ИСПЫТАНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГИИ

В 2016 году в ходе испытаний октакоптер российской фирмы НЕЛК, снабженный водородно-воздушными топливными элементами, созданными в Институте проблем химической физики РАН (ИПХФ) в партнерстве с Центральным институтом авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ) и Объединенной авиастроительной корпорацией (ОАК), установил мировой рекорд по продолжительности полета на открытых пространствах среди мультироторных БПЛА. Длительность полета октакоптера составила 3 часа 10 минут. Масса БПЛА фирмы НЕЛК составила 12 кг, а его энергетическая установка имела мощность 1,3 кВт. Аппарат способен поднять полезную нагрузку в 0,5 кг. Высокой продолжительности полета октакоптера удалось достичь благодаря особой конструкции мембранно-электродных блоков, которые генерируют электрический ток за счет электрохимической реакции водорода и кислорода и при этом работают при экстремальных температурах от –60 до +40 °С. На основе этих блоков формируются водородно-воздушные топливные элементы (ТЭ).

Водородное топливо считается наиболее перспективным в транспортной сфере, поэтому разработки в данном направлении ведут несколько иностранных компаний. Канадская компания EnergyOr Technologies в июне 2015 года сообщила о рекордной продолжительности полета коптера на водородном топливе, который длился 3 часа 43 минуты и 48 секунд. На сегодняшний день это и есть рекорд непрерывного полета для мультироторного БПЛА, установленный в идеальных условиях.

В Шотландии в 2016 году испытали БПЛА, который в качестве топлива использует твердый водород. Топливо для экспериментального полета создала британская компания Cella. Для получения твердого состояния, водород связали при помощи специального химического соединения. Гранулы площадью 1 квадратный сантиметр при нагревании выделяют водород, обеспечивая стабильную подачу газа в топливном элементе. Для предотвращения плавления активного элемента в топливной системе используется специальный полимер. Всего на борту находилось 100 твердых гранул, упакованных в один картридж. Тестовый полет продолжался всего 10 минут на высоте 80 метров. Разработчики прервали полет для изучения состояния топливной системы БПЛА.

Таким образом, применение водорода как источника энергии в беспилотных летательных аппаратах имеет большие перспективы развития, позволяя увеличить одну из важнейших характеристик - время полета. Однако, параллельно с развитием водородных топливных систем набирает обороты еще один альтернативный источник энергии-солнечная энергия.

В 2014 году БПЛА Zephyr-7 в течение 11 суток совершал беспосадочный полет в зимних условиях. Такое продолжительное путешествие аппарата в Южном полушарии стало возможным благодаря солнечным батареям, установленным на его крыльях. БПЛА пролетел на высоте более 23 километров и впервые использовал спутниковую связь для контроля над полетом вне зоны прямой видимости наземных станций слежения. Аппарат также нес полезную нагрузку, о массе которой не сообщается. По итогам полета Zephyr-7 стал первым псевдоспутником, которому военные присвоили идентификатор PS001. БПЛА Zephyr-7 имеет размах крыльев 23 метра, а его масса вместе с полезной нагрузкой может достигать 55 килограммов. Совершенный аппаратом полет подтвердил возможность круглогодичного безостановочного полета БПЛА.

Сможет ли применение солнечных батарей полностью заменить водородные элементы в беспилотных аппаратах пока не известно. Но тенденции развития альтернативных источников энергии в данной области очевидны. Так как беспилотники сейчас применяются повсеместно: при решении военных задач, при строительстве и составлении кадастровых планах, служат для обнаружения пожаров и иных чрезвычайных ситуаций, видеосъемок и даже контроля за качеством дорог и линий электропередач, вопрос о продолжительности времени полета становится все более актуальным. И именно альтернативная энергетика в виде солнечных батарей и водородно-воздушных топливных элементов открывает возможности для совершенствования БПЛА.