Ковалев Игорь Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, заместитель генерального директора ФГУП «ЦАГИ» – начальник комплекса управления научными проектами.
Жуковский.
Igor E. Kovalev, Doctor of Technical Sciences, Professor, Deputy of General Director of FSUE “TsAGI”, Head of Project Management Complex.
Zhukovsky.
Маврицкий Владимир Иванович, кандидат технических наук, главный научный сотрудник научно-исследовательского отделения № 10 ФГУП «ЦАГИ».
Жуковский.
Vladimir I. Mavritsky, Candidate of Technical Sciences, Chief Research Engineer, Research Department 10, FSUE “TsAGI”.
Zhukovsky.
Редькин Андрей Владимирович, аспирант, ведущий инженер научно-исследовательского отделения № 10 ФГУП «ЦАГИ».
Жуковский.
Andrey V. Redkin, Postgraduate, Senior Engineer, Research Department 10, FSUE “TsAGI”.
Zhukovsky.
Качарава Ираклий Нугзарович, начальник сектора научно-исследовательского отделения № 11 ФГУП «ЦАГИ».
Жуковский.
Irakly N. Kacharava, Head of Sector, Research Department 11, FSUE “TsAGI”.
Zhukovsky.
Решение задачи оптимизации параметров беспилотного высотного дирижабля и его энергосистемы с целью получения максимальной продолжительности барражирования над заданной географической точкой требует эффективного сравнительного анализа применимости солнечной инсоляции в качестве основного источника энергии для силовой установки при различных высотных, широтных, сезонных и ветровых условиях. Наличие большого количества входных параметров при проектировании такого аппарата приводит к выводу о необходимости применения универсальных удельных энергетических характеристик высотного дирижабля и его энергоустановки для упрощения анализа и оценки эффективности технических решений. Основным фактором, определяющим потребляемую мощность силовой установки, является скорость ветрового потока над заданной точкой барражирования. Известно также, что наиболее доступным источником для длительного энергообеспечения является солнечная энергия. В большинстве случаев анализ решений сводится к оценке соотношения воздействия на высотный дирижабль двух природных явлений, солнечной энергии и энергии ветрового потока, для чего и была создана упрощенная модель высотного дирижабля, которая также может быть применена и к самолету на солнечной энергии. В работе в качестве основного показателя выбрано отнесенное к единице массы летательного аппарата значение мощности располагаемой и потребной. Располагаемая мощность определяется для любой географической точки с параметрами широта, высота, сезон (день года). Потребная мощность определяется высотой полета, скоростью и направлением ветра. Сравнивая значения удельных характеристик в пространственно-временных координатах, можно провести эффективный анализ избытка или недостатка располагаемой солнечной энергии для заданной географической зоны барражирования, для различных высот и дней года. Применяя отнесенные к взлетной массе летательного аппарата показатели, мы имеем возможность также выделить и оценить необходимую размерность летательного аппарата для реализации длительного барражирования в заданной точке пространства.
The task solution of optimizing the parameters for an unmanned high-altitude airship and its power system in order to obtain the maximum of air standing patrol duration over a given geographic point requires an effective comparative analysis of the applicability of solar insolation as the main energy source for a power plant under various altitude, latitudinal, seasonal and wind conditions. The availability of a large number of input parameters for designing such a vehicle leads to the conclusion that it is necessary to use the universal specific energy characteristics of a high-altitude airship and its power plant to simplify the analysis and evaluation of technical solutions effectiveness. The main factor determining the power consumption of the power plant is wind flow speed in a given air standing patrol area. It is also known that solar energy is the most affordable source for long-term energy supply. In most cases, the analysis of solutions is reduced to assessing the ratio between the impact of two natural phenomena, solar energy and wind energy, on the high-altitude airship, for this purpose a simplified model of an airship was designed, which can also be applied to a solar energy airplane. In this work, the value of the available and required power per unit of the aircraft mass is selected as the main performance criteria. The available power is determined for any geographical point with the parameters of latitude, altitude and season (day of the year). The required power is determined by the flight altitude, speed and wind direction. Comparing the values of specific characteristics in space-time coordinates, it is possible to perform an effective analysis of the excess or shortage of available solar energy at a given geographical air standing patrol zone, for different altitudes and days of the year. Using the parameters related to aircraft take-off mass, we are also able to define the required dimensionality of the aircraft to carry out continuous aircraft air standing patrol at a given space point.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.