用无人机观察冬季的北极

用无人机观察冬季的北极 第1张

美国联邦研究机构 太平洋西北国家实验室  (PNNL)需要一些可以携带大量设备来测量太阳辐射,三维风速和分析空气微粒的设备。它需要一架飞机来帮助气候科学家了解正在经历大规模转型的生态系统发生了什么。但是,载人飞机太贵了(潜在的危险),没有现成的无人机符合法案。

所以PNNL决定建立自己的:北极鲨。

PNNL最终转向  Navmar应用科学公司的TigerShark军事级监视无人机。尽管在许多方面有能力,有兴趣的PNNL的规格是能够承载重载荷和长于平均飞行时间的能力。TigerShark最初建于2005年,具有良好的记录,其中约有200架飞机坠毁了100,000飞行小时。

通过一些调整,Navmar创造了一个受到气候变化的北极鲨,这是一个22英尺翼展的无人机,最高时速75英里,可以爬升到15000英尺,并可以在625磅的重量下飞行。为了摆脱这个问题,北极鲨也向其机载的科学气象仪器提供了大量的四千瓦的能量 - 所有这些都是比预期便宜的价格。

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北极鲨拥有22英尺的翼展,最大起飞重量为625磅。它可以飞行高达75英里每小时,达到15000英尺的高度。

建立更大,更高效的无人机是一回事。建造一个可以在北极生存的地方,最低温度可以降至-50摄氏度,这是另一个挑战。机翼上的积冰可能导致拖曳,破坏空气动力学,并冻结控制面。在极地地区,它可以采取更极端的冰雾形式,也称为  pogonip,这是一个美洲土着人的术语,它被称为“白人死亡”。雾结冰到任何与之接触的表面,产生快速和危险的冰块积聚。

虽然对大型客机的烦恼,对于一个更小的无人机来说,这是一个更大的事情,气象任务是故意飞越云层。即使是空军的RG-4全球鹰 也没有除冰,不能在冰冷的条件下飞行。而在一个小型无人机上,每盎司都被考虑在内,除冰设备的尺寸和重量可以迅速缩小无人机已经有限的有效载荷。

所以对于北极鲨,Navmar正在开发一种特殊的电动涂层,就像汽车挡风玻璃上更加精密的加热器一样。用碳纳米管构建,这种涂层将热量从电气元件传递到机翼表面。由于涂层将被涂上,不会影响空气动力学,只能通过加热受积雪影响的地区节省电力需求。

北极鲨的60马力,燃油喷射发动机意味着没有结冰的威胁,所有飞行电子设备都经过硬化以承受-20摄氏度(或-4华氏度)的温度。伺服电机使用特殊的低温润滑剂,Navmar将EPDM天气密封垫圈安装到所有进出口舱口,端口和面板上,以防止积聚湿气和冰块。

除了北极工程的这个空中壮举之外,北极鲨的地面站全是惊叹不已。这个运输模块兼作运营中心,建有绝缘层和墙壁/地板采暖层,对三人地勤人员而言足够温暖。

在这个控制室内的车轮上,它实际上是宽敞舒适的。一名操作员说:“随着灯光就像无人兴奋的电影院”,任何飞行之后,北极鲨都可拆卸,存放在模块内,并被拖走。

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北极地面站

在升级后的卫星通信系统中,您可以以10小时的间隔,拥有能够将数百英里远的科学装备运送的防冰无人机。换句话说,PNNL终于找到了无人机。

PNNL的Tom Rickey说:“这个平台将使全世界的科学家能够获得目前无法提供的北极测量。”他计划将无人机提供给任何需要它的科学家或研究小组。“它给他们数据来探索新的问题。”

北极鲨现在已经完成了飞行测试,并将在明年在阿拉斯加开展首个研究飞行,而Navmar也在和其他可能对无人驾驶飞机感兴趣的客户交谈。

由于 气候变化和极地地区未开发的石油和天然气储备,  新形成的交通路线 - 更不用说 俄罗斯对该地区日益增长的兴趣 -北极防空无人机很可能成为远北地区的常见景象。