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用于伪空间的伪卫星:预计将发生高空革命

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探路者加。 资料来源:Wikipedia.org


有利的观察角度


人类对平流层高度约18-30公里的掌握不佳。 在这种“近太空”中,飞机很少被使用,因此没有航天器。 但是,地球空气层中的这一层非常便于秘密观察。 首先,处于这种高度的飞机可以勘测与阿富汗或叙利亚领土相当的区域,并同时在一个领土上巡逻很长时间。 同时,一颗运行中的卫星相当快地跳过了地形,通常没有时间捕获重要的物体和过程。 其次,地面防空系统尚未设计成搜寻和销毁这种小型高空侦察机。 经计算,有效散射面积可达0,01 m2... 当然,随着这种伪卫星在天空中的大量出现,防空系统将找到拦截的解决方案,但破坏的代价可能是高得惊人的。 除侦察外,高空无人机还可提供通信和导航。

到目前为止,开发的大多数无人机都为这种高度而设计,它们是基于太阳能电池和电池组建造的。 在几十公里的高度,太阳能被更有效地“吸收”,这使有翼飞机不仅可以为电动机提供动力,还可以将能量存储在电池中。 在晚上,无人驾驶飞机使用白天存储的东西;在黎明时分,循环重复进行。 事实证明,这是一种永动机,它可以使机器在长达30公里的高度上从几天到几年不等地飞行。 例如,如果一颗这样的伪卫星代替著名的“全球鹰”,那么运营商每年将节省约2000吨燃油。 这没有考虑到较低的成本和更长的运行时间。 但是,所有这些信息都是理论上的:到目前为止,此类设备飞行时间的记录为26天。 这是在2018年通过欧洲伪卫星空客Zephyr实现的。


空中客车Zephyr伪卫星应用插图。 资料来源:NPO Lavochkina JSC

与传统卫星相比,高空无人机自然便宜得多,并且更靠近地球,从而确保了高质量的射击和观察。 提到的空中客车Zephyr比Global Hawk便宜10倍,比World View卫星便宜100倍。 在这种情况下,伪卫星位于电离层之下,从而提高了导航的准确性和确定无线电发射源的位置。 与卫星不同,飞机可以像鹰一样长时间悬停在观察对象上,跟踪下面发生的所有变化。


Helios无人机的原型之一。 资料来源:ru.wikipedia.org

平流层飞行的伪卫星的概念是什么? 它是具有良好空气动力学特性的轻型复合机体,配备了高效的太阳能电池板,电池和燃料电池。 另外,需要高效的电动机,低能耗的轻型控制装置,其能够迅速且独立地对飞行中的紧急情况做出反应。 这种高海拔车辆的特点是承载能力低(可达100-200公斤)和极慢的速度(每小时可达数十公里)。 其中的第一个出现在1980年代的美国。

飞行太阳能电池板


HALSOL程序的实验伪卫星是美国此类设备中的第一个。 由于技术上的基本滞后,没有什么明智的选择:没有大容量的电池或高效的太阳能电池。 该项目已关闭,但原型的外观并未解密,该倡议已传递给NASA。 1994年,它的专家介绍了他们的“探路者”,实际上它已成为未来伪卫星的黄金标准。 该设备的翼展为29,5米,起飞重量为252公斤,高度为22,5公里。 在过去的几年中,该项目已多次现代化; 该系列中的最后一个是Helios HP,其机翼伸展到75米,起飞重量达到2,3吨。 这一装置在一代人中就能够爬升到29米,这是没有喷气发动机的水平飞行飞机的记录。 由于氢燃料电池的不完善,Helios HP在第二次飞行中坠毁在空中。 恢复它的想法没有得到回报。

第二种已知的双用途伪卫星模型可以称为英国QinetiQ的Zephyr系列,该系列于2003年出现在人造地平线上。 经过广泛的测试和设计改进,该项目于2013年被空中客车防务和太空公司收购,并发展成为两个主要模型。 第一个飞机的翼展为25 m,包括:由超轻碳纤维制成的滑翔机,由United Solar Ovonic制造的非晶硅制成的太阳能电池板,由Sion Power制造的锂硫电池(3 kWh),自动驾驶仪和QinetiQ的充电器。 太阳能电池板最多可产生1,5 kW的电能,足以在18 km的高度进行全天候飞行。 第二个较大的伪卫星是Zephyr T,它具有两个尾吊杆和增加的翼展(从25 m到33 m)。 这种设计可以将有效载荷提升四倍(重20千克,足以容纳19500 m高度的雷达站)。

和风已经与英国和美国的军队签订了单笔合同。 他们还没有时间完全适应部队,当时他们中的一个在2019年XNUMX月在汉普郡法恩伯勒的一家装配厂附近坠毁。 在这次事故中,这种飞机的主要缺点被充分展现出来-起飞和降落期间对气象条件高度敏感。 在几公里的工作高度,对于人造卫星而言,降水和风并不可怕,但在地面上它们却感到不舒服。


太阳鹰。 资料来源:newatlas.com

DARPA也不例外,并在2000年代后期发起了VULTURE计划(超高海拔,超耐力,游荡剧院元素-一种超高监视系统,在行动战场上具有超长游荡)。 长子是由波音公司Phantom Works与QinetiQ和Venza Power Systems合作制造的Solar Eagle伪卫星。 这个巨人拥有120米的翼展,锂硫电池和八个由太阳能电池板和氢电池供电的电机。 目前,美国人已经对该项目进行了分类,很可能已经以预生产原型的形式测试了Solar Eagle。






PHASA-35来源:prismaticltd.co.uk

由BAE和Prismatic Ltd联合开发的伪卫星中最先进的原型机-PHASA-35(永久性高空太阳能飞机,长期高空太阳能飞机)。 2020年21月,它首次在南澳大利亚皇家空军基地发射升空。 带有机翼的飞行太阳能电池板能够爬升15公里,并携带重达35公斤的有效载荷。 按照高空无人机的标准,PHASA-35的翼展很小,只有XNUMX米,并且按照开发人员自己的意愿设计,用于监视,通信和安全。 但是,伪卫星的最初和主要路径将是战斗工作。 在这方面,根据首飞结果,BAE Systems技术总监Ian Muldoney评论:

这是一个了不起的早期结果,表明了我们结合英国最好的能力可以实现的步伐。 从设计到飞行不到两年(20个月)的过程表明,我们可以应对英国政府为航空业提出的挑战,以在未来十年内构建未来的空战系统。

计划到今年年底完成测试,并在12个月后将第一批量产车移交给客户。 但是,大流行当然会在指定的时间范围内做出自己的调整。


国产LA-251“ Aist”。 资料来源:missiles2go.files.wordpress.com


第二枚伪卫星LA-252“ Aist”仍在研发中。 资料来源:NPO Lavochkina JSC

现在,对这种高空无人机的兴趣正在稳定增长,而开发区域的扩大就是证明。 除了中国,印度,台湾和韩国的成功之外,俄罗斯设计局还参与了伪卫星的设计。 S.A.开发了第一台家用实验性高空无人机。 Lavochkin并命名为LA-251“ Aist”。 它是在Army-2016论坛上首次展示的。 无人机是按照常规的空气动力学设计制造的,是一种自由携带的单翼飞机,翼展为16 m,质量约为145 kg。 单翼飞机有两个尾梁,四个3 kW发动机,并装有240 Ah电池。 飞行高度可达12米,持续时间可达72小时。 目前正在开发翼展23米,有效载荷25公斤的大型“ Aist”。 这样的伪卫星已经上升了18公里,可以在空中停留数天。 为了减轻设计负担,飞机留了一束光,电动机数量从四个减少到两个。 由于缺乏生产比能量为400-600 Wh / kg的锂硫电池的生产技术,阻碍了伪卫星国内主题的进一步发展。 另外,需要比重为0,32kg / m的太阳能电池。2 效率至少为20%。 在许多方面,这取决于俄罗斯是否能够缩小与世界领导人的现有差距。 拥有如此巨大的领土,我们的国家将来根本就不可能没有这种伪卫星。
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  1. 红人队的领袖
    红人队的领袖 10九月2020 06:08
    +10
    有趣的飞行器。
    在我们喷气发动机和超速飞机的时代,它们看起来不合时宜,就像第一架飞机一样。 他们提出了类似“ whatnots”的应用程序。
    但是我们知道世界航空在短短一百年中采取了什么步骤。 谁知道,也许在半个世纪之内,如果没有假卫星悬挂在30公里高的地方,我们的孩子将无法想象他们的生活?
    1. 国内
      国内 10九月2020 07:35
      +3
      http://albatross.solar/#slide-7
      2018年,信天翁项目在Skolkovo进行了展示。 在大规模和超级站点上。 至此就结束了。
      1. Aviator_
        Aviator_ 10九月2020 07:50
        +5
        2018年,信天翁项目在Skolkovo进行了展示。 在大规模和超级站点上。 至此就结束了。

        他们已经掌握了资金,目标功能已经实现。 什么样的信天翁?
        1. Lopatov
          Lopatov 10九月2020 15:47
          +3
          Quote:飞行员_
          掌握的钱

          谁的?
          维克塞尔伯格?
          他同意吗? 笑 笑 笑

          Quote:飞行员_
          什么样的信天翁?

          Konyukhov表示他们将在2019年底开始建造飞机,这将需要20-24个月的时间。
          喊“一切丢失,被锯掉”还为时过早
          1. Aviator_
            Aviator_ 10九月2020 19:41
            +1
            谁的?
            维克塞尔伯格?

            这个“工人”现在梦想着横跨塔塔尔海峡的一座桥梁,为什么他需要一架高空飞机?
            1. Lopatov
              Lopatov 10九月2020 22:11
              +1
              Quote:飞行员_
              这个“工人”现在梦想着横跨塔塔尔海峡的一座桥梁,为什么他需要一架高空飞机?

              他的公司从事储能工作。 超级电容器等。 到目前为止,尽管前景十分广阔,但目前仍被武力使用,以便在霜冻中启动卡车。 例如,研究工作“克里姆斯克”

              我们需要广告。 股票。 一个想法出现了:在Konyukhov的明智指导下,围绕Sharik的直飞航班。
              但是,将其作为广告来进行是没有利润的。 因此,它作为维克塞尔伯格的光顾而流逝

              如果您不了解,“信天翁”是一架必须追赶并超越“旅行者”史蒂夫·福塞特的飞机
              1. Aviator_
                Aviator_ 11九月2020 07:55
                0
                明确。 在Vekselberg的明智支持下,Konyukhov将征服太空。 仅飞机控制不是气球控制,我们的旅行者能够掌握吗?
                1. Lopatov
                  Lopatov 11九月2020 10:55
                  0
                  Quote:飞行员_
                  我们的旅行者能够掌握吗?

                  1. Aviator_
                    Aviator_ 11九月2020 18:14
                    0
                    平流层中的滑翔机和飞机是根本不同的驾驶技术。 我们的第一架平流层M-50(第二架后来被称为“地球物理学”)被一位尊敬的测试飞行员抛弃了。 我了解Fedya是个勇敢的人,但是有客观的法律。
      2. 西多·阿门波德斯托维奇(Sidor Amenpodestovich)
        -3
        Quote:民事
        2018年,信天翁项目在Skolkovo进行了展示。 在大规模和超级站点上。 至此就结束了。

        哇! 在俄罗斯,至少是在做一些真正的事情,而不是为了powder粉和掠夺? 那么,只有他们按照自己所见和采取的行动,国家如何仍然存在?
  2. Kote Pan Kokhanka
    Kote Pan Kokhanka 10九月2020 06:14
    +7
    随从!
    我从童年开始挥手致意。 虽然我知道儿童航空公司是用木头和纸做的!
  3. 李大爷
    李大爷 10九月2020 06:45
    +3
    伪卫星的伪卫星
    科技的有趣转折!
  4. 自由风
    自由风 10九月2020 07:14
    -3
    我们有一架S-300,该系统正准备发射,每个人都从天上掉下来,甚至还有麻雀。
  5. 安飞士
    安飞士 10九月2020 07:21
    0
    另一轮螺旋。
    美国人已经在更传统的平台上实施了。 “ Stratovision”。



    跨度为一百米的飞机出现在1930年代的绘图板上。


    1. 约翰·琼斯
      约翰·琼斯 10九月2020 20:51
      0
      U-2提醒...
  6. Aviator_
    Aviator_ 10九月2020 07:52
    +3
    飞机的一个有趣的利基市场。 实际上,平流层高度区域现在根本不使用,而应该使用。
  7. 山射手
    山射手 10九月2020 08:19
    +4
    有个悬挂飞艇的想法。 但是飞艇越高,承载能力越低。
    这样的应用推动了太阳能电池,电池和电动机的技术……使减轻设备的重量及其能耗成为可能……推动相关领域进步的任何发展都是极为有用的。 协同作用就是这种现象的名称。 每个人都需要高效的太阳能电池板和轻巧的电池。
  8. 思想家
    思想家 10九月2020 08:29
    +1
    我想知道该项目何时以及总体上是否会实施-平流层飞艇
    “ Berkut”是由太阳能电池板提供动力的飞艇。 能够在海拔高度上保持恒定的地理位置 20-23公里... 包括监视和跟踪设备在内的有效载荷是 1200公斤 并被供电。


    http://rosaerosystems.ru/projects/obj687
    1. Disant
      Disant 10九月2020 15:10
      0
      如果这是真的,他们早就可以做到了。 任何飞艇都不可能在这些高度停留在原地-它会被炸死
  9. Eskobar
    Eskobar 10九月2020 10:09
    +2
    如果Rusnano不会在Chubais的领导下浪费我们辛辛苦苦赚来的数十亿美元,但要想起并为之努力,我们将拥有自己的锂电池和光电池生产基地
    https://topwar.ru/101346-chelovek-bankrot-samye-gromkie-proekty-anatoliya-chubaysa.html
  10. Trapp1st
    Trapp1st 10九月2020 11:36
    +1
    高度为18-30公里
    这将不被视为进入外国领空,即 合法目的,是否有国际飞行规则适用于此类设备?
    1. 库存外套
      库存外套 10九月2020 11:55
      +1
      如果设备挂在战区上方,那么没人会记住国际飞行规则。
      1. Trapp1st
        Trapp1st 10九月2020 12:00
        +1
        如果设备挂在手术室上方
        也就是说,该设备将无法替代卫星,无法对技术先进的敌人进行侦察,尤其是在没有公开军事行动的情况下。
  11. 库存外套
    库存外套 10九月2020 11:58
    +2
    那很滑稽。
    特别是挂断了与全球鹰的价值比较。
    船上有设备...
    她只值几百万。
  12. 库存外套
    库存外套 10九月2020 12:01
    +4
    再次,看着这些脆弱的架子,首先想到的是空中发射。 为避免大气现象对致密层的不利影响,
    他折起翅膀,将它们装到正常飞机背面的容器中,将其抬高到一定高度,使其恢复工作状态并释放...
    不呢?
    1. 先
      10九月2020 12:21
      +1
      有一个更简单的选择-他爬上气球,在电池中累积“太阳”,然后是“萨玛”。
    2. 直肠病
      直肠病 10九月2020 13:41
      0
      我也这样认为。 “折叠”可能不起作用-折叠机制会使设备变重,并且您将无法100%将其转移到托架上。 但是可以将其牢固固定,以确保起飞和加速安全。 而且运输方便,自身速度小。 没错,可以将它们拆开运输,然后在发射场手工组装。
  13. Pavel57
    Pavel57 10九月2020 12:24
    0
    外层空间开始于什么高度,您可以在没有需求的情况下飞行?
    1. certero
      certero 10九月2020 12:30
      0
      通常认为距离100公里起
    2. voyaka呃
      voyaka呃 10九月2020 13:54
      +1
      关于! 这是一个问题的问题。
      没有一个国际条约规定了任何具体数字
      通常他们写“飞机高度”。
      直到最近,它才21公里。
      但是有:1)这些新的超高飞机-大约30公里。
      2)高音速翼滑翔机导弹出现。 高地30-80公里
      ----
      这是空中主权的一个大问题。
      显然,必须击落这种超高飞机。 这可以是S-500或以色列的哈兹或“宙斯盾”导弹。
      滑翔机也必须被撞倒。 很难进入,但是他们会随着时间的推移而学习。
      无论如何,该国的领空必须正式包括平流层及以上半空间。
      长达100公里。
      1. Zementbomber
        Zementbomber 14九月2020 11:58
        0
        实际上-国际上公认的国家领空的上限-在高于世界海洋高度100公里的高度上运行。 如果未经授权,它下面的任何东西都可以击落。 好吧,当然,如果你可以击落。
  14. voyaka呃
    voyaka呃 10九月2020 12:34
    +8
    我仍将它们称为“超高光飞机”,而不是伪卫星。
    他们与同伴无关
    长机翼清楚地将这些车辆归类为飞机。 飞机
    1. 直肠病
      直肠病 10九月2020 13:38
      0
      从本质上讲是正确的,但伪卫星听起来更短,更优美,同时也足够公平,因为通过设计(而非设计),这些飞机取代了卫星。
  15. APASUS
    APASUS 10九月2020 13:58
    0
    将装有设备的容器连接到气球上,使其悬挂数月
    1. 安飞士
      安飞士 10九月2020 21:06
      -2
      Quote:APASUS
      将装有设备的容器连接到气球上,使其悬挂数月

      计算电缆的重量。
      1. APASUS
        APASUS 11九月2020 14:09
        0
        Quote:安飞士
        计算电缆的重量。

        您能更好地计算锚链的重量吗?
        1. 安飞士
          安飞士 11九月2020 14:17
          0
          Quote:APASUS

          您能更好地计算锚链的重量吗?

          你在气球上的任何地方见过她吗? 好吧,算了,如果您无事可做...
  16. eklmn
    eklmn 10九月2020 17:45
    +2
    对于那些对Helios感到好奇的人(由Google翻译):
    电动Helios主要由复合材料制成,例如碳纤维,环氧石墨,Kevlar,膨胀聚苯乙烯和薄透明塑料外壳。 主管状翼梁由碳纤维制成。 翼梁的顶部和底部较厚,可吸收飞行过程中不断发生的弯曲运动,也将其包裹在Nomex和Kevlar中以增强强度。 散热片也由环氧树脂和碳纤维制成。 异形聚苯乙烯泡沫用于机翼的前缘,坚固的透明塑料膜覆盖整个机翼。”
    “ Helios原型机上使用的唯一飞行控制面是在后缘的72部电梯,它们可提供俯仰控制。 它们跨越整个机翼,并由与飞机的飞行控制计算机相连的微型伺服电机提供动力。 为了使飞机转机,偏航控制是通过向发动机施加差动功率来实现的,即使一个外机翼板上的发动机加速,而使另一外机板上的发动机减速。 在第一个系列飞行中的主要测试是评估差速器发动机功率作为俯仰控制。 在正常的巡航飞行中,Helios的外机翼板向上弯曲,从正面或背面观察时都使飞机具有浅月牙形的形状。 这种配置将引擎放在外机翼板上的位置高于引擎在中间面板上的位置。 外板发动机速度的增加导致飞机下降并开始下降。 相反,中央面板上的电动机增加了功率,使Helios倾斜和爬升。”
    电动机-2hp(1,5 kW)
    太阳能电池板-18,5 kW
    重量-800kg至1000kg
    速度-30km / h至43km / h(大约)
    1. 维克多·谢尔盖夫(Victor Sergeev)
      +1
      即,它几乎不能保持在空中,并且为了获得设备而进行的任何改进都将导致质量(发动机,电池,电池数量)急剧增加并且无法飞行。 到目前为止,这是一个空的实验。
      1. eklmn
        eklmn 11九月2020 19:13
        +1
        “也就是说,它几乎无法保持自身状态,并且为了获得设备而进行任何改进……”
        如果此设备是用r /灯或晶体管制成的,那您是对的。 但是现在用于观察的设备(该设备将无法做其他任何事情)是如此的微型和耗能,以致于不会感觉到这种重量。
        https://youtu.be/J3VtlF8JbHY?t=4
        или
        https://youtu.be/1NCOPLEJOl0?t=11
  17. fa2998
    fa2998 10九月2020 18:35
    0
    引用:Trapp1st
    这不会算作进入外国领空。

    它将被视为大约100公里-我不想飞行,下面的一切都是主权国家的领空。
  18. 豕
    10九月2020 22:15
    -1
    这是一件好事,它们非常适合监视西伯利亚的火灾,并且从根本上说,它对于紧急情况部也是如此。
    1. 维克多·谢尔盖夫(Victor Sergeev)
      -1
      您是否缺少普通的卫星? 您能想象飞行20公里需要多少架飞机。 控制针叶林的高度,这样的系统要花多少钱?
  19. 维克多·谢尔盖夫(Victor Sergeev)
    -1
    我代表的是20公斤重的雷达的功率。 高度20公里。 这对防空目标很有用。 有趣的是,这种尺寸的设备如何实现低ESR? 涂层是否要涂五层? 在现实中,它会与大型巡洋舰相抵触(尽管如果有便宜得多的观测方法,为什么还要费事围栏花园),但是没有人会把它笼罩在其领土上,如果有防空系统,他们将被立即击落。 例如,从MiG31或其他战斗机发射的火箭,与这个奇迹相比,将花费一分钱。
    好吧,使用非喷气发动机时我们能谈30公里? 好吧,也许他们会以某种方式拉自己,但负担不大。
  20. Chia1917
    Chia1917 11九月2020 18:37
    0
    https://fpi.gov.ru/projects/informatsionnye-issledovaniya/sova/ - "Проект завершен в сентябре 2017 году. В ходе его реализации ... Построена масштабная модель высотного БЛА на солнечных батареях с размахом крыла 9.5 м. Достигнута продолжительность беспосадочного полета в течении 50 часов на высоте до 8 км. Разработана и испытана летающая лаборатория беспилотного высотного комплекса свехдлительного функционирования с размахом крыла 28.5 м. Максимальная высота полета составила 19 км."
  21. 欧文
    欧文 15九月2020 15:53
    -3
    如果这样的“鸟”误入歧途并紧急降落在阿斯特拉罕地区的某个地方,那将不是一件坏事。 没有“ tsap-tsarap”和S-70“ Okhotnik”,就不会有更多。 尽管事实并非最终会实现,但自上个世纪以来,技术落后了。