Ученые Самарского университета создают стратосферный беспилотник

Ученые Самарского национального исследовательского университета приступили к разработке многоцелевого атмосферного псевдоспутника (АПС) – беспилотного летательного аппарата, который на высоте около 20 км от поверхности Земли сможет длительно решать комплекс научных и практических задач. 
 

Проект реализуется на базе Института авиационной техники в рамках развития стратегической академической единицы "Аэрокосмическая техника и технологии", которая является одной из трех базовых "точек роста" конкурентоспособности Самарского университета на мировой научно-образовательной арене.

В качестве соисполнителей проекта выступает Самарский аэрокосмический кластер, планируется участие Московского авиационного института и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, в качестве партнеров - РКЦ "Прогресс", "Компания "Сухой" и "ЭМЗ имени В.М. Мясищева".     

 

В ближайшие два года ученым Самарского университета вместе с коллегами из Самары, Москвы, Московской области и Санкт-Петербурга предстоит создать летательный аппарат, который возьмет на себя часть функций искусственных спутников Земли (ИСЗ).

В задачи этого АПС будет входить проведение мониторинга атмосферы, дистанционное зондирование Земли, метеонаблюдение, а также обеспечение сотовой связью в мегаполисах в качестве зависшей антенны.

Дело в том, что в силу сравнительно малой скорости – около 70 км/час – атмосферный псевдоспутник может практически "зависнуть" над областью наблюдения. При этом из-за меньшего расстояния до Земли на атмосферном псевдоспутнике достижимы аналогичные ИСЗ потребительские характеристики целевой аппаратуры при ее меньшей массе и стоимости. Кроме того, АПС обладает свободой маневра и может перемещаться в зоны наибольшего интереса. Его взлет и посадка может осуществляться с аэродромов, что делает вывод АПС на рабочую высоту значительно дешевле запуска космических спутников. 

 

Сейчас ученые Института авиационной техники Самарского университета определяют базовые характеристики нового летательного аппарата и его общую компоновку.

"Основной вопрос – на какой высоте летать? Режим высоты магистральных самолетов не подходит, так как энергетически экономный самолет с небольшой скоростью должен быть устойчивым в полете. Оптимальная высота около 20 км – на данной высоте нет ветров, что и дает устойчивость", - пояснил заведующий кафедрой конструкции и проектирования летательных аппаратов Самарского университета Валерий Комаров. 
 

Ожидается, что новый российский АПС будет оснащен электромоторами, которые будут получать питание от аккумуляторов и солнечных батарей, выполняющих функции преобразователя солнечной энергии.

Конструкция аппарата будет выполнена, в основном, из композитных материалов. Конструкторские и технологические решения, которые будут заложены в этот АПС, особенно в части определения максимального КПД на различных высотах солнечных батарей, предварительно будут "обкатаны" на уже созданных в Самарском университете беспилотных летательных аппаратах.  Одним из испытательных полигонов для нового аппарата станет полуостров Крым, обладающий нужной широтой и солнечной активностью.     

 

Создание нового российского стратегического беспилотника  является серьезным вызовом для научно-исследовательского коллектива Самарского национального исследовательского университета. Поэтому к реализации этого проекта подключены четыре университетских института (авиационной техники, ракетно-космической техники, электроники и приборостроения, двигателей и энергетических установок), различные специализированные кафедры и научно-технические центры, совместная российско-словенская лаборатория "Композиционные материалы и конструкции", а также научно-исследовательская лаборатория "Сложные адаптивные аэрокосмические системы" под научным руководством профессора Георгия Ржевского (Великобритания).

"Формирование научного кластера по данной теме позволит университету вести элитарную подготовку специалистов в области аэрокосмических наук через прорывные исследования", - отметил директор Института авиационной техники Валерий Еленев.
 

Разработка концепции и основных научно-технических решений по созданию атмосферных псевдоспутников позволит Самарскому университету выйти в лидеры мирового научно-образовательного сообщества в области проектирования и производства длительно летающих высотных беспилотных аппаратов. 

 

Для справки
 

Освоение слоёв стратосферы выше 20 км, часто называемых "предкосмосом", является одним из основных трендов мировой аэронавтики. Предполагается, что беспилотные дирижабли и самолёты, работающие на солнечной энергии, смогут длительное время находиться на высоте порядка 30 км и обеспечивать наблюдением и связью очень большие территории, оставаясь при этом малоуязвимыми для средств ПВО. Кроме того, такие аппараты в изготовлении и эксплуатации будут во много раз дешевле спутников.
 

Наиболее известным беспилотным летательным аппаратом такого класса на сегодняшний день является  NASA Pathfinder, созданный в конце прошлого века американской компанией AeroVironment на основе конструкции БПЛА HALSOL.

Летом 2003 г. этот аппарат с размахом крыльев 75 м разбился при совершении полета над акваторией Тихого океана.
 

Первый пилотируемый самолет на солнечных батареях, созданный швейцарской компанией Solar, совершил первый успешный полет летом 2010 года. Сейчас второй аппарат этого типа - Solar Impulse 2, находится на финальном этапе кругосветного путешествия, начатого в марте 2015 г. в Абу-Даби. У самолета четыре двигателя общей мощностью 70 л.с. Летательный аппарат способен подниматься на высоту 8,5 тыс. м и развивать скорость до 100 км/ч. При этом аппарат, сделанный из углепластика, весит меньше обычного легкового автомобиля.