA Pathfinder , Centurion и Helios представляли собой серию от солнечных батарей и топливных элементов БПЛА с питанием , для которых компания AeroVironment, Inc. разработала аппарат в рамках программы ERAST. ^{[ 8 ]}

Pathfinder, спроектированный и построенный AeroVironment , по сути представляет собой летающее крыло с размахом 99 футов (30 м). Солнечные фотоэлектрические элементы, установленные в верхней части крыла, производят до 7200 Вт, питая шесть пропеллеров с электроприводом, а также набор научных инструментов. Резервные батареи хранят солнечную энергию для питания самолета в ночное время. ^{[ 9 ]}

АЛЬТУС

General Atomics ALTUS II — это гражданский вариант БПЛА MQ-1 Predator, предназначенный для научно-исследовательских миссий. Один из двух самолетов ALTUS, ALTUS II, был построен по программе ERAST и участвовал в ряде связанных с ней исследовательских миссий. ^{[ 2 ]}

ALTUS II совершил свой первый полет 1 мая 1996 года. Благодаря двигателю, сначала оснащенному одноступенчатым турбонагнетателем, ALTUS II достиг высоты 37 000 футов во время первой серии опытно-конструкторских полетов в Драйдене в августе 1996 года. В октябре того же года ALTUS II участвовал в исследовании по измерению атмосферной радиации (ARM-UAV) в Оклахоме, проведенном Sandia National. Лаборатории Министерства энергетики. В ходе этих полетов ALTUS II установил рекорд продолжительности одного полета для дистанционно управляемых самолетов - более 26 часов. В октябре 1996 года ALTUS II установил рекорд выносливости среди БПЛА, несущих научную полезную нагрузку. В ходе АРМ-БПЛА аппарат находился на необходимой высоте более 24 часов.

После серьезных модификаций и модернизаций, включая установку двухступенчатого турбонагнетателя вместо исходного одноступенчатого агрегата, увеличения топливного бака и дополнительной мощности промежуточного охлаждения, ALTUS II вернулся в полетный статус летом 1998 года. Цель его создания Целью разработки испытательных полетов было достижение одного из основных показателей производительности ERAST Level 2 - полеты на дистанционно пилотируемом самолете с бензиновым и поршневым двигателем в течение нескольких часов на высоте 60 000 футов или около нее. 5 марта 1999 года ALTUS II поддерживал полет на высоте 55 000 футов или выше в течение трех часов, достигнув во время миссии максимальной высоты плотности 57 300 футов. ^{[ 10 ]}

Датчики и инструменты

камера АРТИС

Небольшая камера бортовой системы визуализации в реальном времени (ARTIS), разработанная компанией HyperSpectral Sciences, Inc. в рамках проекта ERAST, была продемонстрирована летом 1999 года на борту самолета Scaled Composites Proteus , когда она делала визуальные и ближние инфракрасные фотографии с Proteus во время полета над экспериментальных самолетов Ассоциации авиашоу AirVenture 99 в Ошкоше, штат Висконсин . Изображения были показаны на мониторе компьютера во время выставки всего через несколько секунд после того, как они были сделаны.

ГАЛСТУК

с цифровой матрицей сканирующий интерферометр Летом 1997 года с борта «Патфайндер» работал (DASI), собиравший интерферометрические данные визуализации Гавайских островов. DASI, созданный в Вашингтонском университете в Сент-Луисе и разработанный совместно с Исследовательским центром Эймса, должен был соответствовать строгим инженерным и эксплуатационным требованиям Pathfinder в отношении дистанционного управления, очень легкого веса, небольшого объема, мощности и пропускной способности. . ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}

ДПО

В марте 2002 года НАСА Драйден в сотрудничестве с Центром технического анализа и приложений Университета штата Нью-Мексико (TAAC), ФАУ и несколькими другими организациями провело летные демонстрации системы активного обнаружения, наблюдения и предотвращения ( DSA ) для потенциального применения. к БПЛА в Лас-Крусес, Нью-Мексико . Самолет Scaled Composites Proteus управлялся как суррогатный БПЛА, управляемый дистанционно с земли, хотя на борту находились пилоты-безопасники, которые контролировали взлет и посадку, а также любые потенциальные чрезвычайные ситуации. Три других самолета, от самолетов гражданской авиации до F/A-18 НАСА , служили «совместными» самолетами-мишенями с работающим транспондером. В каждом из 18 различных сценариев система отслеживания движения Goodrich Skywatch HP (TAS) на Proteus обнаруживала приближающийся воздушный транспорт на потенциальных курсах столкновения, включая несколько сценариев с двумя самолетами, приближающимися с разных направлений. Затем удаленный пилот приказал «Протею» развернуться, набрать высоту или снизиться по мере необходимости, чтобы избежать потенциальной угрозы.

В апреле 2003 года вторая серия демонстрационных полетов с упором на «несотрудничающие» самолеты (без работающих транспондеров) была проведена в ограниченном воздушном пространстве недалеко от Мохаве, Калифорния ., снова используя «Протеус» в качестве суррогатного БПЛА. «Протеус» был оснащен небольшой первичной радиолокационной системой Amphitech OASys 35 ГГц для обнаружения потенциальных самолетов-нарушителей на смоделированных курсах столкновения. Данные радара передавались телеметрически непосредственно на наземную станцию, а также через спутниковую систему Инмарсат, установленную на «Протеусе». Семь самолетов-нарушителей, от планера до высокоскоростного реактивного самолета, выполнили 20 сценариев за четырехдневный период, по одному или два самолета одновременно. В каждом случае радар обнаруживал вторгшийся самолет на расстоянии от 2,5 до 6,5 миль (от 4,0 до 10,5 км), в зависимости от радиолокационной заметности нарушителя. Дистанционный пилот «Протеуса» на земле мог при необходимости указать «Протею» на маневр уклонения.

См. также

Мини-сниффер НАСА
Программа воздушно-десантных наук
Предприятие НАСА по наукам о Земле (ранее «Миссия на планету Земля»)
Атмосферный спутник

Ссылки

Эта статья содержит материал, который изначально взят из веб-статьи Грега Гебеля «Беспилотные летательные аппараты», которая находится в открытом доступе.

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и «Гебель, Грег, «Программа БПЛА НАСА ERAST HALE», Беспилотные летательные аппараты , глава 15. Существует в свободном доступе» . Векторсайт.net. Архивировано из оригинала 29 июня 2011 года . Проверено 7 августа 2011 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Информационный бюллетень НАСА Altus II» . НАСА. Архивировано из оригинала 18 октября 2012 года . Проверено 7 августа 2011 г.
^ Исследование по реализации совместной спонсируемой исследовательской программы НАСА и других инновационных механизмов коммерциализации технологий, финансируемых НАСА, NASA-CR-205083
^ Коммерциализация космоса НАСА, План информационно-пропагандистской программы, Отчет Международного проекта 6569 SRI для НАСА, январь 1984 г., стр. 28
^ Сводный отчет о соглашениях JSRA для НАСА, 18 февраля 1996 г.
^ «Информационный бюллетень: Дистанционно пилотируемый самолет «Персей Б»» . НАСА Армстронг. 28 февраля 2014 г.
^ Грег Гебель (1 марта 2010 г.). «Программа НАСА по БПЛА ERAST HALE» . Архивировано из оригинала 29 июня 2011 года . Проверено 9 января 2018 г. {{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
^ «Информационный бюллетень NASA Pathfinder» . НАСА. Архивировано из оригинала 24 ноября 2010 года . Проверено 7 августа 2011 г.
^ «Самолет НАСА на солнечной энергии начинает научную миссию на Гавайях» . Наука Дейли . 4 ноября 1997 года . Проверено 5 сентября 2008 г.
^ «Страница НАСА Altus I» . НАСА . Проверено 7 августа 2011 г.
^ « Использование DASI в научном проекте ERAST/Pathfinder», информационный бюллетень НАСА» . Geo.arc.nasa.gov. Архивировано из оригинала 5 июля 1997 года . Проверено 7 августа 2011 г.
^ «Основные моменты миссии DASI Pathfinder, НАСА, октябрь 1997 г., заархивировано на archive.org» . 12 марта 2007 года. Архивировано из оригинала 12 марта 2007 года . Проверено 7 августа 2011 г.

Внешние ссылки

Кацберг, Стивен Дж. (август 1996 г.). «Оценка производительности концепции сканированного интерферометра с цифровой матрицей». Технический документ НАСА 3570 . CiteSeerX 10.1.1.30.4304 .
Гай Норрис (20 октября 1999 г.). «Выход на крыло» . Флайтглобал .
Хаммер, Филип Д. и др., «Картирование отражения поверхности с использованием интерферометрических спектральных изображений с дистанционно пилотируемого самолета»
Страница миссии Pathfinder, больше не активная в НАСА, заархивирована на archive.org.
Pathfinder/Helios. Архивировано 22 сентября 2006 г. в Wayback Machine.

[goebel15-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и «Гебель, Грег, «Программа БПЛА НАСА ERAST HALE», Беспилотные летательные аппараты , глава 15. Существует в свободном доступе» . Векторсайт.net. Архивировано из оригинала 29 июня 2011 года . Проверено 7 августа 2011 г.

[altusfact-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Информационный бюллетень НАСА Altus II» . НАСА. Архивировано из оригинала 18 октября 2012 года . Проверено 7 августа 2011 г.

[3] Исследование по реализации совместной спонсируемой исследовательской программы НАСА и других инновационных механизмов коммерциализации технологий, финансируемых НАСА, NASA-CR-205083

[4] Коммерциализация космоса НАСА, План информационно-пропагандистской программы, Отчет Международного проекта 6569 SRI для НАСА, январь 1984 г., стр. 28

[5] Сводный отчет о соглашениях JSRA для НАСА, 18 февраля 1996 г.

[6] «Информационный бюллетень: Дистанционно пилотируемый самолет «Персей Б»» . НАСА Армстронг. 28 февраля 2014 г.

[7] Грег Гебель (1 марта 2010 г.). «Программа НАСА по БПЛА ERAST HALE» . Архивировано из оригинала 29 июня 2011 года . Проверено 9 января 2018 г. {{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )

[pathfinderfact-8] «Информационный бюллетень NASA Pathfinder» . НАСА. Архивировано из оригинала 24 ноября 2010 года . Проверено 7 августа 2011 г.

[sd1-9] «Самолет НАСА на солнечной энергии начинает научную миссию на Гавайях» . Наука Дейли . 4 ноября 1997 года . Проверено 5 сентября 2008 г.

[10] «Страница НАСА Altus I» . НАСА . Проверено 7 августа 2011 г.

[11] « Использование DASI в научном проекте ERAST/Pathfinder», информационный бюллетень НАСА» . Geo.arc.nasa.gov. Архивировано из оригинала 5 июля 1997 года . Проверено 7 августа 2011 г.

[12] «Основные моменты миссии DASI Pathfinder, НАСА, октябрь 1997 г., заархивировано на archive.org» . 12 марта 2007 года. Архивировано из оригинала 12 марта 2007 года . Проверено 7 августа 2011 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]