Мы уже рассказывали вам об уникальном «гибридном» беспилотнике, способном на несколько часов полета на расстояние сотни километров. Разработка украинских волонтеров из общественного конструкторского бюро «Матрица технологий» (Matrix-UAV) прошла целый ряд испытаний, однако технические подробности устройства не озвучивались. На днях волонтер Юрий Касьянов, имеющий непосредственное отношение к его созданию, приоткрыл завесу тайны над проектом «Командор» — именно такое название получил этот тяжелый гибридный коптер.
Итак, работы над проектом «Командор» стартовали еще 1 июня 2016 года. Сначала был сделан один летающий электрический прототип в масштабе 1:4, затем другой, на котором отрабатывалась аэродинамика, распределение мощности двигателей и настройки автопилота. Разработчики работали над разными схемами включения моторов — квадро, окто, соосные. По мере получения заказанных за границей узлов экспериментального аппарата, тестировали их, и крепили на упрощённой монтажной раме. Потом летали уже на полномасштабном макете — только с электродвигателями, с электродвигателями в разной конфигурации включения, с ДВС-моторами, с комбинированной двигательной установкой, с нагрузкой и без нагрузки. Первый полноценный полет состоялся только 21 ноября 2016 года.
На данный момент поданы заявки на патенты, поэтому разработчики могут более подробно рассказать, о том, что сделано. Итак, «Командор» — это прототип тяжёлого грузоподъёмного аппарата вертикального взлёта и посадки с комбинированной двигательной установкой. Это мультикоптер, в котором порядка 40% подъёмной силы создаются пропеллерами, вращаемыми двигателями внутреннего сгорания, а оставшаяся тяга — воздушными винтами электромоторов, и ими же осуществляется управление аппаратом. При этом вся электрическая энергия — сотни ампер — генерируется на борту коптера с помощью генераторов, вращаемых теми же двигателями внутреннего сгорания.
Предметом патентования является сама комбинация двигателей внутреннего сгорания (ДВС), электромоторов, генераторов, систем контроля, управления и самой компоновки аппарата. Разработчики из Matrix-UAV отметили, что на данный момент существуют коптеры с генераторами на борту, и даже выпускаются серийно, есть коптеры только с ДВС-ами, есть коптеры с питанием от топливных элементов, есть чисто электрические аппараты — самые массовые, но все они имеют недостатки и ограничения применения.
«Электрические коптеры с питанием от батарей вынуждены постоянно таскать на себе вес этих самых батарей, которые стоят очень дорого, достаточно быстро старятся, теряют ёмкость, а на морозе вообще отдают только её часть. Батареи надо заряжать, надо менять, и это сильно ограничивает применение электрических коптеров, к тому же они летают недолго и недалеко. Разрекламированный электрический норвежский тяжеловес «Griff» — это просто хорошо сделанный, сильно увеличенный в размерах «Фантик» (всем знакомый коптер типа «Фантом») с очень мощными, и безумно дорогими батареями.» — отметил Юрий Касьянов.
Использование топливных элементов на мультикоптерах отчасти решает задачу длительных и дальних полётов, но, во-первых, топливные элементы ещё более дорогие, чем батареи, во-вторых, их надо менять или заправлять водородом (или чем-то ещё), и это тоже непросто — для заправки требуется сложное наземное оборудование.
Мультироторные аппараты, поднимаемые в воздух с помощью двигателей внутреннего сгорания известны давным-давно — первые коптеры были именно такими, и построены были ещё сто лет назад. В отличие от привычных электрических мультироторов, они имеют более тихоходные, большего диаметра воздушные винты вертолетного типа, которые управляются с помощью автомата перекоса, и таким образом задаётся направление полёта. Недостатки такого аппарата — сложная трансмиссия, большие винты (большие габариты), заведомо худшая маневренность по сравнению с классическим коптером, управляемым тягой электродвигателей.
Электрические мультироторы с генератором электроэнергии на борту лишены таких недостатков. Всё что нужно для полёта — это заправить их привычным нам бензином или другим жидким топливом. Однако генератор на борту надо охлаждать, и на это расходуется дополнительная мощность. Чтобы решить эту задачу, разработчики из Matrix-UAV «посадили» на один вал воздушный винт и генератор, и теперь в этом варианте ДВС-ы создают подъёмную силу, а в потоке воздуха охлаждается генератор, который вырабатывает электроэнергию на борту.
В итоге, в «Командоре» используется 2 двигателя внутреннего сгорания, 2 генератора и 4 пары (на прототипе, на серийном аппарате будет по-другому) синхронно вращаемых электромоторов. А также небольшие буферные/аварийные аккумуляторы и система аварийной электроники. По словам разработчиков все это дает высочайшую надёжность. К примеру, при полете на высоте до 100 метров и отказе одного из ДВС-ов аппарат совершает плавную посадку, используя энергию аварийных аккумуляторов. То же самое произойдёт при отказе двух электромоторов, а вот при полёте выше 100 метров в случае аварии применяется парашютная система спасения. В итоге украинским разработчикам удалось сконструировать и построить действительно уникальный мультироторный аппарат, который может летать долго, далеко, высоко, надёжно, поднимать большой груз, и заправляться обычным топливом.
Сейчас демонстрируется прототип — летающая платформа, на которой отрабатываются конструкторские решения. Будущий серийный аппарат будет выглядеть несколько иначе, и иметь более высокие характеристики: время полёта — не менее 1 часа (с дополнительными баками — до 5 часов); дальность перегоночная (с дополнительными баками) — до 300 км; высота полёта — от 2 до 2000 метров; полезная нагрузка — до 50 кг.
«На сегодняшний день прототип поднимает «только» 30 кг, и летает «всего» 1 час. На самом деле, для коптера это — очень много… Вес пустого — до 50 кг. Он имеет достаточно высокий уровень шума, потому что на нём стоят не штатные двухтактные ДВС, и нет глушителей. Очевидно, что эти проблемы решаемые… В будущем мы планируем использовать роторно-поршневые двигатели Ванкеля, другие, более мощные электромоторы, генераторы, автопилот с тройным полным резервированием, и набор всевозможных датчиков и сонаров для полётов на сверхнизких высотах, в городе, на линии соприкосновения войск.» — отметили в Matrix-UAV.
Напомним, что «Командор» может применяться для выполнения широкого спектра задач как в интересах армии, так и в гражданской сфере. На него можно установить различное авиационное вооружение — управляемые и неуправляемые ракеты класса «воздух-поверхность» и «воздух-воздух»; турельную пулеметную установку; подвесить авиабомбы; использовать в качестве ретранслятора, корректировщика огня. Тактика боевого применения тяжёлого коптера может быть схожа с тактикой использования боевых вертолётов: полёты на сверхнизких высотах, на которых неэффективна система ПВО, удары из засад. Планируется применение дрона в связке с другими БПЛА разработки Matrix-UAV — авиационным разведывательным комплексом «Катана» и «привязным» — с питанием от земли — коптером «Око», который может нести на борту радиолокационную станцию или оптические средства наблюдения и целеуказания.
Кроме того, интересным может быть применение «Командора» в качестве грузового — для доставки БК, медикаментов, продуктов на отдаленные или окруженные позиции, для снабжения разведывательных и диверсионных групп, для дистанционного минирования местности и автоматизации процесса разминирования. В будущем планируется довести грузоподъёмность аппарата до веса человека, чтобы обеспечить использование «Командора» в качестве эвакуационного средства в «красной зоне» или в качестве санитарного в мирной жизни. Помимо этого его можно использовать в качестве грузового — для быстрой доставки грузов; в качестве противопожарного — для тушения высотных пожаров, лесных пожаров, опасных предметов; в качестве высотного беспилотного монтажника; для эвакуации людей из опасных и высоких мест; для эвакуации раненных; в сельском хозяйстве — для обработки полей, и т.д.
Источник: «Матрица технологий» (Matrix-UAV)