Заоблачный «Атлас»: в России создают крупнейший грузовой беспилотник
В ОКБ Сухого началась сборка опытного образца беспилотного самолета с возможностью вертикального взлета — «Атлас». Ему не понадобится аэродром: он сможет взлетать и садиться, используя любую ровную площадку, как вертолет. Но при этом будет обладать большой дальностью полета. Для вертикального движения используют электрические моторы, а для горизонтального — бензиновый двигатель. Беспилотный транспортник сможет доставлять грузы в удаленные районы, где нет аэродромов.
Вперед и вверх
Конструкторы компании «Сухой» совместно с инженерами Московского физико-технического института (МФТИ) работают над созданием грузового беспилотного самолета с возможностью вертикального взлета. Машина, получившая название «Атлас», сможет взлетать и садиться на любую ровную площадку. При этом максимальная дальность ее полета значительно превысит возможности вертолета и достигнет тысячи километров.
«Атлас» — полностью автоматическое транспортное средство. Оператору достаточно указать конечный пункт назначения. Всё остальное машина сделает сама. В случае выхода из строя отдельных систем оператор может выбрать место аварийной посадки. Использовать беспилотник предполагается для доставки грузов на удаленные локации, где нет аэродромов. Для эксплуатации и технического обслуживания «Атласа» достаточно усилий одного техника. По расчетам разработчиков самолета, благодаря снижению затрат на оплату труда пилотов и другого персонала можно удешевить себестоимость доставки грузов на 40%.
— За счет восьми взлетных винтов самолет поднимается до нужной высоты. В это время у него включается толкающий винт, с помощью которого он разгоняется и переходит в горизонтальный полет, как самолет, — говорит Евгений Рубцов, руководитель проекта «Атлас» ОКБ Сухого.
Внешне «Атлас» напоминает обычный небольшой самолет. Его длинна более семи, а размах крыла — более одиннадцати метров. К крыльям крепятся две продольные балки, на которые установлены взлетные винты. Еще один винт расположен в хвостовой части фюзеляжа — он обеспечивает горизонтальное движение. Двигатели вертикального взлета питаются от аккумуляторных батарей. Горизонтальный полет обеспечивает двигатель внутреннего сгорания, который работает на обычном автомобильном бензине. Средняя скорость аппарата — более 250 км/ч, грузоподъемность — более 200 кг, а объем грузового отсека — 2 куб. м. Общая масса при взлете вместе с грузом и топливом — более 1,5 тыс. кг.
Быстрая разрядка
Научить самолет взлетать с места — трудная техническая задача. Большой винт, как у вертолета, потребовал бы для взлета сравнительно небольшого количества энергии, однако он слишком велик и неудобен, чтобы устанавливать его на самолет. Поэтому конструкторы «Сухого» решили снабдить «Атлас» восьмью маленькими винтами, которые не ухудшают аэродинамику. Но для взлета и посадки за короткое время на них требуется подать до 800 кВт энергии, что сопоставимо с мощностью, например, небольшой подводной лодки. Для этого необходима особая электрическая батарея, которую разрабатывают специалисты из МФТИ.
— Первоначально ставилась задача при помощи батареи запитать подъемные моторы на восемь минут. Но сейчас мы понимаем, что это очень много и в реальности время можно сократить до пары минут, — сообщил заместитель руководителя Центра транспортных электрохимических решений МФТИ Дмитрий Семененко.
Получается, чтобы обеспечить необходимое питание взлетным винтам, аккумулятор должен за считаные минуты или даже секунды отдать до половины своей энергии. Добиться моментальной разрядки и зарядки батарей сейчас пытаются инженеры во всем мире. Обычные литийионные аккумуляторы для этого не подходят, так как их принцип действия основан на относительно медленных окислительно-восстановительных реакциях, протекающих за несколько часов и выделяющих во время использования слишком много тепла.
Поэтому разработчики из МФТИ предложили соединить литийионные аккумуляторы с суперкондесаторами — более быстродействующими устройствами, основанными на принципе заряда и разряда посредством использования большой площади поверхности электродов. Это происходит гораздо быстрее, чем химические процессы в обычных батареях, и позволяет решить задачу питания подъемных винтов.
Еще один вызов
Опытный образец самолета уже собирают в «Сухом». На нем будут отрабатываться вертикальный взлет и посадка. На следующем этапе проектировки разработчики планируют решить еще более сложную техническую проблему перехода летательного аппарата из вертикального режима в горизонтальный.
Сложность в том, что с набором скорости горизонтального движения вертикальные винты перестают выполнять несущую функцию, но, чтобы передать ее крыльям, скорости еще недостаточно. Если не найти баланс, самолет может просто рухнуть. Конструкторам предстоит сначала численными методами, а затем с помощью аэродинамической трубы оптимизировать конструкцию самолета, которая гарантирует устойчивость в момент переключения от одного принципа движения к другому.
Серийных беспилотных самолетов с возможностью вертикального взлета, сопоставимых по дальности и грузоподъемности с «Атласом», в мире пока не существует, пояснил «Известиям» Артем Самойловский, технический директор компании «Люфтера», специализирующейся на разработке беспилотников. По словам эксперта, на данный момент создано только несколько прототипов.
В России также работают над аналогичными летательными аппаратами, но они имеют намного более скромные возможности. Для сообщения с удаленными районами, где нет аэродромов, создаются летательные аппараты вертолетного типа. Однако они обладают меньшей дальностью по сравнению с самолетами, так как расходуют больше топлива. В отдаленных частях России большая доля стоимости товаров складывается из затрат на логистику, поэтому появление экономичного и недорогого автоматического челнока положительно отразится на экономике регионов, резюмировал эксперт.
— Благодаря использованию автоматического управления во всех режимах полета, включая взлет и посадку, минимизируется влияние человеческого фактора при эксплуатации данного типа летательных аппаратов, — говорит доцент кафедры САУ, руководитель направления «Электротехника и электротехнологии» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Денис Филатов.
Предложенный беспилотный самолет сочетает в себе преимущества мультидвигательного летательного аппарата в части вертикального взлета и посадки и самолетного типа в части энергоэффективности горизонтального полета. Это позволит получить относительно простое и надежное беспилотное транспортное средство, уверен эксперт.
