Tā ir muša! Tā ir kļūda! Tas ir Mikroplāns!

Gandrīz visi no mums kādreiz ir vēlējušies būt par mušu pie sienas, taču neviens nevēlas tikt ietriekts. Drošāka iespēja varētu būt komandēt viedo mušu floti, kas varētu meklēt un ziņot par svarīgu informāciju, kamēr mēs esam droši prom no briesmām. Paturot prātā šo ideju, MIT Linkolnas laboratorijas inženieri tagad izstrādā mikrolidmašīnu — daļēji autonomu spiegu lidmašīnu, kas ir pietiekami maza, lai to turētu plaukstā.

Ideja par pasaulē pirmās miniatūras izlūkdatu vākšanas lidmašīnas ražošanu tika ierosināta pirms trim gadiem Linkolnas laboratorijā, kur pētnieki meklēja veidu, kā nodrošināt tiešu piekļuvi izlūkošanas datiem karavīriem, kas dienē mazās militārajās vienībās, piemēram, pilsētās. Viņi paredzēja pārnēsājamu novērošanas sistēmu, kas varētu ātri informēt karavīrus par nenovēršamām, neredzētām briesmām. Piemēram, pilsētu teritorijās šāda sistēma ļautu karavīriem redzēt pāri kalnam un aiz stūra, saka Viljams R. Deiviss, kurš vada Lincoln Lab mikrogaisa transportlīdzekļu programmu. Uzlabotās versijas var izjaukt kodolieročus, bioloģiskos un ķīmiskos ieročus naidīgā apvidū, novērtēt kaujas radītos postījumus vai uzraudzīt ķīlnieku krīzes vai Waco stila pretrunas.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 1997. gada oktobra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Lielā mērā balstoties uz Linkolnas laboratorijā izklāstītajām koncepcijām, Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūra (DARPA) šogad uzsāka 35 miljonu ASV dolāru programmu, lai izstrādātu mikro gaisa transportlīdzekļu prototipus, pieprasot provizoriskus priekšlikumus no nozares un akadēmiskajām aprindām. Organizācijas, kas konkurē par finansējumu, ietver universitāšu laboratorijas, piemēram, Džordžijas Tehnoloģiju pētniecības institūtu (GTRI), aviācijas un kosmosa uzņēmumus un mazos uzņēmumus.

Tajā pašā laikā DARPA ir piešķīrusi sākotnējo finansējumu Lincoln Lab, lai izstrādātu pilnībā funkcionējošu prototipu, kuru pētnieki plāno pabeigt trīs gadu laikā. Transportlīdzekļa prototips, kas sver divas unces un kura garums un platums ir mazāks par sešām collām, lidos ar ātrumu 20 līdz 30 jūdzes stundā, darbosies līdz 3 jūdžu rādiusā (ierobežojums attiecas uz paredzamo transportlīdzekļa sakaru sistēmas diapazonu). , un paliek gaisā līdz pat stundai. Tam jābūt arī izlūkošanas un navigācijas iespējām.

Kopumā, saka Milans Vilajeniks, kurš vada Lincoln Lab inženierzinātņu nodaļu, šī būs lidojoša mikroshēma.

Ņemot vērā tā stingros izmērus un svara ierobežojumus, pacelt šo lidojošo mikroshēmu no zemes un to noturēt nebūs nekāds panākums. Samazinoties izmēram, Vilajeniks skaidro, ka esošā tehnoloģija ir pārāk liela. Lielākā daļa apakšsistēmu būs jāattīsta.

Pirmais izaicinājums ir izveidot efektīvu spārnu konstrukciju, kas spētu nodrošināt pietiekamu pacēlumu un pietiekami zemu pretestību transportlīdzeklim šajā izmēra diapazonā, kurā aerodinamiskā uzvedība atšķiras no lielākiem un ātrākiem lidaparātiem. Linkolna laboratorijas komanda aprēķināja, ka peldošam kuģim ar rotora lāpstiņām būs nepieciešama aptuveni divreiz lielāka jauda nekā transportlīdzeklim ar fiksētu spārnu. Lai samazinātu jaudas prasības, komanda novērtē vairākas fiksētu spārnu konfigurācijas, izmantojot dzenskrūves, saka programmas vadītājs Deiviss.

Taču Roberts J. Englars, Džordžijas Tehnikas galvenais pētniecības inženieris, apgalvo, ka pat ar dzenskrūvi parastais spārns neradīs pietiekami daudz pacēluma, lai ļoti mazs, lēns transportlīdzeklis pārvietotos pa traucējošo gaisa plūsmu, ar kuru tas, visticamāk, saskarsies. Georgia Tech ir iesniegusi priekšlikumu, ko Englars atsakās apspriest, taču Sems Blankenšijs, GTRI Microflyer programmas koordinators, saka, ka inženieriem galu galā, iespējams, būs jāskatās uz mazu putnu un kukaiņu plīvojošiem spārniem kā paraugiem energoefektīvam lidojumam.

Spēcīga piedziņas sistēma var kompensēt aerodinamiskās veiktspējas trūkumus, atzīmē Deiviss, taču jaudīgākas piedziņas vienības, visticamāk, sver vairāk, un dizaineri vēlas rezervēt svaru datu savākšanas sensoriem un sakaru sistēmām. Linkolnas laboratorijas komanda konstatēja, ka mazajā nepieciešamajā mērogā reaktīvie dzinēji patērēs pārāk daudz degvielas, savukārt enerģijas avoti, piemēram, akumulatori, sver pārāk daudz un nodrošinās pārāk maz enerģijas. Lincoln Lab inženieri noteica, ka iekšdedzes dzinēji un degvielas šūnas ir visdaudzsološākās tuvākā laika alternatīvas, un cer viena līdz divu gadu laikā izveidot iekšdedzes dzinēju miniatūras versijas.

Papildus spēcīgajai piedziņas sistēmai mazajam transportlīdzeklim ir nepieciešama lidojuma kontroles sistēma, lai tas varētu saglabāt savu kursu gaisa turbulences vai pēkšņu vēja brāzmu apstākļos. Tā kā lidmašīna izlidos no karaspēka redzesloka un var saskarties ar strauji mainīgiem lidojuma apstākļiem, karavīrs nevar vadīt transportlīdzekli kā lidmašīnas modelis, saka Deiviss. Viņa komanda noteica, ka, lai veiktu manevrus, prototips varētu paļauties uz maza mēroga ierīcēm - sensoriem, kas mēra gaisa kuģa ātrumu, paātrinājumu un atmosfēras spiedienu, un elektriskajiem izpildmehānismiem, kas pārvieto lidmašīnas aerodinamiskās virsmas.

Deiviss norāda, ka sarežģītas mikrofabrikas tehnikas ļauj ļoti mazā mērogā ražot sensorus un izpildmehānismus ar zemām jaudas prasībām. Tomēr, tuvojoties mikroplakņu izstrādei, dizaineri plāno aizstāt šīs mazās ierīces, kurās tiek izmantotas kustīgas daļas un kuras ir jāmontē atsevišķi, ar mikroelektromehāniskām sistēmām - augstas precizitātes sistēmām, kas atgādina datoru mikroshēmas un tiek ražotas, izmantojot metodes, kas līdzīgas mikroshēmu izgatavošanai. Tos var iestrādāt mikrolidmašīnas spārnā, tādējādi ietaupot dārgo svaru un nodrošinot efektīvāku vadību.

Visbeidzot, Linkolna pētnieki plāno izstrādāt ļoti mazu attēlveidošanas sistēmu transportlīdzeklim un pārnēsājamai zemes stacijai - klēpjdatoru un nelielu parabolisko sakaru trauku, lai pārraidītu fotoattēlus. Viņi paredz divus gramus smagu vienu kubikcentimetru redzamās gaismas kameru, kas novietota zem lidmašīnas un iegūst miljonu pikseļu attēlus, kas ir pietiekami asi, lai identificētu militāros transportlīdzekļus un personālu no 100 metru augstuma. Izaicinājums, izstrādājot attēlveidošanas sistēmu, ir nevis atsevišķu komponentu projektēšana vai ražošana, bet gan to integrēšana, nepārsniedzot stingrus masas un jaudas ierobežojumus.

Patiešām, šī cieši iesaiņotā izlūkošanas, dzinējspēka, lidojuma kontroles un citu apakšsistēmu sortimenta integrēšana būs pēdējais šķērslis, atzīmē Vilajeniks. Piemēram, dizaineriem var nākties izolēt vibrējošu, siltumu radošu iekšdedzes dzinēju no attēlveidošanas sistēmas, kas ir jutīga pret šiem traucējumiem, un novērst elektromagnētiskos traucējumus starp elektromotoriem un sakaru antenu.

Tā kā inženieri izstrādā veidus, kā nākamo desmit gadu vai divu gadu laikā saspiest vairāk funkciju mazākās paketēs, viņi sagaida, ka palielināsies kravnesība, izturība un diapazons. Linkolnas laboratorijas komanda paredz modernus mikro gaisa transportlīdzekļus, kas veic tik dažādus uzdevumus kā nekonvencionālu ieroču ķīmisko parakstu noteikšana, stacionāru sensoru izvietošana nepatrulētu zonu uzraudzībai un ainu skaņu attēlveidošana un ierakstīšana ēkās un ap tām.

paslēpties