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Estación de plataforma de gran altitud

Una plataforma de gran altitud puede proporcionar servicios de observación o comunicación.

Una estación de plataforma de gran altitud ( HAPS , que también puede significar pseudosatélite de gran altitud o sistemas de plataformas de gran altitud ), también conocida como satélite atmosférico , es un avión de gran altitud y larga duración capaz de ofrecer servicios de observación o comunicación de manera similar a los satélites artificiales. . En su mayoría vehículos aéreos no tripulados (UAV), se mantienen en el aire gracias a la elevación atmosférica, ya sea aerodinámica como los aviones o aerostática como los dirigibles o los globos . Los drones militares de gran altitud y larga resistencia (HALE) pueden volar por encima de los 18.000 m (60.000 pies) durante 32 horas, mientras que las HAPS civiles son estaciones de radio a una altitud de 20 a 50 km por encima de los puntos de referencia, durante semanas.

Los vuelos a gran altitud y de larga duración se han estudiado al menos desde 1983, y los programas de demostración desde 1994. Se han propuesto el hidrógeno y la energía solar como alternativas a los motores convencionales. Por encima del transporte aéreo comercial y las turbulencias del viento, a grandes altitudes, tanto la resistencia como la sustentación se reducen. Las HAPS podrían utilizarse para la vigilancia meteorológica , como retransmisión de radio , para oceanografía o obtención de imágenes de la Tierra , para seguridad fronteriza , patrullaje marítimo y operaciones antipiratería , respuesta a desastres u observación agrícola .

Si bien los aviones de reconocimiento han sido capaces de alcanzar grandes altitudes desde la década de 1950, su resistencia es limitada. Muy pocos aviones HALE están operativos como el Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk . Hay muchos prototipos livianos que funcionan con energía solar, como el Pathfinder / Helios de la NASA o el Airbus Zephyr , que pueden volar 64 días; pocos son tan avanzados. Los combustibles de aviación convencionales se utilizan en prototipos desde 1970 y pueden volar durante 60 horas como el Boeing Condor .Los aviones de hidrógeno pueden volar incluso más tiempo, una semana o más, como el AeroVironment Global Observer

Los dirigibles estratosféricos se presentan a menudo como una tecnología competidora. Sin embargo, se han construido pocos prototipos y ninguno está operativo. Entre los globos específicamente, el proyecto de alta resistencia más conocido fue Google Loon , que utiliza globos de gran altitud llenos de helio para alcanzar la estratosfera. Loon finalizó en 2021.

Definiciones

Larga resistencia a gran altitud (HALE)
Los aviones de gran altitud y larga resistencia (HALE) son drones militares no armados capaces de volar a 60.000 pies (18.000 m) durante 32 horas, como el RQ-4 Global Hawk de la USAF o sus variantes utilizadas para ISR . [1] Esto es más alto y más largo que los aviones de altitud media y larga resistencia (MALE) que vuelan entre 25.000 y 50.000 pies (7.600 y 15.200 m) durante 24 horas, más vulnerables a la defensa antiaérea , como el ISR/strike de la USAF . MQ-9 Reaper o sus variantes. [1]
Estación de plataforma de gran altitud (HAPS)
definida por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) como " una estación en un objeto a una altitud de 20 a 50 km y en un punto fijo, nominal y específico con respecto a la Tierra " en su Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) de la UIT. [2] HAPS también puede ser la abreviatura de pseudosatélite de gran altitud .

Estudios

Vídeo de los Helios de la NASA en vuelo

En 1983, Lockheed produjo un estudio preliminar de aviones propulsados ​​por energía solar y trenes de potencia asociados para la NASA , ya que los vuelos de larga duración podían compararse con las naves espaciales suborbitales . [3] En 1984 se publicó el informe Diseño de aviones no tripulados de larga duración que incorporan propulsión solar y de pila de combustible . [4] En 1989, el informe Diseño y resultados experimentales para un perfil aerodinámico de gran altitud y larga resistencia propuso aplicaciones como retransmisión de radio , para monitoreo del clima o para apuntar a misiles de crucero . [5]

El programa ERAST de la NASA (Aeronaves de investigación ambiental y tecnología de sensores) se inició en septiembre de 1994 para estudiar los UAV de gran altitud y finalizó en 2003. [6] En julio de 1996, el informe Strikestar 2025 de la USAF pronosticó que los UAV HALE mantendrían la ocupación aérea con 24 horas de vuelo. [7] La ​​Oficina de Reconocimiento Aerotransportado de Defensa realizó demostraciones de vehículos UAV de larga duración. [7] En septiembre de 1996, Israel Aircraft Industries detalló el diseño de un UAV HALE. [8]

En 2002, se publicó el diseño preliminar de confiabilidad de un vehículo aéreo no tripulado de muy larga duración y gran altitud, propulsado por energía solar . El proyecto CAPECON de la Unión Europea tenía como objetivo desarrollar vehículos HALE, mientras que la Academia Polaca de Ciencias propuso su concepto PW-114 que volaría a 20 km (66.000 pies) durante 40 horas. [9] Luminati Aerospace propuso su avión Substrata propulsado por energía solar que volaría en formación como gansos migratorios para reducir la potencia requerida por el avión de seguimiento en un 79%, permitiendo que las células más pequeñas permanecieran en el aire indefinidamente hasta una latitud de 50°. [10]

Diseño

Variación del perfil del viento con la altitud de la NASA, que muestra velocidades mínimas del viento entre 17 y 22 km (56.000 y 72.000 pies). Aunque los valores absolutos variarán, las tendencias mostradas son similares en la mayoría de las ubicaciones.
Fuerza
Se requiere energía para el funcionamiento continuo, lo que limita la resistencia por la necesidad de repostar combustible. Los aviones de propulsión solar persistente necesitan almacenar la energía de la luz diurna para la noche, en baterías eléctricas , [11] o en pilas de combustible . [12]
Selección de altitud
La resistencia se reduce en el aire enrarecido de la tropopausa , muy por encima de los fuertes vientos de 40 a 160 kn (74 a 296 km/h) y el tráfico aéreo de la alta troposfera entre 20 000 y 35 000 pies (6 100 a 10 700 m). [13] Mantener una posición frente a vientos variables es un desafío. [14] En la mayoría de los lugares de la estratosfera entre 17 y 22 km (56.000 y 72.000 pies) se encuentran vientos relativamente suaves y turbulencias sobre la corriente en chorro , aunque esto varía según la latitud y la estación. [14] Las altitudes superiores a 55.000 pies (17.000 m) también están por encima del transporte aéreo comercial . [14] Volar en la tropopausa a 65.000 pies (20.000 m) está por encima de las nubes y turbulencias con vientos inferiores a 5 nudos (9 km/h), y por encima del espacio aéreo Clase A regulado por la FAA que termina a 60.000 pies (18.000 m). [11]
Comparación con satélites
Una altitud más baja cubre más eficazmente una región pequeña, implica un menor presupuesto de enlace de telecomunicaciones (una ventaja de 34 dB sobre un LEO , 66 dB sobre GEO ), un menor consumo de energía y un menor retraso de ida y vuelta . [15] Los satélites son más caros, tardan más en desplegarse y no se puede acceder razonablemente a ellos para su mantenimiento. [15] Un satélite en el vacío del espacio orbita debido a su alta velocidad generando una fuerza centrífuga que coincide con la gravedad. Cambiar la órbita de un satélite requiere gastar su extremadamente limitado suministro de combustible.

Aplicaciones

Los satélites atmosféricos podrían usarse para monitorear el clima , como retransmisión de radio , para oceanografía o imágenes de la Tierra como un satélite orbital por una fracción del costo. [11] Otros usos incluyen seguridad fronteriza , patrulla marítima y operaciones antipiratería, respuesta a desastres u observación agrícola . [11] Podrían llevar conectividad a Internet a los 5 mil millones de personas que carecen de ella, ya sea con 11.000 aviones no tripulados o con globos como el Proyecto Loon de Google . [dieciséis]

Servicios de radiocomunicaciones
En Europa, los científicos están considerando HAPS para ofrecer conectividad de alta velocidad a los usuarios, en áreas de hasta 400 km [ aclarar ] . HAPS podría ofrecer ancho de banda y capacidad similar a una red de acceso inalámbrico de banda ancha , como WiMAX , en un área de cobertura similar a la de un satélite. Las comunicaciones militares pueden mejorarse en zonas remotas como Afganistán, donde el terreno montañoso interfiere con las señales de comunicación. [17]
Vigilancia e inteligencia
El UAV Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk es utilizado por la Fuerza Aérea de EE. UU. para vigilancia y seguridad. Lleva un radar , imágenes ópticas e infrarrojas ; y es capaz de transmitir sus datos en tiempo real. [18]
Monitoreo en tiempo real
Se podría monitorear un área para detectar inundaciones , monitoreo sísmico , teledetección y gestión de desastres . [19]
Vigilancia meteorológica y medioambiental.
Para el monitoreo del medio ambiente y el clima, los globos de gran altitud pueden desplegar equipos científicos para medir los cambios ambientales o realizar un seguimiento del clima. En asociación con la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), la NASA ha comenzado a utilizar los vehículos aéreos no tripulados Global Hawk para estudiar la atmósfera de la Tierra. [20]
Lanzamiento de cohete
Más del 90% de la materia atmosférica se encuentra debajo de la plataforma de gran altitud, lo que reduce la resistencia atmosférica para el lanzamiento de cohetes: "Como estimación aproximada, un cohete que alcanza una altitud de 20 km (66.000 pies) cuando se lanza desde tierra alcanzará los 100 km (54 millas náuticas) si se lanza a una altitud de 20 km (66.000 pies) desde un globo". [21] Se han propuesto impulsores de masa para el lanzamiento a órbita. [22] [ página necesaria ]

Aviones

Los aviones de reconocimiento como el Lockheed U-2 de finales de la década de 1950 podían volar por encima de los 21.000 m (70.000 pies) y el SR-71 de 1964 por encima de los 24.000 m (80.000 pies). [13] El Myasishchev M-55 propulsado por dos turbofanes alcanzó una altitud de 21.360 m (70.080 pies) en 1993, una variante del M-17 que voló por primera vez en 1982, que alcanzó los 21.830 m (71.620 pies) en 1990.

Operacional

Capaz de volar hasta 60.000 pies (18.300 m) durante más de 34 horas, el RQ-4 Global Hawk se puso en servicio de la USAF en 2001.
Grob G 520 Garceta
El Grob G 520 tripulado voló por primera vez el 24 de junio de 1987 y fue certificado en 1991. Impulsado por un turbohélice Honeywell TPE331 , tiene 33 m (108 pies) de ancho, alcanzó 16.329 m (53.574 pies) y puede permanecer en el aire durante 13 horas.
Halcón global Northrop Grumman RQ-4
El Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk voló por primera vez el 28 de febrero de 1998 y se puso en servicio de la USAF en 2001. [23] El RQ-4 de 131 pies (40 m) de ancho y 48 pies (14,5 m) de largo está propulsado por un solo El turbofan Rolls-Royce F137 pesa hasta 32.250 lb (14,6 t) en el despegue y transporta una carga útil de 3.000 lb (1.360 kg) hasta 60.000 pies (18.300 m) durante más de 34 horas. [24] Puede usarse como un relé de radio y puede transportar sensores electroópticos , infrarrojos , radar de apertura sintética (SAR) y SIGINT de banda alta y baja . [24] Un total de 42 de ellos han estado en servicio con la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . [25] Es la base del MQ-4C Triton de la Marina de los EE. UU .

Prototipos

Funciona con energía solar

Pathfinder Plus de la NASA
AeroVironment/ NASA Pathfinder
El prototipo HALSOL , un ala voladora de 185 kg (410 lb) y 30 m (98,4 pies) de ancho propulsada por ocho motores eléctricos, voló por primera vez en junio de 1983. [26] Se unió al Programa ERAST de la NASA a finales de 1993 como Pathfinder, y con células solares que cubrían toda el ala agregadas más tarde, alcanzó los 50,500 pies (15,400 m) el 11 de septiembre de 1995 y luego 71,530 pies (21,800 m) en 1997. [12] El Pathfinder Plus tenía cuatro secciones del ala Pathfinder de cinco Unido a una sección central más larga, aumentando la envergadura a 121 pies (37 m), voló en 1998 y alcanzó 80,201 pies (24,445 m) el 6 de agosto de ese año. [12]
Centurión de la NASA
AeroVironment/ NASA Centurion / Prototipo Helios
Volando a finales de 1998, el Centurion tenía un perfil aerodinámico de gran altitud rediseñado y una envergadura aumentada a 206 pies (63 m), 14 motores, cuatro cápsulas debajo de las alas para transportar baterías, sistemas y tren de aterrizaje. [12] Fue modificado para convertirse en el Prototipo Helios , con una sexta sección de ala de 12 m (41 pies) para una envergadura de 75 m (247 pies), y un quinto tren de aterrizaje y módulo de sistemas. Voló por primera vez a finales de 1999, se agregaron paneles solares en 2000 y alcanzó 96,863 pies (29,524 m) el 13 de agosto de 2001. [12] Un avión de producción volaría por hasta seis meses. [12] Se disolvió en pleno vuelo en 2003. [27]
Airbus Céfiro
Los Zephyr fueron diseñados originalmente por QinetiQ , una filial comercial del Ministerio de Defensa del Reino Unido . [28] Los vehículos aéreos no tripulados funcionan con células solares , que recargan las baterías durante el día para permanecer en el aire durante la noche. El primer modelo voló en diciembre de 2005. [29] En marzo de 2013, el proyecto se vendió a Airbus Defence and Space . [30] El último modelo Zephyr 8/S pesa 75 kg (165 lb), tiene una envergadura de 25 m (82 pies) y alcanza los 23.200 m (76.100 pies). [31]
Impulso solar
El primer demostrador tripulado Solar Impulse realizó su primer vuelo el 3 de diciembre de 2009 y realizó un ciclo solar diurno completo en un vuelo de 26 horas en julio de 2010. El Solar Impulse 2, de 71,9 m (236 pies) de ancho y 2,3 toneladas (5100 lb), voló por primera vez el 2 de junio de 2014, podría alcanzar los 12.000 m (39.000 pies) y su vuelo más largo fue desde Nagoya, Japón, hasta Kalaeloa, Hawaii, durante 117 h. 52 min el 28 de junio de 2015.
Titan Aeroespacial Solara
Fundada en 2012 en Nuevo México , Titan Aerospace estaba desarrollando grandes satélites atmosféricos de gran altitud impulsados ​​por energía solar , similares al AeroVironment Global Observer o al QinetiQ Zephyr . [11] Su ala, de más de 50 m (160 pies) de ancho, estaría cubierta con células solares para proporcionar energía para el vuelo diurno, almacenada en baterías eléctricas para su uso nocturno. [11] Con un costo de menos de $ 2 millones, podrían transportar una carga útil de 70 lb (30 kg) por hasta cinco años, limitada por el deterioro de la batería. [11] En 2013, Titan estaba volando dos modelos de prueba de quinta escala y tenía como objetivo probar en vuelo un prototipo de tamaño completo para 2014. [11] En marzo de 2014, Facebook se interesó en la compañía, dirigida en ese momento por el fundador de Eclipse Aviation. Vern Raburn, por 60 millones de dólares. [16] Google compró Titan Aerospace en abril de 2014, [32] logró volar un prototipo en mayo de 2015, pero se estrelló en cuestión de minutos y Titan Aerospace se cerró a principios de 2017. [33]
El KARI EAV-3 voló durante 53 horas y hasta 22 km (72.000 pies).
KARI EAV
El Instituto de Investigación Aeroespacial de Corea (KARI) comenzó a desarrollar su vehículo aéreo eléctrico (EAV) en 2010, después de los demostradores de subescala, su último EAV-3 de 20 m (66 pies) de ancho pesa 66 kg (146 lb) y está diseñado para volar durante meses. ; voló hasta 14,2 km (47.000 pies) en agosto de 2015, durante 53 horas y hasta 22 km (72.000 pies) en agosto de 2020. [34]
Astigán A3
La agencia cartográfica del Reino Unido , Ordnance Survey (OS), una subsidiaria del Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial , está desarrollando el A3, un HAPS de doble brazo impulsado por energía solar de 38 m (125 pies) de envergadura y 149 kg (330 lb) diseñado permanecer en el aire a 67.000 pies (20.000 m) durante 90 días con una carga útil de 25 kg (55 lb). [35] OS posee el 51% de la empresa británica Astigan, dirigida por Brian Jones , y desarrolla el A3 desde 2014 con vuelos de prueba de modelos a escala en 2015 y vuelos a baja altitud a gran escala en 2016. [35] Los vuelos a gran altitud deberían comenzar en 2019, para completar pruebas en 2020 con una introducción comercial en cuanto a monitoreo ambiental , mapeo , comunicaciones y seguridad. [35] En marzo de 2021, el proyecto finalizó al no encontrar un socio estratégico. [36]
facebook aquila
El Facebook Aquila UAV era un UAV de fibra de carbono con ala voladora impulsado por energía solar que abarcaba 132 pies (40 m) y pesaba 935 lb (424 kg), diseñado para permanecer en el aire a FL650 durante 90 días. [27] Fue diseñado y fabricado por la empresa británica Ascenta para Facebook , para proporcionar conectividad a Internet. [37] Los UAV utilizarían comunicación láser entre ellos y las estaciones terrestres. [38] El 28 de junio de 2016 realizó su primer vuelo, durante noventa minutos y alcanzando los 2150 pies (660 m), pero una sección de veinte pies del ala derecha se rompió durante la aproximación final. [39] [40] Realizó otros vuelos de prueba a baja altitud en 2017. [27] El 27 de junio de 2018, Facebook anunció que detendrá el proyecto y planeará que otras empresas construyan los drones. [41]
Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China
La Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China voló un UAV de propulsión solar de 147 pies (45 m) de envergadura hasta el FL650 en un vuelo de prueba de 15 horas en julio de 2017. [27]
Lavochkin LA-252
La oficina de diseño rusa Lavochkin está probando en vuelo el LA-252, un UAV de energía solar de 82 pies (25 m) de envergadura y 255 lb (116 kg) diseñado para permanecer en el aire 100 días en la estratosfera. [27]
UAVOS ApusDuo
El fabricante estadounidense de vehículos aéreos no tripulados UAVOS voló por primera vez el ApusDuo en octubre de 2018. [42] El avión de ala tándem de 15 m (49 pies) de ancho tiene células solares con una eficiencia del 21%, pesa 43 kg (95 lb) y transporta una carga útil de 2 kg (4,4 lb). ; puede alcanzar 59.000 pies (18 km), puede operar durante todo el año hasta 20° de latitud , puede volar a 8 m/s (16 nudos) al nivel del mar y 27 m/s (52 nudos) a 15.000 m (49.000 pie). [43]
AeroVironment HAPSMóvil
AeroVironment diseñará y desarrollará prototipos de vehículos aéreos no tripulados con energía solar por 65 millones de dólares para HAPSMobile , una empresa conjunta financiada en un 95% y propiedad de la empresa de telecomunicaciones japonesa SoftBank . [27] Parecido al Helios de 1999, el ala voladora de 256 pies (78 m) de envergadura con 10 hélices eléctricas proporcionaría 4G LTE y 5G directamente a dispositivos en un área de 200 km (125 millas) de diámetro [44] Los días 21 y 22 En septiembre de 2020, el HAPSMobile Hawk30 (rebautizado como Sunglider ) voló 20 horas y alcanzó una altitud de 62.500 pies (19,1 km), probando las comunicaciones LTE de larga distancia desarrolladas con Loon para teléfonos inteligentes LTE estándar y comunicaciones inalámbricas de banda ancha . [45]
Sistemas BAE PHASA-35
Diseñado por Prismatic Ltd., ahora BAE Systems , el BAE Systems PHASA-35 de 35 m (115 pies) de envergadura realizó su vuelo inaugural en febrero de 2020 desde el campo de pruebas de Woomera en Australia del Sur; debería volar su carga útil de 15 kg (33 lb) a alrededor de 70.000 pies durante días o semanas. [46]
Swift de ultra larga resistencia (SULE)
Ingeniería Swift SULE
El Swift Ultra Long Endurance SULE de Swift Engineering completó su asociación de vuelo inaugural con el Centro de Investigación Ames de la NASA en julio de 2020. [47] Diseñado para operar a 70 000 pies (21 000 m), el persistente UAV de 72 pies (22 m) pesa pesa menos de 82 kg (180 lb) y puede transportar cargas útiles de hasta 6,8 kg (15 lb). [47]
Aurora Odiseo
Aurora Flight Sciences anunció su Odysseus en noviembre de 2018. [48] El avión de fibra de carbono de 74,1 m (243 pies) de ancho pesa menos de 880 kg (1940 lb) y puede transportar una carga útil de 25 kg (55 lb). [49] Fue diseñado para permanecer por encima de 65.000 pies (20.000 m) hasta tres meses en latitudes de hasta 20°. [50] Su primer vuelo se retrasó indefinidamente en julio de 2019. [48]

HAL GATOS Infinito

CATS Infinity está siendo desarrollado por HAL , NAL y NewSpace Research. Su modelo reducido realizó su primer vuelo en 2022. En febrero de 2024, se llevó a cabo un vuelo de prueba del prototipo reducido que pesaba 23 kg con una envergadura de 12 m a una altitud de 3 km en el campo de pruebas aeronáuticas de Chitradurga con una duración de ocho horas y media. Los funcionarios declararon que ahora se espera que el desarrollo esté terminado en 2027. En la próxima prueba, que se espera que se realice en marzo de 2024, la duración se aumentará a 24 horas. [51]

Alimentado por hidrocarburos

El Ryan YQM-98 R-Tern del programa Compass Cope voló por primera vez el 17 de agosto de 1974 y fue diseñado para volar hasta 70.000 pies (21.340 m) y durante 30 horas.
Permanencia y cobertura de la brújula de la USAF
El programa Compass Dwell UAV de la USAF vio el vuelo del LTV XQM-93 en febrero de 1970, basado en un planeador Schweizer SGS 2-32 propulsado por turbohélice y diseñado para volar 24 horas y alcanzar 50.000 pies (15.240 m); y el Martin Marietta Modelo 845 en abril de 1972, basado en un planeador Schweizer SGS 1-34 propulsado por un motor de pistón , diseñado para alcanzar 40.000 pies (12.000 m) y capaz de volar 28 horas. El siguiente programa Compass Cope vio el primer vuelo del Boeing YQM-94 B-Gull el 28 de julio de 1973: propulsado por un turborreactor General Electric J97 , fue diseñado para volar 30 horas hasta 70.000 pies (21.340 m), y logró volar durante 17,4 horas y hasta 55.000 pies (16.800 m); El Ryan YQM-98 R-Tern de la competencia estaba propulsado por un turbofan Garrett ATF3 , voló por primera vez el 17 de agosto de 1974 y fue diseñado para volar durante 30 horas.
Boeing cóndor
El Boeing Condor voló por primera vez el 9 de octubre de 1988, alcanzó los 20.430 m (67.028 pies) y permaneció en el aire durante casi 60 horas; Impulsado por dos motores de pistón de 175 hp (130 kW), el UAV de 200 pies (61 m) de ancho tenía un peso bruto de 20,300 lb (9,200 kg) y fue diseñado para alcanzar 73,000 pies (22,250 m) y volar durante más de una semana. . [52]
Aurora Perseo y Teseo
Construido por Aurora Flight Sciences para lo que se convertiría en el Programa ERAST de la NASA , el UAV de prueba de concepto Perseus voló por primera vez en noviembre de 1991, seguido por el Perseus A el 21 de diciembre de 1993, que alcanzó más de 50.000 pies (15.000 m). Diseñado para volar a 62.000 pies (18,9 km) y hasta 24 horas, Perseus B voló por primera vez el 7 de octubre de 1994 y alcanzó 60.280 pies (18.370 m) el 27 de junio de 1998. Su hélice empujadora está propulsada por un motor de pistón Rotax 914 impulsado. por un turbocompresor de tres etapas con potencia nominal de 105 hp (78 kW) a 60.000 pies (18.000 m). Tiene un peso máximo de 2500 lb (1100 kg), es capaz de transportar una carga útil de 260 lb (120 kg) y su ala de 71,5 pies (21,8 m) tiene una alta relación de aspecto de 26:1 . [53] Un sucesor más grande propulsado por dos motores de pistón Rotax 912 , el Theseus voló por primera vez el 24 de mayo de 1996. Diseñado para volar durante 50 horas hasta 65.000 pies (20.000 m), el UAV de peso máximo de 5.500 (2,5 t) Tenía 42,7 m (140 pies) de ancho y podía transportar una carga útil de 340 kg (750 lb). [6]
Grob Strato 2C
Diseñado para volar a 24.000 m (78.700 pies) y durante un máximo de 48 horas, el Grob Strato 2C tripulado voló por primera vez el 31 de marzo de 1995 y alcanzó los 18.552 m (60.897 pies). El avión de 56,5 m (185 pies) de ancho estaba propulsado por dos motores de pistón de 300 kW (400 hp) turboalimentados por un turbohélice PW127 como generador de gas.
El General Atomics Altus II, propulsado por pistones, voló por primera vez el 1 de mayo de 1996 y alcanzó los 57.300 pies (17.500 m).
Atómica General ALTUS
Como parte del programa ERAST de la NASA , los UAV de gran altitud General Atomics ALTUS I y II eran variantes civiles del Gnat 750 (que también generó el Predator A de la USAF ) que tenía una resistencia de 48 horas, con una envergadura más larga de 55,3 pies (16,9 metro). Impulsado por un motor de pistón Rotax 912 turboalimentado de 100 hp (75 kW) , el banco de pruebas MTOW de 2130 lb (970 kg) podía transportar hasta 330 lb (150 kg) de instrumentos científicos. El Altus II voló por primera vez el 1 de mayo de 1996, tuvo una autonomía de más de 26 horas y alcanzó una altitud de densidad máxima de 57.300 pies (17.500 m) el 5 de marzo de 1999. Condujeron al General Atomics Altair , más grande y propulsado por turbohélice . [54]
Proteo de compuestos escalados
El Scaled Composites Proteus tripulado opera a altitudes de 19,8 km (65.000 pies), mientras transporta una carga útil de 1.100 kg (2.400 lb). [55] Impulsado por dos turbofan Williams FJ44 , tenía alas en tándem con un alerón delantero de 17 m (55 pies) y un alerón trasero más ancho de 24 m (78 pies) de ancho para un peso máximo de despegue de 6,6 t (14.500 lb). navegue a 450 km/h (240 kn) y permanezca 22 horas a 925 km (500 nmi) de su base. [6]
Folleto global de Virgin Atlantic
El GlobalFlyer tripulado , construido por Scaled Composites , fue diseñado para volar alrededor del mundo. Impulsado por un solo Williams FJ44 , el avión de 35 m (114 pies) de ancho puede pesar hasta 10 t (22,100 lb). Con un techo de 15.450 m (50.700 pies), voló durante 76 horas y 45 minutos en febrero de 2006.
Aurora Vuelo Ciencias Orión
La plataforma inicial Orion de Boeing/Aurora Flight Sciences volaría a 65.000 pies (20.000 m) durante 100 horas, propulsada por motores de pistón alimentados con hidrógeno líquido ; su peso de despegue de 7.000 libras (3,2 toneladas) permite cargas útiles de 400 libras (180 kg). [13] Evolucionó hasta convertirse en un UAV MALE con motor biturbodiésel que quemaba combustible para aviones con un peso bruto aumentado a 11.000 lb (5.000 kg), diseñado para volar a 20.000 pies (6.100 m) durante 120 horas (cinco días) con un Carga útil de 1000 libras, o una semana con una más pequeña; realizó su primer vuelo en agosto de 2013 y voló durante 80 horas en diciembre de 2015, aterrizando con combustible suficiente para 37 horas más. [56]
Shenyang Aircraft Corporation Águila Divina
El Divine Eagle , producido por Shenyang Aircraft Corporation , es un gran UAV propulsado por turbofan desarrollado desde 2012 y posiblemente en servicio en 2018. [57] El avión de doble brazo y doble cola tiene un ala canard y las pruebas en el túnel de viento estaban hasta el techo. de 25 km (82.000 pies) y Mach 0,8. [58]

alimentado con hidrógeno

El Boeing Phantom Eye, propulsado por hidrógeno , debería haber alcanzado los 19.800 m (65.000 pies) en cuatro días.
Observador Global AeroVironment
Impulsado por hidrógeno líquido y diseñado para volar a hasta 65.000 pies (20.000 m) durante hasta 7 días, el AeroVironment Global Observer voló por primera vez el 5 de agosto de 2010. [59] Después de un accidente en abril de 2011, el Pentágono archivó el proyecto. [60]
Ojo fantasma de Boeing
Una evolución del Boeing Condor desarrollado por Boeing Phantom Works , el Boeing Phantom Eye voló por primera vez en junio de 2012. [61] Impulsado por dos motores Ford de pistón de 2,3 litros turboalimentados de 150 hp (110 kW) que funcionan con hidrógeno líquido , los 150 pies (46 m) de ancho tiene un peso bruto de despegue de 9.800 libras (4,4 t) y puede transportar una carga útil de 450 libras (200 kg). [61] Navega a 150 nudos (280 km/h), puede alcanzar 65.000 pies (19.800 m) y tiene una autonomía de cuatro días. [61] Una variante de tamaño completo está diseñada para transportar una carga útil de 910 kg (2000 lb) durante diez días. [61] En agosto de 2016, el demostrador Phantom Eye fue trasladado al Museo de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea . [62]
Plataformas estratosféricas
Las plataformas estratosféricas del Reino Unido, creadas en 2014, salieron a bolsa el 19 de octubre de 2020; Después de las pruebas de vuelo de un relé 4G/ 5G en un Grob G 520 a 45.000 pies (14.000 m), la startup está desarrollando un UAV HAPS impulsado por pila de combustible de hidrógeno construido por Scaled Composites , con una envergadura de 60 m (200 m). pies), que volaría a 60.000 pies (18.000 m) durante nueve días con una carga útil de 140 kg (310 lb). [63]

Aeronaves

Los dirigibles estratosféricos no tripulados están diseñados para operar a altitudes muy altas de 60.000 a 75.000 pies (18,3 a 22,9 km) durante semanas, meses o años. [64] Sometidos a daños ultravioleta , corrosión por ozono y mantenimiento de estaciones desafiantes, pueden funcionar con energía solar y almacenamiento de energía para la noche. [64]

El primer vuelo de un dirigible estratosférico tuvo lugar en 1969, alcanzando los 70.000 pies (21 km) durante 2 horas con una carga útil de 5 libras (2,3 kilogramos). [65] En agosto de 2002, la empresa estadounidense Worldwide Eros estaba construyendo un demostrador estratosférico para el Instituto de Investigación Aeroespacial de Corea , como parte del programa de desarrollo HAA de Corea del Sur. [66] En abril de 2004, se estaban desarrollando dirigibles estratosféricos en EE.UU., Reino Unido, Canadá, Corea y Japón. [67] En mayo de 2004, la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón mostró su dirigible de prueba en Taiki, Hokkaido , como parte de su Proyecto de Plataforma Estratosfera. [68]

SwRI HiSentinel
El 4 de diciembre de 2005, un equipo dirigido por el Southwest Research Institute (SwRI), patrocinado por el Army Space and Missile Defense Command (ASMDC), demostró con éxito el vuelo propulsado del dirigible estratosférico HiSentinel a una altitud de 74.000 pies (23 km). [69]
Proyecto de estructura de sensor integrado de la USAF
Estructura del sensor integrado
El dirigible de Estructura de Sensor Integrado (ISIS) de la USAF habría permanecido hasta diez años a 70.000 pies (21.000 m), proporcionando una alerta temprana persistente contra misiles de crucero a hasta 600 km (320 millas náuticas) o combatientes enemigos a hasta 300. kilómetros (160 millas náuticas). [13]
Lockheed-Martin HAA
La Agencia de Defensa contra Misiles del Departamento de Defensa de los Estados Unidos contrató a Lockheed Martin para construir un dirigible de gran altitud (HAA) no tripulado para su Sistema de Defensa contra Misiles Balísticos . [70] En enero de 2006, Lockheed ganó un contrato de 149 millones de dólares para construirlo y demostrar su viabilidad técnica y utilidad militar. [71] Operaría por encima de 60.000 pies (18.000 m) en una posición cuasi geoestacionaria para ofrecer mantenimiento de estación orbital persistente como plataforma de avión de vigilancia , retransmisión de telecomunicaciones o observador meteorológico. El lanzamiento se propuso originalmente en 2008, el avión de producción tendría 500 pies (150 m) de largo y 150 pies (46 m) de diámetro. Alimentado por células solares, permanecería en el aire hasta por un mes y estaba destinado a estudiar un terreno de 970 kilómetros de diámetro.
Lockheed-Martin HALE-D
El 27 de julio de 2011, el demostrador de subescala " High Altitude Long Endurance-Demonstrator " (HALE-D) fue lanzado en un vuelo de prueba. [72] HALE-D tenía un volumen de 500.000 pies cúbicos (14.000 m 3 ), tenía 240 pies (73 m) de largo y 70 pies (21 m) de ancho, tenía células solares de 15 kW (20 hp) que cargaban 40 kWh de iones de litio. baterías y motores eléctricos de 2 kW (2,7 hp) para navegar a 20 nudos (37 km/h) TAS a 60.000 pies (18.000 m) con una carga útil de 50 lb (23 kg) durante 15 días. [73] A 32.000 pies (9.800 m) un problema con los niveles de helio lo impidió y el vuelo fue cancelado. [74] Descendió y se estrelló en un bosque del área de Pittsburgh . [75] Dos días después, fue destruido por un incendio antes de su recuperación. [76]
Dirigible Lindstrand HALE
Lindstrand Technologies diseñó una aeronave no rígida llena de helio y cubierta con células solares. El avión de 14 t (31 000 lb) podría transportar una carga útil de 500 kg (1100 lb) durante 3 a 5 años, ya que la pérdida de helio sería mínima a grandes altitudes. Para el almacenamiento de energía, un electrolizador de 180 kW llenaría los tanques de H2 y O2, que se volverían a convertir en agua mediante una pila de combustible de 150 kW . Un motor de 80 kW (110 hp) permitiría una velocidad máxima de 24 m/s (47 nudos). [77]
Dirigible Stratobus
Tales Alenia Stratobus
Thales Alenia Space desarrolla el dirigible estratosférico no tripulado Stratobus , impulsado por energía solar, de 377 pies (115 m) de largo y un peso de 15,000 lb (6,800 kg), incluida una carga útil de 550 lb (250 kg), está diseñado para una misión de cinco años con anual Se planeó realizar mantenimiento y un prototipo para finales de 2020. [27]
H-Aero
Sistemas de lanzamiento basados ​​en H-Aero LTA para la exploración de Marte, [78] cuyo desarrollo se lleva a cabo a través de plataformas terrestres de gran altitud. Los primeros sistemas se probaron en 2021. [79] [ se necesita mejor fuente ]

globos

Un globo del Proyecto Loon de Google

Un globo satélite geoestacionario (GBS) vuela en la estratosfera (de 60.000 a 70.000 pies (18 a 21 km) sobre el nivel del mar) en un punto fijo sobre la superficie de la Tierra. A esa altitud el aire tiene 1/10 de su densidad que está al nivel del mar . Se podría utilizar un GBS para proporcionar acceso a Internet de banda ancha en un área grande. [80] Un proyecto anterior fue el Proyecto Loon de Google , que preveía el uso de globos de gran altitud llenos de helio .

helicóptero

Boeing A160 Colibrí
El Boeing A160 Hummingbird es un helicóptero producido por Boeing. [81] Volado por primera vez en 2002, el programa tenía objetivos de resistencia de 24 horas y 30.000 pies (9.100 m) de altitud, pero fue abandonado en diciembre de 2012.

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