EDUCAŢIE, CERCETARE, PROGRES TEHNOLOGIC

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 118

AERONAVE CU DECOLARE VERTICALĂ FĂRĂ PILOT LA BORD

Dr. ing. Dragoș POPA1, Ing. Traian TOMESCU2

1SETEC – AGIR, 2 Sucursala AGIR Braşov

REZUMAT. Lucrarea prezintă aspecte privind progresul tehnic și unele perspective în utilizarea de aeronave cu decolare verticală fără pilot la bord.

Cuvinte cheie: Aeronave fără pilot la bord (Drone), Vertical Take-Off & Landing (VTOL), Armata S.U.A., Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

ABSTRACT. The paper presents some aspects of technical progress and prospects in the use of unmanned aircraft with vertical takeoff.

Keywords: unmanned aircraft (Drone), vertical take-off & landing (VTOL), US Army, Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Progresul tehnic înregistrat în ultimii 20 de ani în domeniul aeronautic poate fi ilustrat și prin dez-voltarea programelor de realizare a aeronavelor fără pilot la bord, care au denumirea de Unmanned Aerial Vehicle sau, prescurtat, U.A.V., cunoscute și cu denumirea de DRONE.

Conform reglementărilor internaționale ale Orga-nizației Aviației Civile Internaționale – O.A.C.I., prin Circulara 328 AN /190 se clasifică aeronavele fără pilot la bord în două mari grupe, respectiv aero-nave autonome și aeronave pilotate de la distanță. Dacă vom analiza după utilizări categoriile de U.A.V. existente în prezent, putem distinge:

1) Technology Demonstrators – aeronave U.A.V. utilizate pentru demonstrarea de noi soluții.

2) High Altitude, Long Endurance (HALE) – aeronave U.A.V. pentru misiuni la mare altitudine.

3) Medium Altitude, Long Endurance (MALE) – aeronave U.A.V. pentru misiuni la distanță dar la o altitudine medie

4) Tactical UAS – aeronave U.A.V. pentru misiuni militare în câmpul tactic.

5) Man Portable Unmanned Aerial Systems (MAV) – aeronave U.A.V. portabile pentru misiuni civile și militare în proximitatea operatorilor.

6) Vertical Take-Off & Landing (VTOL UAV) – aeronave U.A.V. cu decolare și aterizare pe verticală, pentru misiuni civile și militare în proximitatea operatorilor.

7) Special Mission/ Combat Aerial Systems – aeronave U.A.V. pentru misiuni speciale militare.

Dintre aeronavele U.A.V. dezvoltate în prezent, cu decolare și aterizare pe verticală, menționăm: Scjiebel S-100 Camcopter, Skeldar, Koax, NEO, Black Eagle , MULE, Picador, MQ-8 Fire Scout, MQ-18 Hummingbird A-160, Unmanned Little-Bird

(ULB), Fantail, dezvoltate de firmele Schiebel din Austria, Saab din Suedia, Swiss UAV din Elveția, Steadicopter, Urban Aeronautics, Aeronautics Defense Systems din Israel sau Northrop Grumman, Boeing și Sykorski în S.U.A.

Schiebel S-100 Camcopter este un sistem U.A.V. cu decolare și aterizare verticală (VTOL) dezvoltat de firma Schiebel din Austria pentru a efectua diverse aplicații militare și civile. Elicopterul poate zbura autonom prin puncte intermediare GPS preprogramate sau poate fi acționat manual de către pilot. Fuselajul este construit din fibră de carbon monococă ce oferă o capacitate maximă pentru o gamă largă de combinații de sarcini utile / distanțe și timp de zbor.

Centrul de Cercetări și Tehnologie pentru aero-nave fără pilot (UAVRTC) din Emiratele Arabe Unite (EAU) a comandat 40 de sisteme UAV Sciebel S-100 Camcopter, fiecare cuprinzând două elicoptere fără pilot și o stație de la sol. În martie 2006 firma Al-Saber UAV din EAU a finalizat testele de recepție în Emiratele Arabe Unite, iar Schiebel S-100 Camcopter a îndeplinit toate cerințele de performanță zburând șase ore până la altitudinea de 13.000 de picioare (3962 m) cu o încărcătură utilă de 25 kg și cu viteza de de peste 100 de noduri (185 km / h) la 35 °C.

Elicopterul UAV Schiebel S-100 Camcopter are echipamentele într-un cardan stabilizat, bazat pe sistemul furnizat de Israel,IAI / Elta POP-300.Sarcină utilă primară este de 50 kg. dar se va putea configura pentru a transporta încărcături de până la 75 kg. Elicopterul poate fi echipat și cu o cameră suplimentară pentru orientarea pilotului aflat la sol și cu senzori spectrali sau Sintetic Aperture Radar (SAR), radar cu laser imagistic (LIDAR) și Ground Penetrating Radar (GPR).

AERONAVE CU DECOLARE VERTICALĂ FĂRĂ PILOT LA BORD

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 119

Fuselajul este construit din fibra de carbon monococa care oferă o capacitate maximă pentru o gamă largă de combinații de sarcină utilă / de anduranta. Părți din fuselajul elicopterului UAV Schiebel S-100 Camcopterde vor fi, de asemenea, produse de Al-Saber UAV în Emiratele Arabe Unite, la o unitate de producție Schiebel construită în E.A.U.

Centrul de Cercetări Tehnologice UAV din E.A.U. (UAVRTC) cooperează cu Uconsystem din Coreea de Sud, pentru a dezvolta în comun o stație de control de la sol pentru a sprijini toate UAV.

Recapitularea unor caracteristici și performanțe ale unor U.A.V. cu decolare/aterizare verticală este prezentată în tabelul 1.

Fig. 1. Elicopterul UAV Schiebel S-100 Camcopter dezvoltat de firma Schiebel din Austria în colaborare cu firma Al-Saber UAV din Emiratele Arabe Unite.

Fig. 2. UAV Schiebel S-100 Camcopter cu cardan stabilizat bazat pe IAI / Elta POP-300.

Tabelul 1. Caracteristici și performanțe ale unor U.A.V. cu decolare/aterizare verticală.

TI P UAV Țara Firma An Ф rot Greut. max/gol

G util

Motor Putere Vit. max

Plafon T zbor

Raza acțiune

m kg kg tip CP/kW km/h m ore km S-100 Camcopter

Austria Schiebel 2005 3,4 200/ 110 50 AE50R Wankel

55 222 5.486 6 180

Skeldar Suedia Saab 2006 150 55 100 5 Koax X-240 Elveția Swis UAV 2008 2,4 coax 45 8 Turbină 8 kW 75 1.500 1,5 25 NEO S-300 Elveția Swis UAV 2009 3 95 20 Turbină 12 kW 120 2.500 2 40 Black Eagle 50 Israel Steadicopter

Ltd 2009 2,15 35 3 116 cc răcit cu

apă 126 2.743 3 10

MULE Israel Urban Aeronautics

2010 2 x 1,8 1.088/ 635

453 Turbomeca Ariel 1D1

Max 632 cont. 625

185 3.650 - -

Picador Aeronautics Defence Systems

Israel

A.D.S. 2010 7,22 720 180 2500cc Subaru EJ 25

123 kW 203 3.650 7 200

MQ-8B Fire Scout

S.U.A. Northrop Grumman (Schweizer 333)

2009 8,4 1.430 272 Rolls-Royce 250

313 kW 213 6.100 8 203

A160 Hummingbird

S.U.A Boeing Advanced System

2004 11 2.948/ 1.134

1814 Pratt & Whitney Canada PW207

550 CP (410 kW)

259 9.100 24

4.000

Unmanned Little Bird (ULB)

S.U.A Boeing din MD 530F

2004 8,33 1.610/ 722

888 Rolls-Royce 250-30

485 kW 282 5.700 12 430

Phantom Swift Work

S.U.A Boeing și Phantom

2014 0, 813 - - Electric 70 kW

EDUCAŢIE, CERCETARE, PROGRES TEHNOLOGIC

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 120

Fig. 3 VTOL UAV Skeldar V-150/ SAAB Aerosystems și Koax X-240 dezvoltat de Swiss UAV.

Fig. 4. UAV Israel: Steadicopter Black Eagle 50, Urban Aeronautics MULE, ADS Picador .

Fig. 5. Elicopterele VTOL UAV Northrop Grumman MQ-8 Fire Scout din S.U.A.

MQ - 8B completează aviația cu echipaj de la bordul navelor și este implementat împreună cu un detașament de elicoptere cu echipaje la bord Sikorsky SH-60 Seahawk SH - 60B HSL / HSM sau un detașament de elicoptere cu echipaje la bord Sikorsky MH - 60S HSC. Prin adăugarea de radar și armament, U.A.V. MQ - 8B va realiza multe dintre misiunile realizate în prezent de SH - 60B și va elibera aeronave cu pilot pentru acele misiuni care necesită strict echipaj la bord.

Elicopterul Boeing A160 Hummingbird (denumi-rea militară: YMQ - 18A) este un elicopter fără pilot (UAV) care încorporează numeroase tehnologii noi nefolosite înainte la elicoptere.

Dezvoltarea elicopterului U.A.V. Boeing A160 Hummingbird a fost începută de S.U.A. în mai 2004 în grupul Boeing de Sisteme Avansate de la Inte-grated Defense Systems și a fost propulsat de motoare auto Subaru modificate, dar versiunile mai noi folosesc Pratt & Whitney PW207D turbo. Programul A160 a continuat în 2010 cu teste de zbor cu obiective ambițioase, ca raxa de acțiune de 4000 km, durată de zbor de 24 de ore și altitudine de 30 000 ft (9100 m). Zborurile sunt în mare măsură

autonome, astfel încât să îndeplinească anumite obiective, bazându-se mai puțin pe controlul uman în timp real la vitezele maxime de peste 140 de noduri.

Boeing, a dezvoltat programul A160 Hummingbird, ca parte a unei serii de contracte cu DARPA, Armata SUA, iar US Navy din 2003. În septembrie 2003, DARPA a acordat 75 milioane USD pentru proiectarea, dezvoltarea și testarea a patru elicoptere U.A.V Boeing A160 Hummingbird .

În august 2005, Frontier Systems – pe atunci o filială Boeing – a primit un contract de 50 milioane dolari de la Air Warfare Center, divizia Navală „pentru a evalua utilitatea militară și fezabilitatea unei game de elicoptere VTOL UAV“, în octombrie 2007, DARPA a acordat Boeing un contract de 6.3 milioane dolari pentru a furniza o aeronavă A160T și sistemul autonom de sol de Supraveghere ima-gistică ARGUS-IS, iar în decembrie 2010, NAVAIR a încheiat un contract de 29,9 milioane USD cu Boeing pentru două A160T și sisteme de control de la sol, dar pe 28 iulie 2010 un A160T s-a prăbușit în California iar un altul la 04 septembrie 2010 în Belize. Un alt accident a avut loc la Victorville la

AERONAVE CU DECOLARE VERTICALĂ FĂRĂ PILOT LA BORD

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 121

17 aprilie 2012, fiind soldat și cu deteriorarea siste-mului autonom de sol ARGUS.

Elicoptere VTOL UAV A160 cu sistemul autonom de sol ARGUS-IS au fost utilizate de Armata S.U.A. în Afganistan în 2012. Se remarcă

și utilizarea unor elicoptere existente în fabricație, ca elicopterul monomotor cu turbină Hughes Heli-copters – McDonnell Douglas Helicopter Systems, MD Helicopters, MD 530, din care a derivat de-monstratorul U.A.V. Little Bird (ULB) MD 530F.

Fig. 6. Elicopterele U.A.V din S.U.A. – Boeing A160 Hummingbird și Unmanned Little Bird.

Fig. 7. Elicopterele U.A.V din S.U.A. – Boeing Phantom Swift demonstrator și dezvoltarea sa.

Boeing și Aurora Flight Science dezvoltă din anul 2014 un VTOL U.A.V. Phantom Swift, flying demonstrator, cu două rotoare de 32 inch sau 0,8128 m întubate și acționate de un motor electric de 70kW. Programul este susținut financiar prin 9,4 milioane USD alocate de guvernul S.U.A. pe baza unui contract încheiat în august 2014 de Departamentul Apărării al S.U.A.

BIBLIOGRAFIE

[1] http://www.defense-update.com/topics/topics-uvs.htm [2] http://defense-update.com/features/2009/october/yellow-

jacket_cied_291009.html

[3] http://defense-update.com/products/s/s-100VTOL.htm [4] https://www.schiebel.net/Products/Unmanned-Air-

Systems/CAMCOPTER-S-100/Introduction.aspx [5] http://www.wikiwand.com/en/Schiebel_Camcopter_S-100 [6] http://www.ila-berlin.de/ila2014/konferenzen2012/

upload2012/04%20-%20SUAV-civil%20use.pdf [7] http://defense-

update.com/products/b/black_eagle_50_280609.html [8] https://www.youtube.com/watch?v=51pEXkkL3A0 [9] http://www.steadicopter.com/Page.aspx?ID=128286576 [10] http://en.wikipedia.org/wiki/Northrop_Grumman_MQ-

8_Fire_Scout [11] http://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_A160_Hummingbird [12] http://www.army-

technology.com/projects/littlebirdhelicopter/ [13] http://www.janes.com/article/42425/darpa-awards-boeing-

contract-for-phantom-swift-as-new-vtol-x-plane

Despre autori

Dr. ing. Dragoș POPA SETEC – AGIR

A absolvit în anul 1990 Academia Tehnică Militată, Facultatea de Electronică şi Informatică, în specialitatea Instalaţii electrice şi speciale de aviaţie, iar în 1998, Facultatea de Electrotehnică din Institutul Politehnic Bucureşti, cu specializarea Electrotehnică. Lucrează din 1990 ca inginer în specialitatea Instalaţii electrice şi speciale de aviaţie. În prezent lucrează la Aeroportul Otopeni Sud şi este preşedintele Societăţii Experţilor Tehnici şi Consultanţi – SETEC din cadrul AGIR.

Ing. Traian TOMESCU Filiala AGIR Braşov

A absolvit Facultatea de Aeronave şi Instalaţii de Bord din Institutul Politehnic Bucureşti în anul 1970, fiind inginer mecanic cu specialitatea aeronautică. În perioada 1970-2007 a lucrat ca inginer la IAR – Braşov, unde a contribuit la montajul a peste 1000 de planoare, motoplanoare, avioane şi elicoptere. Este aeromodelist din anul 1960 şi pilot sportiv de planoare în perioada 1965-1970. În perioada 1970-2007 a lucrat ca inginer la IAR – Brașov, iar în perioada 2007-2011 a fost director general la S.C. Construcţii Aeronautice S.A. Braşov, în prezent fiind pensionar. Este preşedinte al sucursalei AGIR Brașov, membru al Consiliului Director al AGIR și vicepreședinte al Asociației Aviatorilor Brașoveni –ASAB.