АНАЛИТИКА, вып. 34. Ключевые технологии, направленные на увеличение продолжительности полета БПЛА, актуальные на мировом рынке

Способность беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) выполнять длительные миссии без необходимости частой подзарядки или дозаправки является одним из ключевых факторов эффективности в гражданском и военном секторах. Растущий спрос на увеличение продолжительности полета, позволяющей выполнение таких задач, как мониторинг протяженных инфраструктурных объектов, доставка грузов на большие расстояния и длительные разведывательные операции, обуславливает развитие технологий, направленных на повышение эффективности энергетических установок и аккумуляторов.

Среди наиболее перспективных технологий, направленных на увеличение продолжительности полета, по данным открытых источников, можно выделить следующие:

• Гибридные силовые установки, сочетающие электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания. Комбинация электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания позволяет существенно увеличить время полета по сравнению с традиционными электрическими или бензиновыми системами. Компания Draganfly (Канада) разработала гибридную силовую установку Draganfuel-Ignite 70cc, основанную на двухтактном двигателе и электродвигателе, обеспечивающую гибридную мощность до 4 000 Вт. Модель Commander 3 XL Hybrid демонстрирует значительное увеличение продолжительности полета. Компания Skyfront (США) представила модели Perimeter 8 и Perimeter 8+, способные транспортировать до 10 кг полезной нагрузки в течение 1 часа, либо 5 кг в течение 2–3 часов, что делает их привлекательными для миссий средней дальности.
• Водородные топливные элементы и гибридные системы. Использование водородных топливных элементов с протоно-обменной мембраной (PEM) совместно с аккумуляторами позволяет снизить вибрации, повысить надежность и значительно увеличить время полета. Компания Insitu (США) интегрировала PEM-топливные элементы в платформу ScanEagle3, что позволило уменьшить вибрационную нагрузку, повысить энергетическую эффективность, расширить возможности полезной нагрузки. Компания Heven Drones (Израиль) предлагает линейку водородных беспилотных летательных аппаратов, например, Raider – до 12 часов полета, полезная нагрузка около 23 кг, H2D250 – более 10 часов, полезная нагрузка 4,5 кг, H2D55 – 120 минут, полезная нагрузка 4,5 кг.
• Двигатели с использованием солнечной энергии. Использование солнечной энергии позволяет достигать рекордной продолжительности автономного полета, особенно для высотных и стратосферных БПЛА. В частности, британская компания QinetiQ (в настоящее время поглощена Airbus) разработала стратосферный БПЛА Zephyr, работающий исключительно на солнечной энергии, продолжительность полета измеряется неделями и месяцами, что делает его перспективным для телекоммуникаций и наблюдения. Также можно отметить американскую компанию AeroVironmen, их разработка БПЛА Horus A, оснащенный солнечными батареями способен транспортировать до 68 кг полезной нагрузки при доступной мощности 1,5 кВт.

Современные технологические решения, направленные на увеличение продолжительности полета БПЛА, активно развиваются в трех ключевых направлениях: гибридные силовые установки, водородные топливные элементы и солнечные энергетические системы. Каждая из технологий обладает собственными преимуществами и областью оптимального применения, что позволяет адаптировать беспилотные платформы под конкретные задачи.

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России
в рамках Десятилетия науки и технологий.