Тактическая робототехника Баклан - Tactical Robotics Cormorant

Баклан
Беспилотное воздушное транспортное средство AirMule.jpg
РольЛетающая машина (самолет)
ПроизводительТактикал Роботикс ЛТД
ДизайнерРафи Йоэли
Первый полетЯнварь 2009
ВступлениеДо 2020 г.
Положение делВ разработке
Основной пользовательСилы обороны Израиля
Произведено2 прототипа
Себестоимость единицы продукции
АМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР$ 2.5 миллиона[1] (по оценкам)

В Тактическая робототехника Баклан, ранее AirMule или же Мул, Силы обороны Израиля (IDF) кодовое имя Перейра (шапийрийт; שפירית‎ Шафририт)(Стрекоза),[2] беспилотный летающая машина UAS построен Tactical Robotics LTD., дочерней компанией дизайнера Рафи Йоэли 's Urban Aeronautics LTD., г. Явне, Израиль.[3] Он будет использоваться в поиск и спасение операции, где это было бы слишком опасно или недоступно для вертолет, например, эвакуация людей с верхних этажей горящих зданий или доставка и извлечение полиция и солдаты в то время как очень близко к строениям, узким улицам или сквозным отверстиям в ограниченном пространстве.

Фон

После 2006 Ливанская война В ЦАХАЛе поняли, что им нужен специальный автомобиль, который мог бы беспилотно летать в тыл врага, чтобы спасти своих раненых. Хотя вертолет является лучшим средством для эвакуации, ему требуется зона, свободная от деревьев или электрических столбов, чтобы приземлиться, не препятствуя движению. ротор. Шансы на то, что он благополучно покинет зону сильного огня, невелики, так как он привлекает к себе огонь всех видов оружия.[4][5]Преимущества канальный вентилятор беспилотный летательный аппарат состоит в том, что он может предложить те же возможности, что и вертолеты, но без серьезных эксплуатационных ограничений: он может перемещаться по ручьям, городским улицам и выходить из них, рядом с большими зданиями, компактными переулками и лагерями беженцев, в то время как защищенный ротор лезвия делают AirMule более прочным, чем обычный вертолет. Беспилотный AirMule мог попасть в ситуации, слишком рискованные для обычных вертолетов. Он мог доставлять припасы или грузы, эвакуировать до двух раненых с поля боя и переправлять их в полевой госпиталь для лечения. Некоторые миссии могут потребовать выполнения на расстоянии до сотен километров от передовые оперативные базы (FOB) и медицинские учреждения, где единственной доступной медицинской помощью на месте являются медики подразделения или сослуживцы. Военные отчеты показали, что перемещение человека всего на несколько сотен ярдов может занять час или больше.

По состоянию на 2012 и 2014 годы, согласно отчету НАТО STO TR-HFM-184, AirMule остается единственной доступной конструкцией, отвечающей требованиям НАТО и Армии Обороны Израиля для беспилотных самолетов. Медицинская эвакуация и CASEVAC средство передвижения.[6]

Компания Urban Aeronautics Ltd. запатентовала свой дизайн как Fancraft.[7]Технологии Fancraft поддерживаются 37 зарегистрированными (выданными) патентами, еще 12 находятся в процессе.[8]

Tactical Robotics Ltd. (TRL), являющаяся дочерней компанией Urban Aeronautics Ltd., имеет исключительную лицензию на использование преимущественно на рынках беспилотных вооружений и национальной безопасности. Компания TRL стала лидером в разработке AirMule. Metro Skyways Ltd. (MSL), являясь дочерней компанией Urban Aeronautics Ltd., имеет эксклюзивную лицензию на использование преимущественно на пилотируемых гражданских рынках Air-Taxi, а также на рынках Air-Rescue и MedEvac. MSL взяла на себя инициативу в разработке X-Hawk.[9]

29 мая 2018 года Cormorant завершил свою первую живую демонстрацию.[10]

Разработка

В 2004 году концепт X-Hawk LE был опубликован компанией Urban Aeronautics.[11]

В июне 2008 г. уменьшенный демонстратор технологий Панда прилетел впервые.[12] Он был построен для демонстрации своей новой системы управления полетом и для привлечения партнеров.[13]

Elbit Systems, Israel Aerospace Industries и Urban Aeronautics присоединились к Икс-Ястреб проект, возглавляемый некоммерческой Исследовательский центр аэрокосмической медицины (Институт стратегических исследований авиации и космоса им. Фишера).[14]

Первоначальная идея БПЛА носила гражданский характер, но после публикации планов по оснащению морской пехоты США БПЛА, способными перевозить людей, было решено сосредоточиться на военной арене.[15] В 2008 году Urban Aeronautics выпустила свой первоначальный концепт-арт.[1] 7 января 2009 г. начались испытания грузового варианта, который сможет летать со скоростью от 200 до 463 км / ч (250 узлов).[4] В 2009 году модель Mule была показана в израильском павильоне на 48-й Парижское авиашоу.[16] Его первый полет был запланирован на апрель 2009 года, но был отложен.[4] В июне 2009 года БПЛА был отправлен на летно-испытательный комплекс, расположенный в центре Израиля. Turbomeca Arriel 1D1 Двигатель провел серию наземных испытаний для испытаний в режиме висения.[16]

Фаза 1: система управления зависанием

Примерно 12 января 2010 года переименованный AirMule совершил (привязанный) первый полет и достиг высоты всего 2 фута.[15][17] В 30 привязных испытаниях продолжительностью 1 мин он завершил первый этап испытаний и продемонстрировал способность системы дистанционного управления стабилизировать транспортное средство по всем трем осям с использованием инерционных измерений, дополненных GPS и двумя лазерными высотомерами.[18][19] Следующий этап летных испытаний, запланированный на март, перенесен.[20] 21 апреля 2010 года он достиг непрерывного автоматического зависания на привязи на высоте до 9,8 футов (3 м), что подготовило почву для первого полета без привязки позже в том же году.[21] После 40 тестовых зависаний и 10 часов полета AirMule подвергся системной модернизации. К 5 октября 2010 года салазки AirMule были заменены колесным шасси, чтобы облегчить маневрирование на земле и позволить короткий взлет (STOL) и вертикальные посадки (VTOL).[22] Сначала были рассмотрены меры противодействия.[23]

Фаза 2: свободное висение и маневры на малой скорости

Летные испытания продолжались до января 2011 года, когда AirMule подвергся системной и структурной модернизации, которые были завершены к 9 мая 2011 года. Он был оснащен расширенным набором датчиков и новым энергопоглощающим колесным шасси. Аэродинамика нижней части фюзеляжа была улучшена для улучшения управляемости в условиях порывистого ветра.[24] 30 июня 2011 года стало известно, что вариант AirMule будет оснащен дистанционно управляемой роботизированной рукой для выполнения задач, представляющих опасность для людей. Это было сделано в ответ на запросы операторов по ремонту линий электропередач и агентств, ответственных за безопасность ядерных реакторов.[25] К августу 2011 года AirMule налетал примерно 40 часов. Минобороны финансирует половину оперативной техники.[15] В сентябре 2011 года ЦАХАЛ определила эксплуатационные потребности в беспилотной платформе вертикального взлета и посадки, которая будет использоваться для выполнения задач по пополнению запасов и медицинской эвакуации с линии фронта. IDF начала выделять бюджет для требований долгосрочного плана приобретения. В финансировании будет участвовать Минобороны.[26] Примерно 31 октября 2011 года началось строительство второго прототипа AirMule. Он получит гидравлическую систему с двойным резервированием и стелс-функции.[5][27]

Этап 3: испытание в полном режиме полета

23 апреля 2012 года выяснилось, что на первом прототипе был установлен электронно-оптический бортовой датчик Controp D-Stamp.[28][29]

21 января 2013 года стало известно, что первый прототип получит новые лопасти гребного винта для новых шестилопастных роторов. Они заменят четырехлопастные роторы, которые использовались с начала 2010 года. Это изменение увеличит грузоподъемность примерно на 200 кг (440 фунтов). Лопасти соответствуют нагрузкам, указанным в стандарте FAR 35 Федерального управления гражданской авиации США для воздушных винтов. Первый испытательный полет был запланирован на середину февраля.[30]

26 февраля 2013 года выяснилось, что высокоскоростная версия AirMule станет ранее испытанным грузовым вариантом. Он будет использоваться для тактических миссий по пополнению запасов.[31]

25 февраля 2014 г. было объявлено, что Программное обеспечение Green Hills операционная система реального времени (RTOS) была выбрана компанией Urban Aeronautics.[32][33]

Дизайн

Дизайн Fancraft был вдохновлен Пясецкий VZ-8 Airgeep революционный дизайн с двумя тандемными канальные вентиляторы. Однако на этом сходство заканчивается. Прямая тяга в основном обеспечивается двумя подруливающими устройствами с вытяжными вентиляторами, расположенными по бокам в кормовой части. Лифтовой вентилятор и подруливающие устройства питаются от одного турбовальная турбина через три фирменных редуктора и валов. Ранний прототип был оснащен двигателем Turbomeca Arriel 1D1, который позже был заменен на Turbomeca Arriel 2. Первоначально прототипы подъемных вентиляторов имели четырехлопастные роторы, но последние вентиляторы имеют шестилопастные роторы с шахматные роторы для скоростного варианта.

Фюзеляж построен из углерод (волокно) -составной Две камеры с кондиционированием воздуха по 770 литров по бокам предназначены для размещения носилок и раненых. Ячейки также будут иметь устройства для переливания во время полета.[5] Первоначальный шум в салоне был измерен при зависании на уровне 95 децибел без какой-либо встроенной акустической обработки или облицовки. Дополнительные 1100 литров доступны в опциональном отсеке, устанавливаемом на брюшной части.[34] Фюзеляж образует аэродинамический профиль и создает более 50% подъемной силы на высокой скорости (патент США № 7,806,362B2).[35] Аэродинамическая выпуклость между канальными вентиляторами удерживает воздушный поток, прикрепленный к ним, тем самым создавая подъемную силу, одновременно отклоняя воздушный поток в задний вентилятор для увеличения тяги.

В военных целях AirMule может быть оснащен вспышка и мякина контрмеры. Со времени выпуска второго прототипа AirMule улучшился. скрытность. Конструкция фюзеляжа и конструкция выхлопной трубы двигателя снижают его шум, нагрев и радиолокационные признаки, включая соответствующий профиль полета.[36] Ранние тесты без скрытности показали 87 децибел во время зависания на расстоянии 125 футов. В Трофей система рассматривалась для включения.[23]

Стабильность полета, скорость движения и безопасность

Для увеличения или уменьшения общей подъемной силы угол атаки всех лопастей коллективно изменяется на равные величины, в то же время приводя к подъемам и спускам. Технология Fancraft на AirMule использует систему управления лопастями (VCS) (патенты США № 6,464,166 и 6 817 570)[35] состоящий из 200[15] лопатки на впускном и выпускном каналах, которые могут отклоняться одновременно (вверху и внизу) или по-разному для создания бокового усилия или перекатывающего движения. Передний и задний воздуховоды по-разному отклоняются для рыскания. VCS создает шесть независимых друг от друга степеней свободы. VCS питается от двойной резервной гидравлической системы, которая обеспечивает непрерывное управление шагом ротора в случае отказа одной из линий подачи давления.[35] VCS задействуется со скоростью более 100 в секунду. Ранняя система VCS генерировала ускорение по крену более 2,0 радиан / сек² для управления креном и рысканием. Планировалось удвоить ускорение по крену с запланированными улучшениями, чтобы обеспечить точное зависание в условиях порывистого ветра со скоростью ветра до 50 узлов (92,5 км / ч).[18]

Набор жалюзи в передней части переднего воздуховода и в задней части заднего воздуховода, которые открываются во время прямого полета, позволяя набегающему потоку проходить через канал и тем самым значительно уменьшая сопротивление, обеспечивая скорость движения вперед 100–120 узлов в отличие от максимальная скорость, как правило, составляет 40 узлов в конструкции с традиционным канальным вентилятором (патент США № 7,806,362В2).[35]

Из-за отсутствия ротора, следовательно Автоматический поворот Fancraft будет оснащен парашютом с баллистическим раскрытием, который будет использоваться в случае катастрофического отказа двигателя.[35]

Датчики и радары

AirMule оснащен GPS для определения поступательного положения и скорости, двумя лазерными высотомерами для определения высоты транспортного средства над землей, которая будет увеличена на доплеровский радар высотомер для пыльных условий.[30]

А Controp D-Stamp Стабилизированный оптико-электронный датчик, входящий в состав системы автоматической посадки, позволяет самолету направлять себя для посадки над любым высококонтрастным маркером (сигнальной ракетой, флагом, красной тканью) в зоне боевых действий. Если место посадки нельзя выделить с помощью физического маркера, можно использовать лазерное пятно от бортового целеуказателя.[28]

Авионика

Система управления полетом - четырехканальная резервная. по проводам система, которая почти полностью полагается на инерционный измерения дополнены GPS сигналы.

AirMule использует Честность операционная система реального времени (RTOS) и Multi интегрированная среда развития (IDE) для индивидуального программирования.[33]

Наземный контроль, телеметрия и навигация

Датчики и другие подсистемы используют три канала передачи данных, обеспечивающих 460 каналов телеметрии в реальном времени.[18]

Полученные и переданные данные будут храниться в наземном блоке управления (GCU), который будет оснащен компьютером данных о воздухе для отображения его местоположения. GCU будет контролировать данные телеметрии, предоставляемые БПЛА, используя устройства связи восходящей и нисходящей линий связи. Пилоты будут использовать по проводам система управления полетом, а также автоматическая стабилизация функция, помогающая управлять самолетом и поддерживать горизонтальный полет. AirMule может безопасно приземлиться, несмотря на ошибки связи в GCS.

Сертификация

Сертификация FAA была главным соображением во всех аспектах Fancraft. Fancraft разрабатывается в соответствии со стандартами сертификации FAR Part 27 и Part 29 (в зависимости от веса). Они также соответствуют специальному стандарту сертификации «Powered Lift», который был разработан для самолетов с поворотным ротором.[35]

Сценарий

Один AirMule способен перевозить 500 кг (1102 фунтов) полезного груза за каждый вылет радиусом 50 км (31 статутная миля), тем самым доставляя примерно 6000 кг (13227 фунтов) за 24 часа. «Мобильное подразделение снабжения» AirMule из 10–12 человек может день за днем ​​доставлять припасы для поддержки 3000 комбатантов, одновременно доставляя обратно их раненых и раненых.[34]

Оснащенный дистанционно управляемыми манипуляторами, он может использоваться для инспекций, операций по техническому обслуживанию или ремонту, полета над опасными зонами, такими как ядерные реакторы, и зонами, загрязненными утечками на химических заводах. Примеры могут включать замену поврежденных изоляторов на линиях электропередач, закачку тяжелой воды в бассейны, покрывающие урановые стержни внутри поврежденных ядерных реакторов, ремонт протекающих труб или ремонт участков под мостами или морскими конструкциями, пострадавшими от коррозии, а также распыление сельскохозяйственных материалов.[2][25]

Варианты

  • высокоскоростной AirMule для тактических миссий снабжения, с шахматными роторами, 250 узлов, конструкция фюзеляжа со спойлером для увеличения использования воздушного потока для большей тяги. Вариант будет оснащен турбинным двигателем класса 1600 л.с. (1190 кВт), он на 20% больше и на 50% тяжелее стандартного AirMule.[31]

Партнеры

Urban Aeronautics поддерживает контакты с армией Соединенных Штатов и вооруженными силами других стран, включая Индию и Италию, по поводу возможной продажи «AirMule».[15]

Характеристики

Данные из [24][34]

Общие характеристики

  • Емкость: 2 пациента
  • Длина: 20 футов 4 дюйма (6,2 м)
  • Ширина: 11 футов 6 дюймов (3,5 м), 2,15 м без подруливающих устройств
  • Высота: 7 футов 7 дюймов (2,3 м), 1,8 м без подруливающих устройств
  • Пустой вес: 1700 фунтов (771 кг)
  • Максимальный взлетный вес: 3100 фунтов (1406 кг)
  • Электростанция: 1 × Turbomeca Ariel 2 турбовальная турбина, 940 л.с. (700 кВт)
    расход топлива раннего прототипа на 1 час миссии[21]
    132 кг (291 фунт) @ 65 узлов (120 км / ч; 75 миль / ч)[7]
    163 кг (359 фунтов) @ 100 узлов (185 км / ч; 115 миль / ч)[7]
  • Диаметр несущего винта: 6 × 5 футов 11 дюймов (1,8 м)
  • Пропеллеры: 2-лопастной

Спектакль

  • Максимальная скорость: 97 узлов (112 миль / ч, 180 км / ч) на уровне моря
  • Выносливость: до 5 часов
  • Практический потолок: 12000 футов (3700 м)
  • Скороподъемность: 5980 футов / мин (30,4 м / с) ранний прототип[20]
  • Полезная нагрузка: 500 кг в течение 1 часа полета на дальность 50 км (27 морских миль; 31 миль)[29][34] (Резерв 20 минут)[3]
    250 кг на срок до 5 часов[5]

Смотрите также

Аналогичная роль груза

Рекомендации

  1. ^ а б Дроны скорой помощи почти здесь, Популярная механика, 30 января 2014 г.
  2. ^ а б Глобальные руководители посетили оборонную промышленность Израиля, Дом национальной безопасности Израиля, 28 ноября 2013 г.
  3. ^ а б Гай Гримленд (4 февраля 2011 г.), Когда машины летают, Гаарец
  4. ^ а б c AirMule Transporter UAS, Израиль, Технологии ВВС, 2010
  5. ^ а б c d Строительство второго прототипа AirMule началось, Оборона Израиля, 1 ноября 2011 г.[ненадежный источник? ]
  6. ^ Глобальный интерес к БПЛА для эвакуации пострадавших в Израиле, Дом внутренней безопасности Израиля, 24 января 2014 г.
  7. ^ а б c [1] Городская аэронавтика
  8. ^ Израильский БПЛА AirMule прошел важную веху, продемонстрировав полностью автономный полет, Обновление защиты, 19 декабря 2013 г.
  9. ^ О, Городская аэронавтика
  10. ^ "צפו: אמבולנס מעופף רובוטי ישראלי מדגים חילוץ פצועים". כלכליסט - www.calcalist.co.il. 2018-05-29. Получено 2018-05-29.
  11. ^ Разработчики X-Hawk построят модель полицейской службы (PDF), Flight International, 21–27 сентября 2004 г.
  12. ^ Арье Эгози (3–9 июня 2008 г.). «Прототип панды поднимается в небо» (PDF). Международный рейс. п. 33.
  13. ^ Арье Эгози (3 октября 2006 г.). "Urban начинает охоту на партнеров Mule по медицинскому эвакуации БПЛА". FlightGlobal: 26.
  14. ^ Арье Эгози (6 февраля 2007 г.). «Беспилотный эвакуационный аппарат переходит в следующую фазу». FlightGlobal.
  15. ^ а б c d е ж `` Воздушный мул '' взлетает, Оборона Израиля, 4 августа 2011 г.
  16. ^ а б Беспилотный МУЛ готовится к первому полету, Обновление защиты, 2009 г.
  17. ^ БПЛА Landspeeder завершил первый взлет, Popular Science, 12 января 2010 г.
  18. ^ а б c Арье Эгози (13 января 2010 г.), Урбан готовится отпустить БПЛА AirMule с троса, FlightGlobal
  19. ^ AirMule VTOL БПЛА, New HighTed-EDGE, 26 января 2010 г.
  20. ^ а б Арье Эгози (18 марта 2010 г.), Свободный полет на воздушной подушке для Mule переходит в середину года, FlightGlobal
  21. ^ а б ФОТО: Urban's Air Mule обеспечивает устойчивое привязанное висение, FlightGlobal, 10 апреля 2010 г.
  22. ^ Арье Эгози (5 октября 2010 г.), ФОТОГРАФИИ: БПЛА AirMule получает колеса для операций STOVL, FlightGlobal
  23. ^ а б Арье Эгози (9 октября 2010 г.). "Израиль рассматривает меры противодействия беспилотным летательным аппаратам" casevac ". FlightGlobal.
  24. ^ а б Арье Эгози (9 мая 2011 г.), ФОТО: Улучшенный AirMule возобновляет летные испытания, FlightGlobal
  25. ^ а б Арье Эгози (30 июня 2011 г.), ВИДЕО: AirMule, чтобы получить роботизированную руку для точных задач, FlightGlobal
  26. ^ Арье Эгози (15 сентября 2011 г.), Израильские военные рассматривают AirMule для проведения медицинских эвакуаций, FlightGlobal
  27. ^ Арье Эгози (31 октября 2011 г.), Urban Aeronautics приступила к работе над вторым AirMule, FlightGlobal
  28. ^ а б Арье Эгози (23 апреля 2012 г.), AirMule UAS будет летать с новой гидравликой, FlightGlobal
  29. ^ а б Точность мула, Оборона Израиля, 17 апреля 2012 г.
  30. ^ а б Арье Эгози (13 января 2013 г.), Канальный вентилятор AirMule для получения новых лопастей, FlightGlobal
  31. ^ а б Арье Эгози (26 февраля 2013 г.), ФОТОГРАФИИ: Urban Aeronautics раскрывает высокоскоростной вариант AirMule, FlightGlobal
  32. ^ ОСРВ Green Hills Software Integrity выбрана компанией Urban Aeronautics для создания беспилотной воздушной системы AirMule, Green Hills Software, 25 февраля 2014 г.
  33. ^ а б ОСРВ Green Hills Software Integrity выбрана компанией Urban Aeronautics для создания беспилотной воздушной системы AirMule, Reuters, 25 февраля 2014 г.
  34. ^ а б c d AirMule, Тактическая робототехника
  35. ^ а б c d е ж Часто задаваемые вопросы, Тактическая робототехника
  36. ^ Стелс AirMule, Защита Израиля, 18 января 2012 г., архивировано из оригинал 20 июня 2012 г.
  37. ^ Пол Дерби (18 июля 2006 г.). «Bell Helicopter присоединяется к Urban Aero, чтобы запустить летающий автомобиль X-Hawk с использованием технологии фанкрафта для служб экстренной помощи и специальных миссий» (PDF). Международный рейс. п. 33.
  38. ^ Летающая машина может прийти тебе на помощь, Новости NBC, 31 января 2007 г.

внешняя ссылка