Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

БПЛА Altus II НАСА, разработанный в рамках ERAST

Программа « Самолеты и сенсорные технологии для экологических исследований» , или ERAST, была программой НАСА по разработке экономичных, медленно летающих беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые могут выполнять длительные научные миссии на высоте более 60 000 футов. Проект включал в себя ряд программ развития технологий, проводимых совместным альянсом ERAST, объединенным NASA и промышленностью. Официально проект был прекращен в 2003 году. [1]

Обзор программы [ править ]

По данным НАСА, «ERAST был многолетним усилием по разработке аэронавигационных и сенсорных технологий для нового семейства дистанционно пилотируемых самолетов, предназначенных для миссий по исследованию верхних слоев атмосферы. Предназначенных для длительных крейсерских полетов на малых скоростях на высотах от 60 000 до 100 000 футов, например самолеты могут использоваться для сбора, идентификации и мониторинга данных об окружающей среде для оценки глобального изменения климата и оказания помощи в мониторинге и прогнозировании погоды. Они также могут служить бортовыми телекоммуникационными платформами, выполняя функции, аналогичные спутникам связи, за небольшую часть стоимости подъема спутник в космос ". [2]

Программа ERAST спонсировалась Управлением аэронавтики и космических транспортных технологий в штаб-квартире НАСА и находилась под управлением Центра летных исследований НАСА Драйден . NASA Ames Research Center , Моффетфильд , Калифорния, возглавила разработку технологии датчика. Исследовательский центр НАСА Льюиса , Кливленд, Огайо , и Исследовательский центр НАСА Лэнгли , Хэмптон, Вирджиния, внес свой вклад в области анализа двигателей, конструкций и систем. Несколько небольших компаний, занимающихся разработкой высокотехнологичной авиационной техники, в том числе разработчик ALTUS, General Atomics Aeronautical Systems, Inc., объединились с НАСА в альянсе ERAST для достижения общих целей программы ». [2] Отраслевые партнеры в альянсе ERAST включали Aurora Flight. Наук, аэрооборудование , общая атомная теория , масштабные композиты , термомеханические системы, гиперспектральные науки и долгота 122 West [1].

Проект ERAST был одним из трех крупномасштабных партнерств в авиационной отрасли, начатых штаб-квартирой НАСА в период с 1992 по 1994 год. [3] Партнерства основывались на отраслевой модели многосторонних партнерств в области НИОКР, первоначально предложенной для программ НАСА по коммерциализации космического пространства на основе прецедент, созданный Министерством торговли США для полупроводниковой промышленности, - Sematech. [4]В проекте ERAST использовалось инновационное соглашение о совместных спонсируемых исследованиях (JSRA), принятое официальными лицами НАСА для достижения целей политики коммерциализации технологий и признанное участниками ERAST ключевым фактором технического успеха программы. JSRA было основано на Соглашении NASA по космическому акту, которое позволяло гибкое взаимодействие, разделение затрат и совместное использование интеллектуальной собственности для максимального сотрудничества для быстрого прогресса в развитии технологий. Федеральный вклад в ERAST составил 42,2 миллиона долларов, в то время как вклад частного сектора составил 30 000 долларов вместе с взносами натурой в виде персонала, оборудования и исходной интеллектуальной собственности. [5]ERAST JSRA было одним из трех соглашений о партнерстве в аэронавтике, разработанных американскими технологическими альянсами (AmTech). AmTech выполняла функции фасилитатора ERAST и менеджера партнерства на протяжении всего проекта.

Типы научных миссий, к которым готовится ERAST, могут включать дистанционное зондирование для исследований в области наук о Земле, получение гиперспектральных изображений для мониторинга сельского хозяйства, отслеживание сильных штормов и использование в качестве телекоммуникационных ретрансляционных платформ. [2]

Параллельно с этим под руководством Эймса были разработаны легкие микроминиатюризированные датчики, которые могут быть установлены на этих самолетах для исследования окружающей среды и мониторинга Земли.

Дополнительные технологии, рассматриваемые альянсом ERAST, включают легкие материалы, авионику, аэродинамику и другие формы силовой установки, подходящие для экстремальных высот и продолжительности.

Хотя члены альянса ERAST отвечали за разработку и эксплуатацию самолетов, НАСА несло основную ответственность за общее руководство программой, основное финансирование, управление отдельными проектами, разработку и координацию полезной нагрузки. НАСА также работало над долгосрочными проблемами с Федеральным управлением гражданской авиации и разработало технологию, позволяющую сделать эксплуатацию этих дистанционно управляемых самолетов в национальном воздушном пространстве практичной.

История [ править ]

В 1987 и 1988 годах НАСА провело исследования разрушения озонового слоя атмосферы с использованием двух пилотируемых самолетов НАСА, модифицированного реактивного лайнера Douglas DC-8 и Lockheed ER-2 , гражданской версии самолета-разведчика U-2. Однако эксплуатация ER-2 над Антарктидой , где произошло истощение озонового слоя, считалась рискованной, поскольку, если пилоту пришлось бы выручать, выживание было маловероятным. Кроме того, ER-2 имел потолок 20 километров (65 000 футов), в то время как разрушение озона происходит на 30 километрах (100 000 футов), и ER-2 не мог оставаться в воздухе достаточно долго, чтобы изучать изменения озона в течение полного дня. -ночный цикл. [1]

В 1988 году НАСА решило приобрести БПЛА HALE под названием «Персей» для решения этих проблем, обозначив усилия в программе малых высотных научных летательных аппаратов (SHASA). Perseus был разработан начинающей компанией Aurora Flight Sciences из Манассаса, Вирджиния . Проект Perseus шел на скудные средства до 1991 года, когда НАСА проводило «Программу высокоскоростных исследований» для оценки конструкции будущего сверхзвукового транспортного средства, и ему нужно было больше узнать о возможном воздействии такого самолета на окружающую среду в верхних слоях атмосферы. . Появились средства на приобретение нескольких самолетов. [1]

Другие правительственные агентства также были заинтересованы в беспилотных летательных аппаратах HALE, и поэтому проект ERAST родился в сентябре 1994 года и занял важное место в повестке дня НАСА. ERAST был официально предназначен для продвижения использования БПЛА в коммерческих научных приложениях, особенно в исследованиях атмосферы на больших высотах. ERAST также сосредоточился на разработке новых миниатюрных систем датчиков и авионики для БПЛА и Lockheed ER-2 НАСА. [1]

Компоненты и программы проекта [ править ]

Самолет [ править ]

АЛЬТУС [ править ]

Общий Atomics ALTUS II представляет собой гражданский вариант MQ-1 Predator ЛА , предназначенную для научно - исследовательских задач. Один из двух самолетов ALTUS, ALTUS II, был построен в рамках программы ERAST и участвовал в ряде связанных исследовательских миссий. [2]

ALTUS II совершил свой первый полет 1 мая 1996 года. С его двигателем, сначала оснащенным одноступенчатым турбонагнетателем, ALTUS II достиг высоты 37 000 футов во время своей первой серии опытно-конструкторских полетов в Драйдене в августе 1996 года. В октябре того же года ALTUS II был запущен в рамках исследования по измерению атмосферной радиации (ARM-UAV) в Оклахоме, проведенного Национальной лабораторией Сандиа для Министерства энергетики. В ходе этих полетов ALTUS II установил рекорд автономной продолжительности полета для дистанционно управляемых самолетов - более 26 часов. В октябре 1996 года ALTUS II установил рекорд выносливости для беспилотных летательных аппаратов, несущих научную полезную нагрузку. Во время полета АРМ-БПЛА аппарат провел на необходимой высоте более 24 часов.

После серьезных модификаций и модернизаций, включая установку двухступенчатого турбонагнетателя вместо первоначального одноступенчатого агрегата, увеличенного топливного бака и дополнительной мощности промежуточного охлаждения, ALTUS II вернулся в летное состояние летом 1998 года. Опытно-конструкторские полеты должны были достичь одного из основных показателей эффективности ERAST Level 2 - пилотировать дистанционно пилотируемый самолет с бензиновым двигателем и поршневым двигателем в течение нескольких часов на высоте около 60 000 футов. 5 марта 1999 г. ALTUS II в течение трех часов поддерживал полет на высоте 55 000 футов или выше, достигнув максимальной высоты 57 300 футов во время миссии. [6]

Следопыт, Центурион и Гелиос [ править ]

БПЛА Helios в полете

NASA Pathfinder , Centurion , и Гелиос были самолеты серии солнечных - и топливных элементов системы Приведено БЛА, которые AeroVironment, Inc. разработавших автомобиль в рамках программы Эраст. [7]

Pathfinder, который был разработан и построен AeroVironment , по сути, представляет собой летающее крыло с размахом 99 футов. Солнечные фотоэлектрические элементы, установленные на верхней части крыла, производят до 7200 Вт, питая шесть воздушных винтов с электрическим приводом, а также набор научных инструментов. Резервные батареи хранят солнечную энергию для питания самолета в ночное время. [8]

Датчики и инструменты [ править ]

Камера ARTIS [ править ]

Небольшой Airborne Real-Time Imaging System (ARTIS) камера, разработанная Гиперспектральный Science, Inc., в рамках проекта Эраст, был полет продемонстрировал в течение лета 1999 года на борту Scaled Composites Proteus самолета , когда он принял зрительные и ближне- ИК - фотографии с Proteus пока он летит высоко над Experimental Aircraft Association «s AirVenture 99 авиасалоне в Oshkosh, штат Висконсин . Изображения были отображены на мониторе компьютера на выставке только через мгновение после того, как были сделаны.

DASI [ править ]

Сканируемый интерферометр с цифровой матрицей (DASI) работал с Pathfinder летом 1997 года для получения интерферометрических данных изображений Гавайских островов. DASI, который возник в Вашингтонском университете и был разработан совместно с Исследовательским центром Эймса, должен был соответствовать строгим инженерным и эксплуатационным требованиям Pathfinder в отношении удаленного управления, очень легкого веса и небольшого объема, мощности и полосы пропускания. [9] [10]

DSA [ править ]

В марте 2002 года NASA Dryden в сотрудничестве с Центром технического анализа и приложений (TAAC) Университета штата Нью-Мексико , FAA и несколькими другими организациями провело летные демонстрации активной системы обнаружения, наблюдения и избегания ( DSA ) для потенциального применения. к БПЛА в Лас-Крусес, Нью-Мексико . Scaled Composites Proteus самолет был доставлен в качестве суррогатного БЛА управляется дистанционно с земли, хотя пилоты безопасности были на борте ручки взлета и посадки , а также любые возможные чрезвычайные ситуации. Три других самолета, от самолетов авиации общего назначения до F / A-18 НАСА , служили "кооперативными" самолетами-мишенями с работающим транспондером. В каждом из 18 различных сценариев ГудричСистема Skywatch HP Traffic Advisory System (TAS) на Proteus обнаружила приближающееся воздушное движение на потенциальных курсах столкновения, включая несколько сценариев, когда два самолета приближались с разных направлений. Затем внешний пилот дал команду Proteus повернуть, подняться или спуститься по мере необходимости, чтобы избежать потенциальной угрозы.

В апреле 2003 г. вторая серия демонстрационных полетов с акцентом на «не взаимодействующих» самолетах (без работающих транспондеров) была проведена в ограниченном воздушном пространстве около Мохаве, штат Калифорния , снова с использованием Proteus в качестве суррогатного БПЛА. Proteus был оснащен небольшой первичной радиолокационной системой Amphitech OASys 35 ГГц для обнаружения самолетов-нарушителей на имитируемых курсах столкновения. Данные радара передавались по телеметрии непосредственно на наземную станцию, а также через спутниковую систему Inmarsat, установленную на Proteus. Сочетание семи самолетов-нарушителей, начиная от планерана высокоскоростном реактивном самолете, выполнила 20 сценариев за четырехдневный период, по одному или двум самолетам за раз. В каждом случае радар обнаружил самолет-нарушитель на расстоянии от 2,5 до 6,5 миль, в зависимости от радиолокационной сигнатуры нарушителя. Дистанционный пилот Протея на земле мог приказать Протею принять меры по уклонению, если это необходимо.

См. Также [ править ]

  • Мини-сниффер НАСА
  • Программа по воздушным наукам
  • NASA Earth Science Enterprise (ранее "Миссия на планету Земля")
  • Атмосферный спутник

Ссылки [ править ]

Эта статья содержит материал, изначально взятый из веб-статьи Грега Гебеля «Беспилотные летательные аппараты», которая существует в открытом доступе.

  1. ^ a b c d e "Гебель, Грег," Программа NASA ERAST HALE UAV UAV ", Беспилотные летательные аппараты , глава 15. Существует в общественном достоянии" . Vectorsite.net. Архивировано из оригинального 29 июня 2011 года . Проверено 7 августа 2011 года .
  2. ^ a b c d "Информационный бюллетень NASA Altus II" . НАСА . Проверено 7 августа 2011 года .
  3. ^ Исследование реализации Совместной спонсируемой исследовательской программы НАСА и других инновационных механизмов для коммерциализации технологий, финансируемых НАСА, NASA-CR-205083
  4. ↑ NASA Space Commercialization, Outreach Program Plan, SRI International Project 6569 Report to NASA, January 1984, стр. 28
  5. ^ Соглашения JSRA Краткий отчет НАСА, 18 февраля 1996 года
  6. ^ "НАСА Altus I page" . НАСА . Проверено 7 августа 2011 года .
  7. ^ "Информационный бюллетень NASA Pathfinder" . НАСА . Проверено 7 августа 2011 года .
  8. ^ "Самолет НАСА на солнечной энергии начинает научные миссии на Гавайях" . Science Daily . 4 ноября 1997 . Проверено 5 сентября 2008 года .
  9. ^ « « Использование DASI в научном проекте ERAST / Pathfinder », информационный бюллетень НАСА» . Geo.arc.nasa.gov . Проверено 7 августа 2011 года .
  10. ^ «Основные моменты миссии DASI Pathfinder, НАСА, октябрь 1997 г., заархивировано на archive.org» . 12 марта, 2007. Архивировано из оригинального 12 марта 2007 года . Проверено 7 августа 2011 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Кацберг, Стивен Дж. (Август 1996 г.). «Оценка производительности концепции интерферометра с цифровым сканированием». Технический документ НАСА 3570 . CiteSeerX  10.1.1.30.4304 .
  • Хаммер, Филип Д. и др., «Картирование отражательной способности поверхности с использованием интерферометрических спектральных изображений с дистанционно пилотируемого самолета»
  • Страница миссии Pathfinder, больше не активная в НАСА, заархивирована на archive.org
  • Следопыт / Гелиос