Фото: ИПХФ РАН
В подмосковной Черноголовке состоялись испытания нового российского мультикоптера фирмы НЕЛК на водородно-воздушных топливных элементах, разработанных в Институте проблем химической физики РАН (ИПХФ). В ходе испытаний беспилотник продержался в воздухе 3 часа 10 минут — это новый мировой рекорд по продолжительности полёта на открытых пространствах среди мультироторных беспилотников.
Масса октакоптера составляет 12 кг, энергетическая установка имеет мощность 1,3 кВт, полезная нагрузка — 0,5 кг.
В лаборатории ионики твердого тела ИПХФ разработаны перспективные материалы для комплексного решения задачи автономного энергообеспечения объектов на основе водородных технологий. Разработка включает в себя материалы и устройства для обратимого запасания и длительного хранения высокочистого водорода, мембранные и каталитические материалы для топливных элементов, периферийные измерительные устройства.
Среди них — водородно-воздушные топливные элементы с протонообменной мембраной и особой конструкцией мембранно-электродных блоков.
Основные достоинства топливных элементов:- работают в естественных земных условиях без гидро-/термостатирования;
- запускаются от –40°С без электроподогрева;
- выдерживают более 10 000 запусков с отрицательных температур;
- высокий КПД, низкое тепловыделение;
- надёжность, длительный срок службы.
Как сообщается, разработка инновационной топливной системы для беспилотника выполнена в партнёрстве с Центральным институтом авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ) и Объединённой авиастроительной корпорацией (ОАК).
В создании топливных элементов приняли участие ООО «Эй Ти Энерджи», ООО «АФМ-серверс» и ЗАО «Аэрокон».
«Серию испытаний проводили в подмосковной Черноголовке больше года — с марта 2015 по апрель 2016 года, — рассказал исполнительный директор фирмы НЕЛК Игорь Василевский. — Водородно-воздушные топливные элементы отечественной разработки позволяют делать рекордный налёт в условиях холодов российской зимы, а также высокой влажности».
Абсолютный мировой рекорд по длительности непрерывного полёта для мультироторного беспилотника принадлежит канадской компании EnergyOr. В июне 2015 года её коптер на водородном топливе продержался в воздухе 3 часа 43 минуты и 48 секунд. Но рекорд был установлен в ангаре, при этом коптер не летал, а только оторвался от поверхности на полтора метра и завис.
В отличие от него, испытания октакоптера НЕЛК проводились под открытым небом.
«Коптер летал в условиях порывистого ветра и временами под дождём, — рассказал руководитель лаборатории ионики твёрдого тела ИПХФ РАН Юрий Добровольский. — При этом менялись режимы полёта — автопилот и управляемый, коптер менял высоту и передавал на землю изображения и видео. А в тепличных условиях он должен был летать, по нашим расчетам, порядка 4 часов 20 минут».
Эксперты считают, что создание топливных элементов такой высокой ёмкости — «важный шаг не только для беспилотной авиации, но и других отраслей промышленности — робототехники, автомобилестроения, связи и коммуникаций».
Комментарии (63)
eMarchenko
22.04.2016 15:38+4Почему не проверили в тепличных условиях-то? казалось бы, с этого надо начинать тестовые полеты…
ChaplygiN
22.04.2016 16:01+1А смысл? Это устройство не предназначено для использования в закрытых помещениях.
ChaplygiN
22.04.2016 16:14А какой в этом смысл? Это будет рекорд ради рекорда, всё равно, что тестировать вездеход на взлётно-посадочной полосе. Думаю, что тесты в закрытых помещениях могли иметь место, но для предварительного тестирования элементов управления и всех остальных систем, не более того.
bormotov
22.04.2016 16:36+5смысл в том, что бы результаты были более сравнимые с другими.
Опять-же, «цена вопроса» — пять часов и заправка водородом? Неужели это так сложно?ChaplygiN
22.04.2016 17:53А кто сказал, что канадский метод сравнения правильный? Может быть это канадцам нужно переделывать испытания (а это так и есть скорее всего)
bormotov
22.04.2016 18:12+4Вы понимаете разницу между «правильный» и «одинаковый» (в смысле одинаковые условия)?
Может и канадцам нужно, не суть.
Но думать за других — попусту тратить время.
Я вижу ситуацию так:
Есть опубликованная методика и условия испытаний (закрытый ангар, 1.5м высоты), есть результат измерений некого показателя.
Если мне, не сложно (не дорого) повторить опыт, в тех-же условиях, и точно так же измерить показатель — есть смысл это сделать, и посмотреть.
Это элементарное любопытство. А уж если я уверен, что у меня результат лучше — так темболее есть смысл.
А вот потом, отдельным пунктом, можно
— сделать анализ методики
— пояснить, где эта методика дает погрешность, и так далее
— выдать свою методику, и свой результат по своей методике
ChaplygiN
22.04.2016 18:42Неудивительно, что люди ведутся на «больше ядер, больше мегагерцОв, больше гЕгабайтов»". Ведь главное — сравнить, а что там за метод и нужен ли он вообще это дело двадцатое
ChaplygiN
22.04.2016 18:53-3«Но думать за других — попусту тратить время»
Интересно, а что вы делаете, когда обсуждаете и критикуете чужие методы? Люди подумали сами за себя и сами сделали и тут вы начали за них думать. То не так, это не так
Vlad_Hm
22.04.2016 20:22+2Канадский метод более корректный для перекрёстного сравнения.
Ограничение сложноописываемых и неформализуемых параметров позволяет конкурентам повторять условия теста и получать более корректное сравнение.
Если вы хотите устроить тест-драйв с дополнительными параметрами — их тоже нужно формализовать.
А просто сказать — «дон летает на открытом воздухе, с ветром и дождём», да потом ещё и выдать, что без ветра он продержался бы 4 часа 20 минут — у меня сразу возникли вопросы, какой они методикой пользовались для столь точного вычисления затрат на парирование естественных условий? Я вот таких не знаю, там всё плюс-минус на фазу Луны.
BelBES
22.04.2016 21:54-1Согласен. Если уж тестировать аппратаы, например, под воздействие встречного ветра, то замеры стоит проводить на спец. стендах с регулируемым воздушным потоком, а не на заднем дворе своей дачи рекорды замерять...
Dum_spiro_spero
23.04.2016 12:31Я думаю в ангаре было неинтересно. Емкость элемента/мощность известна, скорость/график разряда тоже — поэтому посчитать сколько дрон провисит спокойно в воздухе достаточно просто.
Единственно — стоило побить рекорд канадцев для рекламы, но такой задачи (пиара) видимо не ставилось.
Теперь по поводу водородных технологий вообще — соседняя лаборатория плотно ими занимается и это некие наработки на будущее. Там методы очистки и хранения водорода, топливные элементы, и т.п. Вопрос откуда возьмется водород — не рассматривается.
eMarchenko
22.04.2016 17:10>> В ходе испытаний беспилотник продержался в воздухе 3 часа 10 минут — это новый мировой рекорд по продолжительности полёта на открытых пространствах среди мультироторных беспилотников.
А это чем не «рекорд ради рекорда»?ChaplygiN
22.04.2016 17:54Предложи лучший и главное более соответствующий задачам аппарата способ тестирования, тогда поговорим
eMarchenko
22.04.2016 20:09Нужен комплекс испытаний. Например
– ангар с воздухом при нормальных условиях, висеть (удерживать положение) на высоте 1.5 метров (с такой-то допустимой погрешностью по высоте/положению)
– сложный маршрут с изменениями высоты/скорости/направления, возможно с регламентированными непостоянными окружающими условиями (температура/ветер/осадки/...), задача нарезать максимальное количество циклов на одной зарядке.
Главное требование к тестам – воспроизводимость, потом уже приближенность к реальным условиям.
Это если мы хотим обоснованно меряться, а не просто пиариться.ChaplygiN
23.04.2016 10:47это мне напоминает измерение «попугаев» в тестах CPU/GPU. Как экстраполировать этот тест или количество намеренных производителем терафлопов у видеокарты в реальных условиях никто сказать не может, но все делают, так как люди не в теме могут повестись. Я например это тесты вообще не смотрю, так как CPU/GPU выполняют не тестовые, а реальные задачи, и смотреть надо на тесты в играх и реальных приложениях
xMushroom
23.04.2016 15:00«Попугаи» дают грубую, но быструю оценку. В реальных тестах много других факторов: установки качества, система для тестирования (процессор, память и т.д.), оптимизация игры под конкретные видеокарты и т.д. Поэтому сравнивать нужно внимательно. «Попугаи» же все сделаны (или, по крайней мере, должны быть сделаны) так, чтобы исключить влияние остальных факторов.
ChaplygiN
23.04.2016 15:57По этому поводу у меня тоже есть вопрос почему видеокарты принято тестировать на каких-нибудь шестиядерных i7 с разгоном до 4,6 ГГц и 32 Гб памяти. Вот у меня допустим условно как у всех i3 и 4 Гб оперативной памяти, ну и кой чёрт мне такой тест?
xMushroom
23.04.2016 16:30Чтобы исключить процессор как узкое место. То есть, условно, если тестировать на i3, то GeForce 970 и GeForce Titan X дадут одинаковый FPS. Не из-за того, что они одинаковые, а из-за того, что игре будет не хватать «мощности» процессора. С памятью то же самое.
Конфигураций (процессор + видео + память) возможных миллион, все не протестируешь, поэтому все выбирается отдельно. По тестам видеокарты выбираем видеокарты, по тестам «процессорозависимости» подбираем процессор, и т.д.ChaplygiN
23.04.2016 17:41это всё понятно. Но у кого реально есть шестиядерный i7 и 32 Гб оперативки с гигансткой частотой? Почечается, что на деле из этих тестов невозможно узнать какая видеокарта подходит под i3, а какая будет лишней тратой денег. Ну и в чём тогда смысл? То же самое с процессорами — берут какой-нибудь пентиум и к нему в пару титан. Вот если бы брали условно пентиум, i3, i5 и i7 и смотрели какую видеокарту они не лимитируют — вот это бы имело смысл. А то создаётся впечатление, что тесты сделаны не для потребителя, а для производителя, желающего узнать ничего не имеющие с реальностью максимальные возможности чипов.
xMushroom
23.04.2016 20:04Смысл такой: если, скажем, в игре X Пентиум с Титаном выдают 50 FPS, это значит, что Пентиум способен выдать в этой игре не больше 50 ФПС (явно не Титан в этой паре ограничивает). То же самое — если видеокарта Y в той же игре с 6-ядерником дает 40 ФПС, то это предел видеокарты. Теперь берем обе эти цифры и понимаем, что конфигурация из Пентиум + Y выдаст нам в этой игре 40 ФПС, причем узким местом будет видео. Как-то так. Это не 100% верно, есть нюансы, но это очень хорошее приближение.
А то, что вы хотите, невозможно — слишком много возможных комбинаций видеокарт и процессоров, никто столько тестов провести не сможет.ChaplygiN
23.04.2016 20:16да можно было бы провести запросто. Это вообще элементарно в сравнении с тем, что тут предлагали для мультикоптеров
ChaplygiN
23.04.2016 22:26Всё таки тут очень много но. А вдруг дело в опертивной памяти, скажем, дай шестиядернику 4 Гб и он захлебнётся. Тут курочка по зёрнышку, а в итоге здравствуй -25 фпс. По крайней мере я в своей практике очень редко сталкивался с совпадением того, что я читал в тестах с тем, что я реально получал. А я выбираю очень тщательно, что уж говорить о большинстве. Вот как вы думаете, если бы сайт, исследующий взаимодополняемость семеств процессоров и видеокарт с обоснованиями существовал, он бы бы популярен?
Вообще это конечно всё мои предположения и субъективный опыт, вполне возможно, что вы близки к истине. Но это натолкнуло меня на мысль провести оценку точности тестов а-ля оверлокерз.ру или 3дньюс. Может быть как-нибудь всё это выльется в материал для гиктаймс))xMushroom
24.04.2016 00:34С оперативкой, к счастью, все гораздо проще. Она не зависит ни от процессора, ни от видео, а только от конкретной игры, точнее, от объема, которой игре нужен. Если хватает, оперативка ФПС практически не ограничивает, если не хватает, то все плохо вне зависимости от остальной конфигурации.
Сайт был бы популярен, но работа титаническая.
Попробуйте, будет интересно почитать. :)
ChaplygiN
23.04.2016 19:39Ну да, тест видеокарт проводится при по сути несуществующей модели процессора, а тест на процессорозависимость это установка пентиума и титана в одном корпусе. Вот только владельцу Pentium, i3, i5, неразогнанных 4ядерных i7 и всей линейки процессоров AMD эти тесты не дают абсолютно никакой информации касательно того, какая видеокарта ПОДХОДИТ ИХ ПРОЦЕССОРУ. Эти тесты меряют максимальную производительность, но для потребителей они абсолютно бесполезны
vasimv
22.04.2016 19:07Запускать большие коптеры в помещениях — довольно сложная процедура, если нет настроенных оптических/ультразвуковых датчиков положения. Да и с ними — нужно довольно большое и пустое помещение.
eMarchenko
22.04.2016 20:13Спасибо. Было бы интересно интересно сравнить практические результаты с расчетами и с результатом канадского «конкурента»
Artyom_Shegeda
23.04.2016 01:21прочные шнурки, удерживающие летательный аппарат в определённом месте, никто не запрещал.
vasimv
23.04.2016 03:43-1Это очень плохая идея, привязывать коптер. Либо намотает на винты и устроит крушение, либо будет дергать и перекашивать коптер так, что тоже устроит крушение.
alexover
22.04.2016 15:38+1Элементы питания, по моему мнению, давно стали слабым местом почти всех портативных устройств. Надеюсь это шаг вперед
impetus
22.04.2016 17:34+5«Элементы питания» ВСЮ ИСТОРИЮ — самое узкое место всех-всех мобильных устройств, даже если таковым считать лошадь или самого человека. Даже не так — «всю эволюцию»
sergiy2303
22.04.2016 16:22Интересная у него конструкция. По 2 пропеллера и возможно двигателя, на каждой руке.
fugasio
22.04.2016 21:53Это так, 8 двигателей, 8 винтов, называется X8-схема расположения, во всяком случае у DJI
aydahar
22.04.2016 16:45Было бы интересно применить эту технологию для небольших электро-самолётов, которые уже летают на литиевых АКБ (правда пока недалеко).
kraidiky
22.04.2016 16:53+1Прям вижу беспилотника-рекордсмена с водородным пузырём сверху, генерирующим дополнительную подъёмную силу. :) Дережаблевкртолёт замкнутого цикла. :)
Mad__Max
25.04.2016 17:43Ха, это будет 1й в истории летальный аппарат, который по мере полета и расходования топлива будет постепенно становиться не легче как все существующие сейчас, а наоборот тяжелее.
potan
22.04.2016 16:59+1А что значит «топливных элементов такой высокой ёмкости»? Вроде топливо для них отдельно храниться в емкости, которая от самого топливного элемента не зависит.
soniq
22.04.2016 18:29-1Водородные топливные элементы содержат водород внутри. В этом и смысл, что они могут хранить больше водорода на объем (или массу) элемента. А эффективная емкость отдельной емкости с водородом будет очень маленькой.
SPBNike
22.04.2016 21:58Думаю, что речь идёт про энергетическую ёмкость. Т.е. они выдают больше электричества, чем Li-Io аккумуляторы.
SvSh123
26.04.2016 09:19Оговорочка. Имелась в виду удельная мощность, скорей всего.
«Ёмкость» ТЭ ограничена только емкостью топливного бака.
stanislavskijvlad
22.04.2016 20:55«а) экологически чистое и очень энергозатратное, сиречь, электролиз»
бензин тоже можно было бы сделать таким, чтоб не наносить вреда окружающей среде.
достаточно из выхлопной трубы сделать скруббер.
почему никто не догадался обогащать выхлопы 80%-смесью кислорода.
Mixim333
23.04.2016 17:22Искренне: очень рад за сотрудников ИПХВ и разработчиков этого октакоптера! Если кто-то из них будет читать мой пост, то желаю Вам дальнейших успехов и выхода на международный рынок портативных летательных аппаратов.
BelBES
Интересно, какова стоимость одного полета...
SvSh123
Судя по ценам на тех. газы — не дороже поездки на метро.
DrPass
Учитывая, что стоимость баллона водорода сейчас в несколько раз выше, чем бочки бензина аналогичной энергоёмкости, цена так себе.
А есть и другой момент: производство водорода бывает нескольких типов:
а) экологически чистое и очень энергозатратное, сиречь, электролиз
а) недорогое, из тех же самых углеводородов, с побочным продуктом в виде углекислого газа. И знаете, обычный ДВС будет несколько экологичнее, чем водородный девайс на таком водороде.
Gorthauer87
Давно вы видели мультикоптеры на бензине? Насколько я помню, с ними проблем вагон из за невозможности винты синхронизировать без сложной механики.
https://geektimes.ru/post/252070/
DrPass
Я не видел мультикоптер на бензине, но «мультикоптер» — это же не самоцель. На бензине есть много чего другого летающего ничуть не хуже мультикоптера. Задача ведь обычно звучит не как «сделать мультикоптер, летающий несколько часов», а «сделать беспилотный летательный аппарат с возможностью вертикального взлета и посадки, с такой-то грузоподъемностью и таким-то радиусом действия». И мне кажется, что с бензиновым двигателем эта задача также отлично решается. Я, например, в упор не понимаю, почему многие называют в качестве недостатка вертолётов автоматы перекоса. Эта штука по конструкции проще, чем, например, автомобильная коробка передач.
vasimv
Тут проблема в том, что автомат перекоса вместе с лопастями зарезервировать в принципе невозможно. Сломается оно (а нагрузки испытывает очень серьезные) — упадет. И ограничений много (типа центр масс примерно всегда в одном месте, в коптерах же его можно куда угодно перемещать, лишь бы запас по подъемной силе в соответствующем месте был), то есть конструирование фюзеляжа и подвеска груза — ответственные мероприятия, тогда как коптеру достаточно просто прочность каркасу и подвесу обеспечить. Маневренность хуже (спорный момент, разумеется, но фактом является то, что маневренный коптер сделать гораздо проще маневренного вертолета).
Мультикоптеры на бензине безусловно существуют — https://geektimes.ru/post/252070, но дальше экспериментальных моделей — пока не пошло.
soniq
Странно, почему никто не догадался использовать бензиновый генератор как источник энергии, а дальше уже по традиционной электрической схеме?
cyberly
Я думаю, каждый, кто догадался, посчитал примерно массу, сравнил с другими вариантами и на этом успокоился.
Grox
Коротко: генератор малой массы не выдаёт нужную силу тока, т.е. даёт во много раз меньшую, чем нужно для полёта.
ClearAirTurbulence
Есть БЛА гибридной схемы с генератором на классическом топливе (правда, не бензине, а авиационном керосине) и электродвигателями. DARPA как раз такой испытывали недавно.
black_semargl
Ну так сложная механика сейчас заменяется силовой электроникой, и всё ОК.
Хотя конечно из-за того что не топливный элемент а обычный ДВС с КПД максимум 30-40% больше часа вряд ли сможет летать
Bot_0002
Только топливный элемент стоит как «истребитель»
impetus
и ресурс имеет очень небольшой. Точнее его ресурс зависит т чистоты газа и баланс стоимостей «ресур ТЭ» / «цена очистки газа» там как ни крути — дорого выходит.
Foolleren
водород очень просто очищать — нужна платиновая мембрана через которую пройти может только водород
Sleepwalker_ua
И для этого нам пригодятся платиновые астероиды, обсуждаемые днем ранее :)