אסטרטגיות להובלת מטוסים עבור משימות לטווח ארוך

משימות לטווח ארוך דורשות מטוסים שיכולים להישאר מחסנים לתקופות מורחבות - לפעמים מתיחה לימים או אפילו שבועות.בין אם נעשה שימוש במעקב, תקשורת, ניטור סביבתי, או תמיכה לחימה, משימות אלה מציבות דרישות קיצוניות על מסגרות אוויר, מערכות הנעה, ניהול דלק ותכנון תפעולי.לתקן כראוי מטוס עבור משימות כאלה אינו רק עניין של הוספת מיכלי דלק נוספים; הוא דורש גישה הוליסטית, עיצוב חומרים חיוניים, אופטימיזציה של כלי רכב, ואסטרטגיות.

אופטימיזציה של מטוסים עבור טיסה מורחבת

הבסיס של כל פלטפורמה ארוכת טווח הוא העיצוב שלה.כל גרם חשוב כאשר יעילות דלק ועייפות של מסגרת אוויר מעל אלפי שעות טיסה נחשבים.אזורי העיצוב הבאים הם קריטיים.

חומרי משקל קלים ומבנה

ירידה במשקל ריק היא הדרך היעילה ביותר להגדיל את יכולת הדלק או תשלום ללא משקל מקסימלי של השתלטות על משקולות. מטבוליות מתקדמות - כגון פולימרים פחמן-פיבר - עודף יחס גבוה כוח למשקל משקל גבוה והתנגדות עייפות מעולה. Airframes כמו Northropmman RQ-4 Hawk להשתמש מבנים מורכבים כדי להשיג מעל 30 שעות של סיבולת אווירית לא מאויש (U) כדי אופטימיזציה למנוע מערכי פחמן מיותרים יותר, כמו גם כן, 000 כוח מכניקה מוגבלת (Fightial) עם מחזורי משקל מוגבל יותר).

יעילות אווירודינמיקה

גרר נמוך חיוני לסיבולת.הכנפיים של High-aspect-ratio, אשר ארוכים וזחלים, לייצר להרים עם פחות גרם גרר.ה- Global Hawk כולל יחס של היבט כנף מעל 25 המאפשר לו לבודד בגובה גבוה לתקופות ארוכות. Winglets או ממזגנים ממזגנים להפחית את אזור ה-Rortex רטוב ולשפר את ההפצה.

מערכת ניהול מערכת

בחירה למנוע ישירות משפיעה על צריכת דלק ואמינות. Turbofans ו- turboprops עם יחס עקף גבוה נפוצים עבור פלטפורמות סיבולת גדולה כי הם מציעים צריכת דלק ספציפית טובה יותר (SFC) מאשר מנועים דלת-על-ידי מנועים.מנועי טורבו יעילים במיוחד במהירויות המתונות האופייניות לסוללות מעקב.עבור סיבולת ארוכה מאוד - מחושת בימים - חשמל או היברידית-חשמלית-חשמלית עם תאים סולאריים או מימן הוא מקבל מערכת הפעלה גבוהה של מנועית (Sp) לשימושים המופעל על ידי תאים סולריים-אוויריים (SPEPS) ו-SPTPSL) הוא כלי רכב חשמלי המופעלים המופעלים המופעלים על ידי שימושים על ידי תאים סולריים על ידי מנועיים עם תאים סולריים על ידי Air-אוויריים-SPE (S.

אסטרטגיות ניהול דלק

אפילו המטוס היעיל ביותר לא יכול לטוס רחוק ללא ניהול דלק חכם.המטרה היא לשאת את כמות הדלק הנכונה, להשתמש בו בצורה אופטימלית, ולעקוב אחר צריכת הדלק בזמן אמת.

המונחים: Fuel Load

ביצוע עודף דלק מגביר את משקל ההמראה ולהפחית את היעילות, בעוד זמן הגבלת דלק לא מספיק זמן.מתכננים המשימה לחשב דרישות דלק על בסיס המסלול המיועד, עתודות, ולהסיט אפשרויות.עבור משימות מרובות-הכיבוד, העומס הדלק עשוי להיות מוטבע: טנק פנימי בתוספת מיכל חיצוני נוסף על מיכלי טיפת חיצוני שניתן לבצע מחסנים פנימיים של 24 שעות ביממה, מאשר דלק פנימי של 24 שעות ביממה, MQ.

פרופילים של דלק-Efficient Roting and Altitude

Winds aloft משפיע באופן משמעותי על סיבולת.תוכנית טיסה משלבת מודלים מזג אוויר כדי לבחור גובה עם זנבות נוחים ביותר ולהימנע מחלונות חזקים.שינויים כיוון ניתן למזער על ידי טיסות נהדרות נהדר.בנוסף, פרופילים שלב-climb מאפשרים למטוס לעלות כמו כוויות דלק, שמירה על גובה שבו המנוע פועל ברציפות יעילות שיא.

In-Flight דלק ניטור וניהול

חיישנים של דלק בזמן אמת וכמות הטנק בודקים את נתוני הצוות או מערכות טייס אוטומטי. Algorithms יכול לחזות סיבולת שנותר עם דיוק גבוה, התאמת הגדרות תיבול להאריך זמן loiter.אם נחלשת זנב או מתפתח אוזניות, מערכת בקרת הטיסה עשויה לפצות על ידי צמצום מהירות של בקרים אלקטרוניים מודרניים (EECs) כוללים גם מצבי צריח עבור שיוט, הפחתת עלויות של מנועים גבוהה יותר של דלק.

טקטיקות למקסימה סופית

מעבר לתכנון חומרה ודלק, טקטיקות יום של פעילות גופנית חיוניות.הבחירות התפעוליות הללו יכולות להוסיף שעות של זמן ממוצע נוסף.

אופטימיזציה

לכל מטוס יש גובה ספציפי שבו יעילות גרור ומנועי הם מאוזנים ביותר.עבור פלטפורמות בעלות יכולת גבוהה המופעלת על ידי טרה-עוצמה גבוהה, כי הגובה הוא לעתים קרובות הסטרטוספרה התחתונה (45,000-65,000 רגל) ברמות אלה, צפיפות האוויר נמוכה, צמצום ומנועי סילון פועלים ליד מטוס ה- SFC המופעל על ידי השמש הטוב ביותר שלהם מטפס במהלך היום לאחסון אנרגיה ורד בלילה כדי להגדלת כוח כדי להשיג כוח מקסימלי (מגובה דלק).

ניהול מהירות

מעופף מהר מדי מגביר את גרגרית באופן אקספוננציאלי; טיסה איטית מדי מפחיתה את יעילות המעלית.המהירות לסיבול מקסימלית היא בדרך כלל המהירות המקסימלית ל-L/Drag (L/D) ביחס למטוסי סילון, זה קרוב למהירות L/D הטובה ביותר, בעוד עבור מטוס הדחף הוא במהירות המינימלית הנדרשת.חלק מהמטוסים יש "לייט" אשר באופן אוטומטי להחזיק את המהירות האופטימלית ב-רפואית, טייסים, ללא צורך, ושינויים מהירים יותר מאשר שינויים מהירים יותר מאשר בחילוץ.

שימור אנרגיה

כל עומס חשמלי שואב כוח מהגנרטור של המנוע, הדורש דלק. תאורה, avionics, מערכות בקרה סביבתית, ומטענים כל לצרוך אנרגיה.עבור משימות לטווח ארוך, מפעילי ממזערים שימוש חשמלי לא שלילי LED תאורה, חשמל יעיל אספקה כוח, עומס עומס עומס על לוחות זמנים של אנרגיה, עם יחידות כוח עזר (APUs) עשוי לעבור גנרטורים מונעים מנועים רק כאשר יש צורך אנרגיה, ניקוי סוללות, ניקוי אנרגיה, כדי למנוע סוללת כוח השמש, כדי למנוע מטענים, ניקוי אנרגיה, ניקוי אנרגיה, לחץ אוויר, ניקוי אנרגיה, לפני סוללת אנרגיה, ניקוי אנרגיה, ניקוי אנרגיה, ניקוי אנרגיה סולארית, ניקוי אנרגיה, ניקוי אנרגיה, כדי למנוע סוללת כוח.

צוות וניהול לוגיסטיקה

משימות מניפולציה מחייבות מתקני מנוחה, מזון וניהול פסולת.המבוא של אנשי צוות הקלה, לוחות זמנים סיבוב ואפילו bunks (כמו בלוקהיד WC-130) מרחיב את הסיבולה המעשית.עבור פלטפורמות לא מאוישות, תחנות בקרה קרקע חייב להיות מאוישות בשינויים.סימני קשר נתונים סיבולת הוא גם גורם - תקשורת אליט יכול להיות כוח-רגיש, כל כך הרבה מל"טים להשתמש קו הראייה בתוך טווחים בתוך מחסומים כדי להפחית את הקשרים של לוויינים.

טכנולוגיות מתקדמות דוחפות את סוף המלחמה

חידושים אחרונים מאמתים את המשמעות של "סיבולת ממושכת" טכנולוגיות מספריות מאפשרות למשימות בשבועות או חודשים האחרונים ללא התערבות אנושית.

סולרית וחשמלית

מטוסים המופעלים על ידי השמש כגון Zephyr S ואת הליוס של נאס"א (שלצערי נשבר בשנת 2003) משתמשים תאים פוטו-וולטאיים על פני השטח של הכנפיים לייצר חשמל במהלך אור היום.היתר עלויות אנרגיה rechargeable סוללות, אשר כוח המנועים לאורך הלילה.ה-Zphyr S ממשיך את השיא עבור מל"ט בלמעלה מ-64 ימים רצופים.

תאי דלק הידרוגן

תאי דלק הידרוגן הופכים מימן וחמצן לחשמל, עם מים כמו המוצר היחיד הם מציעים מאגרי אנרגיה הרבה מעל סוללות, מה שהופך אותם אטרקטיביים עבור מל"טים בינוניים (10–48 שעות) מדגישים את ה- 3.0 Global ObserveruaFLT:1 (AeroVironment) היה מוקדם של כלי דלק המופעלים על ידי מימן (H) לטווח ארוך (H) דורש כלי אחסון נוזליים), אך ורקמים של דלק מורכבים של כלי רכב.

בקרת טיסה אוטונומית ואופטימיזציה

טייסי רכב מודרניים עושים יותר מאשר להחזיק גובה וכותרת.הם משלבים למידה ממוחשבת כדי לייעל מנוע טרוטל, טריאם וכביש טיסה בזמן אמת. על ידי ניתוח ⁇ רוח, סטיות טמפרטורה, מפות יעילות מנוע, בקר הטיסה יכול לחשב את ההגדרה האופטימלית של כוח עבור כל שנייה של טיסה. חלק מהמערכות יכול אפילו לנצל מחסנים תרמיים (כמו ציפורים soaring) כדי להשיג ללא כוח, הנקראת טכניקת חשמל מתקדמת, 000 של אנרגיה, 000 אלקטריקטיבית חשמל, 000 אלקטריקטיבית חשמל, 000 אלקטריקטיבית חשמל אלקטריקטיבית: 1 LTS.

מיכלי דלק מודולריים וקונפורמנטליים

נפח פנימי הוא תמיד מוגבל. מזהמים דלק (CFTs) צמח פלוש נגד משטחים הפתיל או כנף העליון, הוספת יכולת דלק ללא יצירת גרר משמעותי CFTs נפוצים על מטוס קרב (למשל, F-15SE) אבל הם מותאמים עבור מיכלי סיבולת UAV. Modular מאפשר למפעיל להגדיר מחדש את המטוס עבור פרופילים שונים - מפרץ יכול להחליף 24 ק"מ עבור משימות נוספות עבור דלק אטומית, אבל יש שדרוג של דלק פנימי של אטומי אחר.

קישורי נתונים של לוויין ומעבר ל-Line-of-Sight control

כדי לפעול במשך ימים באזורים מרוחקים, המטוס חייב להישאר מחובר למפעילים שלו.קו-band ו- Ka-band קישורים לווייניים לספק פיקוד גבוה ועברת נתונים.עם זאת, מסופי לווייני לוויין צורכים כוח משמעותי.מסופים מודרניים משתמשים באנטנות בשלב הניווט שניתן להזיזן של מערכות סיבולת אחת, אשר עוקבות ביעילות, כמה פלטפורמות סיבולת "קישורים על דרישה", רק משדרות נתונים גבוהות כאשר נדרשה-FQ-4.

תחזוקה ושיקולים של אחריות

משימות ארוכות טווח מדגישות כל רכיב.דלפת שמן שתתקבל במשימה של שש שעות הופכת קריטית ב-30 שעות לכן, עיצוב חזק לאמינות ולתחזוקה הוא חיוני.

מערכות Redundant

מערכות קריטיות לטיסה - חשמלאים, הידראולים, הדור החשמלי - צריכות להיות בעלות ריצוף כפול או משולש.אובדן גנרטור אחד לא צריך לכפות משימה לא מבוטלת.מחשבים של בקרת טיסה ומבצעים מאפשרים למטוס להמשיך אם המערכות העיקריות נכשלות.הוק הגלובלי, למשל, יש בקרת טיסה משולשת ואוטובוסים חשמליים עצמאיים.

תחזוקה חיזוי

על גבי מערכות ניטור בריאות לוחיות לעקוב אחר רטט, טמפרטורה, פסולת שמן, ופרמטרים אחרים.אלגוריסים לחזות כאשר רכיבים יגיעו לסף כישלונות, המאפשרים למשימה להיפסק לפני התמוטטות מתרחשת.זה חשוב במיוחד עבור המנועים; פגם קטן הנושא יכול להוביל לכישלון קטסטרופלי לאחר שעות רבות.

Cooling and Environmental Control

טיסה גבוהה טווח לעתים קרובות כרוך טמפרטורות קרות מאוד (-70 מעלות צלזיוס), בעוד כי מפרץ המטען עשוי לייצר חום משמעותי. מערכות בקרה סביבתית (ECS) חייב לשמור avionics ומפעילים (אם מאויש) בטווחים מקובלים. עבור מטוסים חשמליים, ניהול סוללות תרמי הוא קריטי - הן overהתחממות יתר וצמצום משמעותי של יעילות ותוחלת החיים.

תוצאות חיפוש: Real-World Long-Endurance Platforms

בחינת פלטפורמות מוצלחות ממחישה כיצד אסטרטגיות אלה משולבות בפועל.

נורת'רופ גרמן RQ-4 Global Hawk

ה- Global Hawk הוא ראש הממשלה Hrére reconnaisance UAV.It כולל כנף גבוהה-aspect-aspect-ratio, מבנה מורכב, רולס-רייס AE3007H turbofan, ועד 34 שעות סיבולת ב-60,000 רגל קיבולת דלק עולה על 17,000 פאונד.המטוס משתמש במכוניות אוטונומיות של צעד-חלומיים וטייסים נטולי תגמול.

Airbus Zephyr

Zephyr הוא מערכת סוללות סולרית חשמלית שפועלת ב-stratosphere.It שוקל רק 75 ק"ג עם כנפיים של 25 מטר מכוסה תאים סולאריים. 2 מנועים חשמליים המופעלים על ידי סוללות ליתיום-יון המאפשרים יום / לילה ניתוח.זהזן S קבע שיא סיבולת של 64 ימים במערכת בקרת הטיסה שלה באופן אוטומטי להתאים את סטולר וזווית לבנק כדי למקסם את החשיפה של השמש באמצעות תקשורת קלה.

לוקהיד מרטין U-2 Dragon Lady

מטוס ריגול ארוך טווח מאז שנות החמישים.זה יכול לטוס במשך יותר מ-12 שעות בגובה של מעל 70 אלף רגל.הגרסה U-2S משתמשת בטור הכללי של אלקטריק F118-101 ונושא דלק בטנקים.טייסים לובשים חליפות לחץ ועמידו בהצטננות קיצונית.

מסקנה

קביעת מטוס למשימות ארוכות טווח מחייבת סינרגיה של עיצוב חכם, תכנון דלק קפדני, תפעול הסתגלות וטכנולוגיה חדשנית. מבנים מורכבים במשקל אור, הסתברות גבוהה, ואירודינמיקה מתקדמת לספק את קו הבסיס. ניהול דלק חכם - כולל טעינה, מעקב בזמן אמת - לא משנה את הבסיס הזה לעשרות שעות של מימן יעילות, לחץ על פני מערכות בקרה סביבתיות, או על ידי אימונים חשמליים, כגון אימונים מהירים, או ניהול אנרגיה יעילה יותר, או אימונים מהירים, כמו גם על פני מערכות בקרה עצמית, או פיקוח אוויריות, או על פני זמן אמתיות, או על פני מערכות בקרה יעילה, כמו גם על פני מערכות בקרה יעילה, או פיקוח אוויריות, או פיקוח אוויריות, כגון טקטיקות אבטחה, או מהירות אבטחה, או יעילות, או פיקוח אוויריות, או יעילות של אנרגיה, או פיקוח אוויריות, או פיקוח אוויריות, או יעילות, או על פני זמן אמתיות, או על פני זמן מעקב, או על פני זמן אמתיות, או על פני מערכות בקרה יעילה, או יעילות, או פיקוח על פני מערכות בקרה יעילה יותר, כגון שיטות בקרה יעילה יותר, או על פני זמן אמתיות, או פיקוח על פני מערכות בקרה, או על פני מערכות בקרה אווירית, כגון שיטות בקרה מרחוק, כגון שיטות בקרה, כגון אימונים בתחום ניהול אנרגיה, או יעילות