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 университетского 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», — поясняет 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 будут 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», — отмечает 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.

СПРАВКА
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 года этот аппарат с размахом крыльев 75 метров 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 года в Абу-Даби. У самолета четыре двигателя общей мощностью 70 л.с. Летательный аппарат способен подниматься на высоту 8,5 тыс. метров и развивать скорость до 100 километров в час. При этом аппарат, сделанный из углепластика, весит меньше обычного легкового автомобиля.