Ο drones που κινούνται με υδρογόνο Σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, από επιστημονικής φαντασίας, έχουν εξελιχθεί σε ένα από τα σημαντικότερα στοιχήματα για το μέλλον της αεροπορικής κινητικότητας. Μεταξύ Σεβίλλης, Κιέβου και διαφόρων κέντρων καινοτομίας σε όλο τον κόσμο, μια πραγματική τεχνολογική επανάσταση διαμορφώνεται, επηρεάζοντας τόσο την πολιτική όσο και τη στρατιωτική χρήση, με άμεσες επιπτώσεις στην εφοδιαστική, την ασφάλεια και το περιβάλλον.
Σήμερα, τα πρωτότυπα και τα λειτουργικά μοντέλα που συνδυάζουν κυψέλες καυσίμου υδρογόνου, ηλεκτροκινητήρες και μπαταρίες, επίτευξη μεγαλύτερης αυτονομίαςΛιγότερος θόρυβος και ουσιαστικά μηδενικές εκπομπές. Από πρωτοποριακά πανεπιστημιακά έργα στην Ισπανία μέχρι ουκρανικά στρατιωτικά drones που επιχειρούν σε πραγματικές μάχες, το υδρογόνο αποδεικνύει ότι μπορεί να αλλάξει τα δεδομένα στην εναέρια κυκλοφορία χαμηλού υψομέτρου.
Πράσινο drone υδρογόνου στη Σεβίλλη: εργαστήριο αστικής κινητικότητας
Διεξάγεται δοκιμή στη Σεβίλλη ηλεκτρικό drone κάθετης απογείωσης και προσγείωσης εξοπλισμένο με κυψέλη καυσίμου πράσινου υδρογόνουΑναπτύχθηκε στο πλαίσιο μιας ευρωπαϊκής κοινοπραξίας, αυτό το αεροσκάφος συνδυάζει ένα υβριδικό σύστημα κυψελών καυσίμου με μπαταρίες ιόντων λιθίου, επιτρέποντάς του να πετάει περίπου 50% περισσότερο από τα συμβατικά ηλεκτρικά πολυελικόπτερα που τροφοδοτούνται αποκλειστικά με μπαταρίες.
Το υδρογόνο που τροφοδοτεί αυτό το πρωτότυπο παράγεται από διαδικασίες παραγωγής ηλιακής ενέργειας και πράσινου υδρογόνουΕπομένως, το μόνο υποπροϊόν της αντίδρασης της κυψέλης καυσίμου είναι οι υδρατμοί. Αυτό σημαίνει ότι δεν εκπέμπει ρυπογόνα αέρια ή σωματίδια κατά την πτήση, καθιστώντας την ιδανική πλατφόρμα για επιχειρήσεις σε αστικά περιβάλλοντα όπου η ποιότητα του αέρα είναι κρίσιμος παράγοντας.
Μία από τις σημαντικότερες τεχνικές προκλήσεις του έργου ήταν ο σχεδιασμός ενός μια δεξαμενή υδρογόνου που ήταν ταυτόχρονα ελαφριά, ασφαλής και καλά ενσωματωμένη στην αεροδυναμική του droneΗ εταιρεία Go Ahead Solutions έχει αναπτύξει μια συμβατική δεξαμενή, προσαρμοσμένη στο σχήμα της ατράκτου, η οποία επιτρέπει την αποτελεσματική χρήση του χώρου χωρίς να διακυβεύεται η ευελιξία ή η απόδοση πτήσης.
Εκτός από το υλικό, το σύστημα ενσωματώνει ένα Λογισμικό διαχείρισης ενέργειας που αποφασίζει ανά πάσα στιγμή πώς να συνδυάσει την κυψέλη καυσίμου και τις μπαταρίες Για τη βελτιστοποίηση της κατανάλωσης, την προστασία των πιο ευαίσθητων εξαρτημάτων και την παράταση της διάρκειας ζωής τους. Αυτό το έξυπνο επίπεδο ελέγχου είναι το κλειδί για να καταστεί η λύση βιώσιμη μεσοπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα, μειώνοντας το κόστος συντήρησης και λειτουργίας.
Αυτή τη στιγμή, το drone της Σεβίλλης βρίσκεται... φάση επιχειρησιακών δοκιμών σε πραγματικά περιβάλλονταΕάν οι επικυρώσεις πάνε όπως έχει προγραμματιστεί, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για επείγουσα παράδοση αγαθών, μεταφορά ιατρικών εφοδίων, βιομηχανικές επιθεωρήσεις, παρακολούθηση κρίσιμων υποδομών ή αποστολές έρευνας και διάσωσης, όλα χωρίς τοπικές εκπομπές και με πολύ χαμηλή ηχητική επίπτωση.
Ενσωμάτωση στο U-Space και ο ρόλος της Ισπανίας στο ευρωπαϊκό οικοσύστημα
Αυτό το πράσινο drone υδρογόνου είναι μέρος του έργου U5-Space, που προωθείται από το CDTI με κονδύλια Next Generation EUΟ γενικός στόχος δεν είναι μόνο η κατασκευή ενός εντυπωσιακού πρωτοτύπου, αλλά και η ενσωμάτωσή του στο μελλοντικό ευρωπαϊκό σύστημα U-Space, το πλαίσιο που θα ρυθμίζει και θα οργανώνει την κυκλοφορία των drones και των ελαφρών αεροσκαφών στον αστικό εναέριο χώρο.
Το U-Space σκοπεύει να το κάνει αυτό. drones διαφόρων μεγεθών, αεροσκάφη αστικής εναέριας κινητικότητας και άλλα μη επανδρωμένα οχήματα Μοιραστείτε τον ουρανό πάνω από τις πόλεις χωρίς χάος, μειώνοντας τον κίνδυνο συγκρούσεων, εγγυώμενοι την ιδιωτικότητα και ταυτόχρονα επιτρέποντας την ανάπτυξη νέων υπηρεσιών. Το drone της Ανδαλουσίας έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί συντονισμένα εντός αυτού του συστήματος, παρέχοντας δεδομένα και χρησιμεύοντας ως πεδίο δοκιμών.
Η ισπανική συμβολή υπερβαίνει την απλή πτήση ενός ελκυστικού τεχνολογικού επίδειξης: οι εργασίες βρίσκονται σε εξέλιξη. διαδικασίες, πρότυπα ασφαλείας και οδηγίες ενσωμάτωσης το οποίο στη συνέχεια θα χρησιμεύσει ως σημείο αναφοράς σε ευρωπαϊκό επίπεδο. Στην πράξη, πρόκειται για τη διασφάλιση ότι η αστική εναέρια κινητικότητα λειτουργεί σύμφωνα με κριτήρια βιωσιμότητας, αποδοτικότητας και ασφάλειας, και ότι το πράσινο υδρογόνο μπορεί να διαδραματίσει κεντρικό ρόλο σε αυτό το σενάριο.
Αξίζει να θυμόμαστε ότι, παρόλο που υπάρχουν ήδη διεθνείς εταιρείες που διαθέτουν στην αγορά Drones με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου για πολιτική και στρατιωτική χρήσηΤο μοντέλο που αναπτύχθηκε στη Σεβίλλη ξεχωρίζει επειδή σχεδιάστηκε εξαρχής για να ενταχθεί σε αυτό το ρυθμιζόμενο και συντονισμένο οικοσύστημα. Τα αποτελέσματά του θα είναι ανεκτίμητα στον καθορισμό του τρόπου με τον οποίο αυτές οι συσκευές πιστοποιούνται, παρακολουθούνται και ελέγχονται σε σύνθετα αστικά περιβάλλοντα.
Η κοινοπραξία που προωθεί αυτήν την ανάπτυξη αποτελείται από Πανεπιστήμιο της Σεβίλλης, Zelenza, Amper Group, GEOAI, Fundetel, Cedint-UPM και Πολυτεχνείο της ΜαδρίτηςΜε προϋπολογισμό περίπου 3,4 εκατομμυρίων ευρώ στο πλαίσιο του Προγράμματος Αεροναυτικής Τεχνολογίας του CDTI, αυτός ο συνδυασμός πανεπιστημίων, τεχνολογικών εταιρειών και ερευνητικών κέντρων καταδεικνύει εύστοχα το συνεργατικό μοντέλο που επιδιώκει να προωθήσει η Ευρώπη.
Οι άνθρωποι και το ταλέντο πίσω από το πρώτο ισπανικό drone με κυψέλη καυσίμου πράσινου υδρογόνου
Πίσω από αυτή την πρόοδο δεν κρύβονται μόνο ευρωπαϊκά κεφάλαια και εργαστηριακός εξοπλισμός, αλλά και ομάδα καθηγητών, νέων ερευνητών και τεχνικού προσωπικού ο οποίος αφιερώνει πολύ χρόνο στην ιδέα. Προσωπικότητες όπως οι καθηγητές Carlos Bordons Alba και Sergio Esteban Roncero ηγούνται της ακαδημαϊκής πλευράς, συντονίζοντας την ανάπτυξη του συστήματος και καθορίζοντας τις κατευθυντήριες γραμμές του έργου.
Μαζί τους συνεργάζονται ανερχόμενοι ερευνητές όπως Álvaro Gomar και César Morales, υπεύθυνοι για ένα μεγάλο μέρος των εργασιών σχεδιασμού, δοκιμών και ενσωμάτωσηςΣτο εργαστήριο, επαγγελματίες όπως ο Pablo Máiz είναι υπεύθυνοι για τη μετατροπή ψηφιακών μοντέλων και υπολογισμών σε πραγματικά εξαρτήματα, καθώς και για τη ρύθμιση, την κατεργασία και τη συναρμολόγηση των διαφόρων εξαρτημάτων του drone.
Αυτό το πρώτο ισπανικό drone με κυψέλη καυσίμου πράσινου υδρογόνου δεν περιορίζεται στο να είναι απλώς ένα εργαστηριακό επίδειξης: Αντιπροσωπεύει ένα πολύ σαφές παράθυρο στο μέλλον της αστικής εναέριας κινητικότητας.Η εμπειρία δείχνει ότι δεν χρειάζεται να είσαι μια μεγάλη πολυεθνική για να διευρύνεις τα τεχνολογικά όρια. Ο σωστός συνδυασμός πανεπιστημίων, εξειδικευμένων ΜΜΕ και κέντρων Έρευνας και Ανάπτυξης μπορεί να δημιουργήσει πολύ ανταγωνιστικές λύσεις.
Η περιοχή Αλχαράφε της Σεβίλλης βρίσκεται επίσης καθ' οδόν προς τη δημιουργία... μία από τις πρώτες μεγάλης κλίμακας εγκαταστάσεις αποθήκευσης πράσινου υδρογόνου στην ΙσπανίαΑυτό ευθυγραμμίζεται απόλυτα με αυτόν τον τομέα εργασίας. Με αυτόν τον τρόπο, η περιοχή τοποθετείται ως σημείο αναφοράς για τις τεχνολογίες υδρογόνου, όχι μόνο για εφαρμογές εδάφους αλλά και για εναέριες.
Χάρη σε αυτήν την πρωτοβουλία, η Ισπανία τοποθετείται στον χάρτη της Καθαρή και αποτελεσματική εναέρια κινητικότητα με ελαφρά αεροσκάφη, έτοιμοι να ενταχθούν στην κυκλοφορία των πόλεων του αύριο και να μειώσουν την εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα σε έναν τομέα που αναπτύσσεται με ταχείς ρυθμούς.
Βασικές αρχές: Γιατί το υδρογόνο είναι τόσο κατάλληλο για τα drones
Για να κατανοήσουμε γιατί αυτά τα έργα λαμβάνουν τόσο μεγάλη προσοχή, είναι χρήσιμο να εξετάσουμε πώς προωθούνται τα περισσότερα UAV σήμερα. Σε γενικές γραμμές, τα drones βασίζονται σε δύο κύριες οικογένειες συστημάτων πρόωσης: κινητήρες εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούν βενζίνη (ή παράγωγα) και ηλεκτροκινητήρες που τροφοδοτούνται από μπαταρίες λιθίου.
Ο drones με κινητήρες εσωτερικής καύσης και υγρό καύσιμο Χρησιμοποιούνται συνήθως σε μεγαλύτερες πλατφόρμες και σε αποστολές που απαιτούν αντοχή άνω των 30 λεπτών, ειδικά σε διαμορφώσεις σταθερών πτερύγων. Προσφέρουν καλή ενεργειακή πυκνότητα αλλά παράγουν θόρυβο, δονήσεις, ρυπογόνες εκπομπές και απαιτούν περισσότερη συντήρηση.
Στην αντίθετη πλευρά βρίσκονται οι ηλεκτρικά drones με μπαταρίες ιόντων λιθίουΗ κυρίαρχη επιλογή στα μικρά και μεσαία πολυελικόπτερα. Είναι πιο αθόρυβα, πιο εύκολα στη συντήρηση και επιτρέπουν πολύ ακριβή έλεγχο, αλλά ο κύριος περιορισμός τους είναι η αυτονομία: συνήθως μεταξύ 20 και 30 λεπτών ωφέλιμου χρόνου πτήσης σε τυπικές εφαρμογές.
Από ενεργειακής άποψης, η μπαταρία λιθίου έχει κατά προσέγγιση ενεργειακή πυκνότητα 0,2 kWh/kgενώ ένα καύσιμο όπως η βενζίνη είναι περίπου 1,4 kWh/kg. Αυτή η διαφορά εξηγεί γιατί οι κινητήρες εσωτερικής καύσης παραμένουν τόσο δύσκολο να αντικατασταθούν όταν απαιτείται μεγάλη εμβέλεια ή πολλές ώρες συνεχούς πτήσης.
Οι σύγχρονες κυψέλες καυσίμου υδρογόνου για UAV έχουν φτάσει για να καλύψουν το κενό: προσφέρουν, λαμβάνοντας υπόψη το μπαταρία συν τη φιάλη υδρογόνου υπό πίεσηΜε ενεργειακή απόδοση περίπου 1 kWh/kg, αυτό αντιπροσωπεύει βελτίωση έως και τέσσερις φορές σε σύγκριση με τις καθαρές μπαταρίες, αν και εξακολουθεί να υπολείπεται της βενζίνης. Αυτό επιτρέπει αυτονομία πολύ πάνω από δύο ώρες, διατηρώντας παράλληλα ένα πλήρως ηλεκτρικό σύστημα πρόωσης.
Λειτουργικά πλεονεκτήματα: μεγαλύτερη αυτονομία, λιγότερος θόρυβος και μηδενικές εκπομπές ρύπων
Οι κυψέλες καυσίμου για drones διατίθενται στην αγορά Η ισχύς κυμαίνεται από περίπου 250 W έως περίπου 2.500 WΑυτό καλύπτει τα πάντα, από μικρά UAV παρατήρησης έως αεροσκάφη βάρους έως περίπου 25 κιλά κατά την απογείωση. Σε πολλές διαμορφώσεις, συνδυάζονται με μια βοηθητική μπαταρία που καλύπτει τις μέγιστες απαιτήσεις ισχύος, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια απογειώσεων ή ξαφνικών ελιγμών.
Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα είναι ότι, χρησιμοποιώντας το υδρογόνο ως καύσιμο, Η ηλεκτροχημική αντίδραση της μπαταρίας παράγει μόνο νερόΑυτό σημαίνει ότι το drone δεν εκπέμπει καυσαέρια, ούτε CO₂ ούτε οξείδια του αζώτου, κάτι ιδιαίτερα σημαντικό για παρατεταμένες λειτουργίες πάνω από πόλεις, προστατευόμενες περιοχές ή ευαίσθητες εγκαταστάσεις.
Μια άλλη σημαντική βελτίωση προέρχεται από την ακουστική και θερμική πλευρά: βασιζόμενοι σε ηλεκτρικοί κινητήρες που τροφοδοτούνται από την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται στην μπαταρίαΟ θόρυβος που παράγουν αυτά τα drones είναι σημαντικά μικρότερος από αυτόν των συμβατικών κινητήρων εσωτερικής καύσης. Επιπλέον, απελευθερώνουν πολύ λιγότερη θερμότητα, γεγονός που μειώνει τη θερμική τους υπογραφή και τα καθιστά πιο δύσκολα στην ανίχνευσή τους με υπέρυθρες κάμερες ή παρόμοιους αισθητήρες.
Σε στρατιωτικές εφαρμογές, αυτός ο συνδυασμός μεγαλύτερη αυτονομία, χαμηλό επίπεδο θορύβου και μειωμένο θερμικό αποτύπωμα Έχει τεράστια στρατηγική αξία. Επιτρέπει μεγαλύτερες αποστολές πέρα από την οπτική επαφή (BVLOS), μεγαλύτερη επιτήρηση ενός στόχου και μειώνει τις πιθανότητες ανίχνευσης από τις εχθρικές άμυνες.
Σε πλατφόρμες βάρους περίπου 25 kg, τα τυπικά δεδομένα κατανάλωσης δείχνουν περίπου 200 g υδρογόνου ανά ώρα για πολυελικόπτερα και περίπου 100 g/ώρα για μη επανδρωμένα αεροσκάφη σταθερών πτερύγωνΕκμεταλλευόμενοι το γεγονός ότι τα τελευταία είναι πιο αποτελεσματικά σε πτήσεις κρουαζιέρας. Αυτό, μαζί με την αρθρωτή δομή των φιαλών ή των φυσιγγίων, διευκολύνει την προσαρμογή της αυτονομίας στον τύπο της αποστολής.
Κόστος και προμήθεια υδρογόνου για UAV
Από οικονομική άποψη, οι κυψέλες καυσίμου για drones εξακολουθούν να αποτελούν μια σχετικά ακριβή τεχνολογία: Οι μονάδες χαμηλότερης ισχύος κοστίζουν περίπου 10.000 δολάριαενώ εκείνα με μεγαλύτερη χωρητικότητα μπορούν να πλησιάσουν τα 40.000 δολάρια, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος αποθήκευσης (φιάλης) και του ρυθμιστή πίεσης που απαιτείται για την ασφαλή λειτουργία.
Το ίδιο το υδρογόνο μπορεί να παρέχεται μέσω σταθμοί ανεφοδιασμού υδρογόνου ή φιάλες από χάλυβα υψηλής πίεσηςΣτην Ισπανία υπάρχουν ακόμη λίγα πρατήρια υδρογόνου, περίπου έξι, όπου η μέση τιμή είναι περίπου 10 ευρώ/κιλό, με ελάχιστο κόστος ανεφοδιασμού περίπου 50 ευρώ.
Όταν επιλέγεις Φιάλες 50 λίτρων σε πίεση 200 barΤο κόστος ανά κιλό υδρογόνου μπορεί να φτάσει τα 100 ευρώ/κιλό. Παρόλο που αυτό το ποσό φαίνεται υψηλό, είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη η σχετικά χαμηλή κατανάλωση καυσίμου των drones και η προστιθέμενη αξία που παρέχουν σε κρίσιμες αποστολές, όπου η επιπλέον εμβέλεια και η μυστικότητα δικαιολογούν την επένδυση.
Το βάρος των συγκροτημάτων κυψέλης καυσίμου συν φιάλης συνήθως μετατοπίζεται μεταξύ 3 και 10 kgΑνάλογα με την ισχύ και τη χωρητικότητα, αυτή η σχέση μεταξύ μάζας και αποθηκευμένης ενέργειας είναι ακριβώς αυτό που επιτρέπει ένα πολλαπλασιαστικό αποτέλεσμα στον χρόνο πτήσης σε σύγκριση με ένα σύστημα που τροφοδοτείται αποκλειστικά από μπαταρίες, διατηρώντας παράλληλα ένα παρόμοιο μέγεθος αεροσκάφους.
Αν και οι τιμές είναι υψηλές σήμερα, είναι λογικό να πιστεύουμε ότι ανταγωνισμός μεταξύ των κατασκευαστών και παραγωγή μεγαλύτερης κλίμακας Το κόστος θα συνεχίσει να μειώνεται τα επόμενα χρόνια, ειδικά εάν το υδρογόνο κερδίσει έδαφος και σε άλλους τομείς, όπως οι βαριές μεταφορές, η βιομηχανία ή η σταθερή αποθήκευση ενέργειας.
Διεθνείς εξελίξεις: Νότια Κορέα, Ηνωμένο Βασίλειο, ΗΠΑ και άλλες
Σε διεθνές επίπεδο, αρκετοί κατασκευαστές έχουν ήδη λανσάρει τα προϊόντα τους στην αγορά. Drones με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου κατάλληλα για πολιτικές και στρατιωτικές εφαρμογέςΜία από τις πιο συχνά αναφερόμενες περιπτώσεις είναι αυτή της κορεατικής εταιρείας DOOSAN Mobility, η οποία προσφέρει τόσο ένα εξακόπτερο όσο και ένα UAV σταθερών πτερύγων εξοπλισμένο με συστήματα υδρογόνου.
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η εταιρεία Intelligent Energy διαθέτει στην αγορά ένα εξακόπτερο βάρους περίπου 25 κιλών Σχεδιασμένο για σημαντικά ωφέλιμα φορτία και αποστολές μεγάλης διάρκειας, η πρότασή του επικεντρώνεται στην αντικατάσταση των μπαταριών με κυψέλες καυσίμου για τον πολλαπλασιασμό της αυτονομίας χωρίς να αυξάνεται υπερβολικά η συνολική μάζα του συστήματος.
Στον τομέα των προμηθευτών μπαταριών τρίτων, ξεχωρίζει επίσης η αμερικανική εταιρεία H3 Dynamicsη οποία προσφέρει λύσεις με ισχύ έως και 2.000 W. Αυτές οι μπαταρίες μπορούν να ενσωματωθούν σε πλατφόρμες που έχουν αναπτυχθεί από άλλους κατασκευαστές ή σε συγκεκριμένα μηχανικά έργα, όπως συμβαίνει σε ορισμένα ευρωπαϊκά πρωτότυπα.
Αν εξετάσουμε τον στρατιωτικό τομέα, υπάρχουν εξελίξεις όπως η Σύστημα Heven AeroTech Z1 ισραηλινο-αμερικανικής προέλευσηςΣχεδιασμένο για λειτουργία σε περιβάλλοντα μάχης. Παρόλο που αυτό το συγκεκριμένο μοντέλο δεν έχει χρησιμοποιηθεί ακόμη σε πραγματικές επιχειρήσεις, δείχνει πού οδεύει η βιομηχανία όσον αφορά την εύρεση διακριτικών drones με μεγάλη αντοχή και χαμηλότερη θερμική υπογραφή.
Σε αυτό το πλαίσιο, είναι σαφές ότι το υδρογόνο γίνεται μια ολοένα και πιο σταθερή επιλογή για αποστολές που απαιτούν πολλές ώρες στον αέραείτε πρόκειται για επιτήρηση υποδομών, υποστήριξη έκτακτης ανάγκης, επιθεώρηση γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος, έλεγχο συνόρων ή τακτικές αποστολές σε ζώνες συγκρούσεων.
Η υπόθεση Raybird στην Ουκρανία: το υδρογόνο σε πραγματική μάχη
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά ορόσημα σε αυτόν τον τομέα είναι η υιοθέτηση, από το Ουκρανικές Ένοπλες Δυνάμεις, με ένα αναγνωριστικό drone Raybird με υβριδικό σύστημα υδρογόνουΑυτή η συσκευή, που αναπτύχθηκε από την τοπική εταιρεία Skyeton, θεωρείται το πρώτο UAV που κινείται με κυψέλες καυσίμου του είδους του που αναπτύχθηκε σε πραγματικό πόλεμο.
Τα drones που κινούνται με υδρογόνο υπάρχουν εδώ και σχεδόν δύο δεκαετίες, αλλά μέχρι πρόσφατα ήταν πειραματικά πρωτότυπα σχεδιασμένα περισσότερο για πτήσεις μεγάλου υψομέτρου και μεγάλης διάρκειας από ό,τι για καθημερινές αποστολές μάχης. Η ουκρανική περίπτωση σηματοδοτεί μια αλλαγή σταδίου: το σύστημα έχει επανασχεδιαστεί για να αντέχει στις ακραίες συνθήκες του μετώπου και να προσφέρει πραγματικά τακτικά πλεονεκτήματα.
Για να προσαρμόσουν το αρχικό Raybird, το οποίο λειτουργούσε με κινητήρα εσωτερικής καύσης, οι μηχανικοί της Skyeton έπρεπε να επανεξετάστε πλήρως την αρχιτεκτονική της ατράκτου για να φιλοξενήσει τις δεξαμενές υδρογόνουοι οποίες καταλαμβάνουν μεγαλύτερο όγκο από τις συμβατικές δεξαμενές υγρών καυσίμων. Αυτό έχει συνεπάγεται αλλαγές στη δομή και την κατανομή μάζας.
Το προκύπτον σύστημα πρόωσης είναι υβριδικό: το Το υδρογόνο τροφοδοτεί μια κυψέλη καυσίμου που παράγει ηλεκτρική ενέργειαΑυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ηλεκτρικών κινητήρων που παρέχουν ώθηση. Αυτή η νέα διαμόρφωση μειώνει δραστικά τον μηχανικό θόρυβο και εξαλείφει τον τυπικό βόμβο των τετράχρονων κινητήρων, ένα σημαντικό πλεονέκτημα σε διακριτικές αποστολές αναγνώρισης.
Επιπλέον, η χρήση ηλεκτροκινητήρων το καθιστά η θερμική υπογραφή του drone είναι πολύ μικρότερηΑυτό περιπλέκει την ανίχνευσή του από συστήματα άμυνας που βασίζονται σε υπέρυθρες ακτίνες. Σε ένα μέτωπο τόσο κορεσμένο με αισθητήρες όσο το ουκρανικό, αυτή η ικανότητα «εξαφάνισης» από τον θερμικό χάρτη αντιπροσωπεύει μια σαφή διαφορά σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μοντέλα.
Απόδοση Raybird και εφοδιαστική πρώτης γραμμής
Το τροποποιημένο με υδρογόνο Raybird έχει ένα βάρος περίπου 23 κιλά και ένα άνοιγμα φτερών περίπου 4,7 μέτραΜπορεί να μεταφέρει έως και 10 κιλά ωφέλιμου φορτίου, το οποίο συνήθως αποτελείται από ραντάρ, κάμερες και άλλους προηγμένους αισθητήρες που προσανατολίζονται στην αναγνώριση μεγάλης εμβέλειας και την επιτήρηση σε βάθος.
Αυτό το drone λειτουργεί με ένα ταχύτητα πλεύσης κοντά στα 110 χλμ./ώραΑυτό του επιτρέπει να καλύπτει μεγάλες αποστάσεις σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Αν και η τρέχουσα αυτονομία του είναι περίπου 12 ώρες αδιάλειπτης πτήσης, η Skyeton ισχυρίζεται ότι εργάζεται για να την επεκτείνει στις 20 ώρες μέσω βελτιστοποιήσεων συστήματος και βελτιώσεων στη διαχείριση ενέργειας.
Η συσκευή δεν είναι οπλισμένη: η κύρια λειτουργία της είναι λήψη πληροφοριών σε εχθρικό έδαφοςΜπορεί να αιωρείται για ώρες πάνω από περιοχές ενδιαφέροντος χωρίς να τραβάει την προσοχή. Είναι ικανό να λειτουργεί σε πολύ απαιτητικά εύρη θερμοκρασίας, από περίπου -35 °C έως περίπου +55 °C, κάτι που είναι απαραίτητο στο ακραίο κλίμα ορισμένων περιοχών της Ουκρανίας.
Όσον αφορά την εφοδιαστική, οι διαχειριστές του προγράμματος έχουν απλοποιήσει την προμήθεια καυσίμων επιλέγοντας εναλλάξιμα φυσίγγια υδρογόνου και συμπαγείς κινητές μονάδες ικανές να παράγουν υδρογόνο επί τόπουΑυτό επιτρέπει τον ανεφοδιασμό κοντά στο μέτωπο χωρίς να βασίζεται σε σταθερή υποδομή, ένα σαφές πλεονέκτημα σε δυναμικά σενάρια.
Σύμφωνα με τον Διευθύνοντα Σύμβουλο της Skyeton, Ρόμαν Κνιαζένκο, η αλλαγή σήμαινε δύο χρόνια εντατικών εργαστηριακών δοκιμών και πλήρους επανασχεδιασμού της ιδέας του αεροσκάφους, διατηρώντας την κατηγορία βάρους και τη συνολική κλάση του drone, αλλά αντικαθιστώντας την αρχική αρχιτεκτονική καύσης με ένα ηλεκτρικό σύστημα πρόωσης βασισμένο στο υδρογόνο.
Καινοτομία στην Ισπανία: αμυντικά drones και εκπαιδευτικά έργα
Σε εθνικό επίπεδο, πέρα από το έργο της Σεβίλλης, εκτελούνται και άλλα έργα. πειραματικές πρωτοβουλίες που επικεντρώνονται σε drones υδρογόνου για αμυντικούς και εκπαιδευτικούς σκοπούςΈνα παράδειγμα είναι η ανάπτυξη ενός UAV σταθερών πτερύγων βάρους περίπου 20 κιλών και με άνοιγμα πτερύγων 4 μέτρων, σχεδιασμένο ειδικά για να μελετήσει τη σκοπιμότητα αυτής της τεχνολογίας.
Αυτό το πρωτότυπο έχει σχεδιαστεί από Omicron Ingeniería (Ομάδα ITE) στο πλαίσιο ενός έργου Καινοτομίας στην Επαγγελματική Κατάρτιση που χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Παιδείας και Επαγγελματικής ΚατάρτισηςΧρησιμοποιεί μια κυψέλη καυσίμου 1.000W που παρέχεται από την H3 Dynamics και έχει γίνει το πρώτο drone σταθερών πτερύγων που πετάει στην Ισπανία χρησιμοποιώντας υδρογόνο ως καύσιμο.
Μέχρι σήμερα, οι δοκιμές έχουν καταστήσει δυνατή την επίτευξη πτήσεις με αυτονομία περίπου μίας ώραςΠαρόλο που το πρόγραμμα δοκιμών συνεχίζεται με στόχο την υπέρβαση των δύο ωρών μέσω προσαρμογών αεροδυναμικής, βάρους και διαχείρισης ενέργειας, το έργο χρησιμεύει επίσης για την εκπαίδευση φοιτητών και τεχνικών σε έναν τομέα που θα έχει μεγάλη ζήτηση τα επόμενα χρόνια.
Αυτού του είδους η ανάπτυξη επιβεβαιώνει ότι πρόωση με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου για στρατιωτική χρήση και χρήση ασφαλείας Προσφέρει τεράστιες, αλλά σε μεγάλο βαθμό ανεκμετάλλευτες, δυνατότητες, τόσο στην Ισπανία όσο και παγκοσμίως. Τα περισσότερα στρατιωτικά μη επανδρωμένα αεροσκάφη σήμερα εξακολουθούν να βασίζονται σε κινητήρες καύσης ή μπαταρίες, με πολύ λίγα λειτουργικά μοντέλα εξοπλισμένα με κυψέλες καυσίμου.
Καθώς η τεχνολογία ωριμάζει, είναι πιθανό να εμφανιστούν νέα πράγματα Νέες ιδέες για μη επανδρωμένα αεροσκάφη προσαρμοσμένες σε συνεχείς αποστολές επιτήρησης, ειδικές λειτουργίες ή υποστήριξη σε περιβάλλοντα όπου η ησυχία, η χαμηλή θερμική υπογραφή και η μεγάλη αυτονομία είναι ζωτικής σημασίας, μειώνοντας παράλληλα τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Εναλλακτικά σχέδια: drones παράδοσης και αυτόγυροι που λειτουργούν με υδρογόνο
Δεν πρόκειται μόνο για drones σταθερών πτερύγων ή κλασικά πολυελικόπτερα: υπάρχουν επίσης έργα που εξερευνούν Λιγότερο συνηθισμένες διαμορφώσεις, όπως μη επανδρωμένα αυτόγυρασχεδιασμένο για παράδοση δεμάτων σε διαδρομές μεσαίων και μεγάλων αποστάσεων. Μία από αυτές τις μελέτες έχει προτείνει τον σχεδιασμό ενός μη επανδρωμένου αεροσκάφους για παράδοση που χρησιμοποιεί κυψέλη καυσίμου υδρογόνου αντί για μπαταρίες ή παραδοσιακούς κινητήρες καύσης.
Η βασική ιδέα είναι να αξιοποιηθούν τα οφέλη της Αυτόγυρο ως πλατφόρμα πτήσης: καλή σταθερότητα, ικανότητα λειτουργίας σε χαμηλή ταχύτητα και κάποιο περιθώριο σε περίπτωση βλάβης του κινητήραΣε συνδυασμό με την επιπλέον εμβέλεια που προσφέρει το υδρογόνο, αυτό επιτρέπει την εξερεύνηση λιγότερο κορεσμένων θέσεων της αγοράς από αυτήν των πολυελικοπτέρων μικρής εμβέλειας.
Σε εκείνο το έργο, ένα Ανάλυση της τρέχουσας αγοράς drones, ταξινόμηση τύπων αεροσκαφών, δομικών υλικών και διαθέσιμων πηγών ενέργειαςΑπό εκεί και πέρα, παρόμοια έργα έχουν μελετηθεί για να αξιολογηθεί ποιες λύσεις ήταν πιο βιώσιμες και ποια κενά καινοτομίας παρέμεναν προς αξιοποίηση.
Κατά τη φάση σχεδιασμού, επιλέχθηκαν τα ακόλουθα πραγματικά εμπορικά εξαρτήματα για όλα τα ηλεκτρονικά στοιχεία (ελεγκτές, αισθητήρες, ενεργοποιητές), καθώς και για την κυψέλη καυσίμου, τη δεξαμενή υδρογόνου και τον κινητήρα. Μέσω μιας επαναληπτικής διαδικασίας υπολογισμού μαζών και διαστασιολόγησης επιφανειών ανύψωσης και σταθεροποίησης, το μοντέλο έχει προσαρμοστεί μέχρι να επιτευχθεί μια αποδεκτή ισορροπία μεταξύ βάρους, αυτονομίας και απόδοσης.
Το τελικό σχέδιο έχει αποδοθεί σε Τρισδιάστατα μοντέλα χρησιμοποιώντας εργαλεία CAD όπως το SolidWorksΑυτό επέτρεψε μια λεπτομερή μελέτη του κέντρου βάρους, της συνολικής σταθερότητας και της ενσωμάτωσης όλων των υποσυστημάτων. Το έργο ολοκληρώνεται με μια τεχνική, νομική και οικονομική ανάλυση σκοπιμότητας για την πιθανή ενσωμάτωσή του στο τρέχον κανονιστικό περιβάλλον.
Ολόκληρο αυτό το οικοσύστημα έργων —από πρωτότυπα πανεπιστημίων έως εμπορικές εξελίξεις και δοκιμές μάχης— δείχνει προς την ίδια κατεύθυνση: Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου προορίζονται να διαδραματίσουν πολύ σημαντικό ρόλο στην επόμενη γενιά drones.προσφέροντας μια πολύ ελκυστική ισορροπία μεταξύ αυτονομίας, διακριτικότητας και βιωσιμότητας που οι μπαταρίες από μόνες τους δεν μπορούν ακόμη να προσφέρουν.
Σήμερα, ο συνδυασμός των εξελίξεων στις κυψέλες καυσίμου, στις ελαφριές δεξαμενές, στη διαχείριση ενέργειας και σε κανονιστικά πλαίσια όπως το U-Space σημαίνει ότι Τα drones υδρογόνου μετατρέπονται από τεχνολογικό αξιοπερίεργο σε ένα πολύ σοβαρό εργαλείο για την εφοδιαστική, την άμυνα, τις καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και την επιθεώρηση, με την Ισπανία και άλλες χώρες στην πρώτη γραμμή αυτού του εναέριου μετασχηματισμού που σταδιακά παύει να είναι φουτουριστικός και γίνεται μέρος του καθημερινού τοπίου των πόλεων και των ουρανών μας.
