Локхид Мартин Сталкер
| Сталкер | |
|---|---|
| Роль | Беспилотный летательный аппарат |
| Национальное происхождение | Соединенные Штаты Америки |
| Производитель | Lockheed Martin Skunk Works |
| Первый полет | 2006 |
| Введение | 2006 |
| Основной пользователь | Командование специальных операций США |
«Сталкер» — с ручным запуском и электрическим приводом беспилотный летательный аппарат , разработанный и построенный Edge Autonomy и первоначально проданный Lockheed Martin Skunk Works. [1] для неустановленного заказчика, предположительно Командования специальных операций США . [2] Он использовался для военных целей, таких как разведка, наблюдение и обнаружение целей. [3]
Проектирование и разработка
[ редактировать ]Lockheed Martin Stalker был создан в 2006 году той же командой Skunk Works, что и Desert Hawk . Он запускался вручную и приземлялся на брюхо, имел тихий электродвигатель и пропеллер и нес съемную полезную нагрузку камеры. Система камер имела модули дневного, слабого и инфракрасного света. Систему камер можно было снять и заменить сбрасываемой полезной нагрузкой. [4]
В «Сталкере» использовалась самоподдерживающаяся система трубчатых твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающая на пропане, разработанная Исследовательской лабораторией армии США (ARL). [3] Система мощностью 245 Вт была разработана с учетом воздействия окружающей среды и эксплуатации, в частности, широкого диапазона температур, погодных условий и высот, а также вибраций и внезапных ударов.
Исследования ТОТЭ начались в компаниях General Electric и Westinghouse в начале 1960-х годов. [5] Более поздние исследования технологии топливных элементов в правительстве США проводились Министерством энергетики и Агентством оборонных исследовательских проектов . [3]
Компания ARL сосредоточила особое внимание на ТОТЭ, поскольку они могут работать на углеводородах, таких как пропан и бутан, а не на чистом водороде, который требуется другим типам топливных элементов. [6] [7] Одним из ограничений конструкции была способность системы выдерживать несколько термических циклов. Чтобы удовлетворить этому ограничению, предпочтение было отдано трубчатой конструкции, а не плоской. [8]
Была разработана версия «Сталкера» с питанием от пропановых топливных элементов и автономностью работы 8 часов (в четыре раза больше, чем 2 часа, доступных при питании от батареи). [9] «Сталкер» на топливных элементах участвовал в более чем 80 миссиях в Афганистане. Армия надеялась создать топливный элемент, работающий на топливе JP8 , а не на пропане, поскольку он более распространен в логистике. [10]
В июле 2012 года «Сталкер» продемонстрировал в ходе испытаний в аэродинамической трубе возможность непрерывного полета более 48 часов с питанием от наземной лазерной системы. [11] После испытаний в аэродинамической трубе в следующем месяце компании Lockheed и LaserMotive Inc. провели серию испытаний лазерной системы питания на открытом воздухе. Летные испытания прошли успешно, среди достижений:
- Демонстрация чистой положительной силы «Сталкера» в полете на дальностях до 600 метров.
- Доказывая, что лазер не повредил «Сталкер» и что добавление лазерного приемника не повлияло на его нормальные полетные операции или аэродинамику.
- Выполнив несколько испытательных полетов в различных условиях пустыни (день и ночь, высокие температуры и сильный ветер), продемонстрировав надежность системы питания лазерного приемника, установленной на «Сталкере».
- Направитель луча отслеживает приемник в течение длительного времени с точностью до сантиметра на расстоянии 500 метров, несмотря на турбулентность и маневры самолета.
- Соблюдение всех эксплуатационных требований и требований безопасности, включая координацию с Лазерным центром обмена информацией и выполнением полетов. [12]
В августе 2013 года компания Lockheed представила усовершенствованную версию Stalker XE с запасом хода 13 часов. В предыдущей версии использовался баллон с жидким пропаном емкостью 2,2 литра, а в новой версии - баллон емкостью 3,2 литра. Обе версии использовали один и тот же топливный элемент. БПЛА «Сталкер» использовались армейским и морским спецназом в Афганистане для обнаружения самодельных взрывных устройств . Пользователи не просили внести изменения в планер, но запросили изменения в выносливости: самолеты поднимаются в воздух два-три раза в день, каждый день. Велись переговоры о нескольких потенциальных продажах за рубежом, при этом клиенты и количество систем не разглашаются. Lockheed также сообщила, что планирует продолжить испытания « Сталкера» с лазерным зарядом. Лазерный аппарат, созданный LaserMotive , был размером с прицеп для перевозки лошадей , и они работали над тем, чтобы уменьшить его размер до такого размера, который можно было бы использовать для тактических операций. Идеальный размер был примерно таким же, как «два дорожных чемодана вместе взятые». [13]
В 2018 году Управление технологий быстрого реагирования при канцелярии министра обороны профинансировало разработку в ARL системы SOFC мощностью 350 Вт для замены системы мощностью 245 Вт с целью увеличения мощности, продолжительности миссии и надежности для будущих беспилотных летательных аппаратов. воздушные системы (БПЛА). [14] Ожидалось, что эти разработки обеспечат новые возможности для небольших БПЛА, а также для портативных энергетических устройств. Они также могут быть применены к беспилотным наземным транспортным системам. Ожидалось, что более мощный блок топливных элементов принесет пользу полетам в неблагоприятных условиях, включая сильный ветер или большую высоту, а также упростит взлет и позволит разместить более крупную полезную нагрузку. [3]
Прототипы мощностью 350 Вт, изготовленные компанией Adaptive Energy LLC со штаб-квартирой в Анн-Арборе, штат Мичиган. [15] , были разработаны для обеспечения на 40 % большей мощности, будучи упакованными в ту же физическую систему питания (размер, вес, форму), что и система мощностью 245 Вт. [16] Исследователи из ARL оценили две системы мощностью 350 Вт; один из-за способности к термоциклированию, а другой - из-за длительной работы. [3] Было показано, что первая система выдержала 55 термических циклов без снижения производительности, а вторая система продемонстрировала непрерывную работу в течение 2000 часов. К ограничениям этих систем относились трещины электролита, сделанного из тонкого керамического материала, и отложение углерода внутри топливного элемента. [6] [17] Дальнейшее развитие технологии привело к созданию коммерческого продукта. [18]
Технические характеристики (Сталкер)
[ редактировать ]Данные с сайта http://www.lockheedmartin.com/us/products/stalker-uas.html.
Общие характеристики
- Экипаж: нет
- Размах крыльев: 10 футов (3,0 м)
- Пустой вес: 14,5 фунтов (7 кг)
- Максимальный взлетный вес: 17,5 фунтов (8 кг)
- Силовая установка: 1 × Hush Drive Electric
- Гребные винты: 2-лопастные
Производительность
- Максимальная скорость: 50 миль в час (80 км/ч, 43 узла) (тире)
- Выносливость: 2 часа
- Практический потолок: 15 000 футов (4600 м)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Беспилотный, практически неограниченный» .
- ^ «Lockheed Martin представляет мини-БПЛА «Сталкер» для операций спецназа» . Архивировано из оригинала 29 июля 2012 г. Проверено 12 июля 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Чу, Кевин; Кук, Клиффорд; ДеАнни, Энтони; Чу, Дэрин (13 мая 2019 г.). Малые беспилотные авиационные системы (БПЛА) на твердооксидных топливных элементах для увеличенной автономности и дальних полетов . Технология беспилотных систем XXI. Том. 11021. Общество инженеров фотооптического приборостроения (SPIE). стр. 110210Г. Бибкод : 2019SPIE11021E..0GC . дои : 10.1117/12.2518029 . Проверено 16 июля 2019 г.
- ^ «Lockheed Martin Challenge: Закон об управлении полетом, создание и испытания БПЛА вертикального запуска (презентация)» (PDF) . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Виско, Стивен; Джейкобсон, Крейг; Вильярреал, Игорь; Леминг, Энди; Де Йонге, Лутгард С; Матус, Юрий (2003). «Разработка недорогих ТОТЭ на основе сплавов» . Труды Электрохимического общества . 2003–07: 1040–1050. дои : 10.1149/200307.1040PV . S2CID 137740414 .
- ^ Jump up to: а б Уокер, Майкл (апрель 2016 г.). Разработка интегрированной системы риформинга и топливных элементов для портативных энергетических установок (кандидатская диссертация). Рочестерский технологический институт. S2CID 114044415 .
- ^ Кулкарни, А; Чачич, FT; Гидди, С; Маннингс, К; Бадвал, СПС; Кимптон, Дж.А.; Фини, Д. (2012). «Смешанный ионно-электронный перовскитовый анод для прямых углеродных топливных элементов». Международный журнал водородной энергетики . 37 (24): 19092–19102. doi : 10.1016/j.ijhydene.2012.09.141 .
- ^ «Справочник по топливным элементам» (PDF) . Национальная лаборатория энергетических технологий . Проверено 16 июля 2019 г.
- ^ «Набор мини-БПЛА Stalker EX для восьмичасовых миссий на выносливость» . 19 августа 2011 г.
- ^ Топливные элементы увеличивают дальность действия беспилотных авиационных систем - Army.mil, 21 мая 2015 г.
- ^ «Lockheed Martin и LaserMotive используют лазер для питания БПЛА в течение 48 часов» . 12 июля 2012 г.
- ^ Lockheed Martin провела первые летные испытания БПЛА с лазерным приводом на открытом воздухе - Lockheed Martin.com, 7 августа 2012 г.
- ^ Lockheed Stalker предлагает повышенную выносливость - Flightglobal.com, 13 августа 2013 г.
- ^ Чу, Дэрин; Цзян, Жунчжун. «Извлеченные уроки и дальнейшие шаги по созданию малой беспилотной авиационной системы (БПЛА) на топливных элементах» (PDF) . Проверено 16 июля 2019 г.
- ^ «Д350» . Адаптивная энергия . Проверено 16 июля 2019 г.
- ^ Чу, Дэрин; Цзян, Жунчжун. «Извлеченные уроки и дальнейшие шаги по созданию малой беспилотной авиационной системы (БПЛА) на топливных элементах» (PDF) . Проверено 16 июля 2019 г.
- ^ «Справочник по топливным элементам» (PDF) . Национальная лаборатория энергетических технологий . Проверено 16 июля 2019 г.
- ^ «Д350» . Адаптивная энергия . Проверено 16 июля 2019 г.