Έρευνα του Γενικού Τμήματος του Ε.Κ.Π.Α. στο πεδίο των Συστημάτων μη Επανδρωμένων Αεροσκαφών (UAS)

Έρευνα σε επίπεδο διδακτορικών σπουδών πραγματοποιείται από τον υποψήφιο διδάκτορα του Γενικού Τμήματος του Ε.Κ.Π.Α. κ. Καπούλα Κ. Ιωάννη, στο επίκαιρο πεδίο των Συστημάτων μη Επανδρωμένων Αεροσκαφών (Unmanned Aircraft Systems or UAS).

Η Τριμελής Συμβουλευτική Επιτροπή συγκροτήθηκε με επιβλέποντα τον κ. Ιωάννη Σταθαρά, καθηγητή του Γενικού Τμήματος του Ε.Κ.Π.Α. και μέλη τους κ. Αντώνιο Μπαλντούκα, καθηγητή του Γενικού Τμήματος του Ε.Κ.Π.Α. και κ. Αντώνιο Χατζηευφραιμίδη, καθηγητή του Τμήματος Αεροδιαστημικής Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ε.Κ.Π.Α.

Κύριος σκοπός της έρευνας είναι η μελέτη και υλοποίηση Συστήματος Μη Επανδρωμένου Αεροσκάφους (UAS) Σταθερής Πτέρυγας & Ταχείας Ανάπτυξης  για εφαρμογές ασφάλειας, επιτήρησης και αναγνώρισης.

Πέραν της χρησιμότητας που μπορεί να τύχει το προτεινόμενο σύστημα σε εφαρμογές ασφάλειας, επιτήρησης και αναγνώρισης, ο ανοιχτός χαρακτήρας της μελέτης θα επιτρέπει την αξιοποίηση της μεθοδολογίας και των παραγόμενων λογισμικών, για την αναπαραγωγή, προσαρμογή ή εξέλιξη του υπό μελέτη συστήματος ή άλλων παρόμοιων συστημάτων.

Το SUAV (Small UAV) «Ευκλείδης» θα έχει εκπέτασμα 2m, μέγιστη μάζα απογείωσης MTOM περί τα 2Kg και θα φέρει ηλεκτρικό κινητήρα. Όλο το σύστημα (UAV & Σταθμός Ελέγχου Εδάφους (GCS)) , σχεδιάζεται ώστε να αποτελείται από αποσπώμενα μέρη ώστε να είναι σε θέση να μεταφέρεται εύκολα και να αναπτύσσεται σε σύντομο χρόνο σε όποιο πεδίο απαιτείται. Επιχειρησιακό πλεονέκτημα αποτελεί το γεγονός ότι δεν θα χρειάζεται αεροδιάδρομος για την απογείωση και την προσγείωση, καθώς αυτές θα πραγματοποιούνται με εκτόξευση από το χέρι (hand launch) και προσγείωση με την κοιλιά (belly landing), αντίστοιχα.

Με τη βοήθεια του ωφέλιμου φορτίου του, που θα αποτελείται από συστήματα καμερών, θα μπορεί να αναμεταδίδει εικόνα σε πραγματικό χρόνο στο χειριστή του. Ο χειριστής θα μπορεί να το τηλεκατευθύνει διαμέσου της εικόνας  που μεταδίδει προς αυτόν το όχημα, ή να το προγραμματίζει ώστε να πλοηγηθεί με τη βοήθεια συστήματος αυτόματου πιλότου.

Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά, συμβάλλουν προς την αξιοποίηση του συστήματος σε επίκαιρες για τη χώρα μας αποστολές όπως:

1. Επιτήρησης των συνόρων
2. Δασικών πυρκαγιών

Έως τώρα έχει ολοκληρωθεί  η φάση εννοιολογικoύ (ή τυπικού) σχεδιασμού, (conceptual design phase) και η φάση προκαταρκτικού σχεδιασμού (preliminary design phase) και η έρευνα εισέρχεται στη φάση του λεπτομερούς σχεδιασμού (detail design phase) για το αερόχημα.

Πραγματοποιήθηκε μία εκτενής πρωτότυπη μελέτη στο πεδίο των Low Reynolds Number αεροτομών, τα αποτελέσματα της οποίας χρησιμοποιήθηκαν στο UAS Ευκλείδης, αλλά αποτελούν ταυτόχρονα και σημείο αναφοράς για οποιαδήποτε ανάπτυξη παρόμοιου συστήματος στο μέλλον.

Λόγω της πολυεπιστημονικής (multidisciplinary) φύσης του αντικειμένου, αναπτύσσονται όπου είναι εφικτό λογισμικά, τα οποία βοηθούν τον σχεδιαστή αεροσκαφών να φέρνει εις πέρας τους υπολογισμούς του, γρήγορα και εύκολα, στα διάφορα στάδια του σχεδιασμού αεροσκαφών. 

Την παρούσα χρονική στιγμή η έρευνα επικεντρώνεται σε μελέτες προσομοίωσης της στατικής και δυναμικής ευστάθειας του οχήματος, καθώς και σε μελέτες σχετικές με τον έλεγχο (control).

Μία κατασκευαστική πρωτοτυπία για τα Ελληνικά δεδομένα, η οποία φιλοδοξείται να εφαρμοστεί  στο σύστημα Ευκλείδης, είναι η πλήρης δομική κατασκευή του με την σύγχρονη μέθοδο του 3D Printing, με τη χρήση εκτυπώσιμων υλικών χαμηλής πυκνότητας. Η μέθοδος αυτή προσφέρει το πλεονέκτημα της ακριβούς αναπαραγωγής της σχεδιαζόμενης δομής στο τελικό προϊόν, γρήγορα και εύκολα, χωρίς γεωμετρικά και δομικά σφάλματα που οφείλονται στον ανθρώπινο παράγοντα.

Στην παραπάνω εικόνα φαίνεται ένα τμήμα πτέρυγας του α/φους διαστάσεων 20X20cm του οποίου η μάζα είναι μόλις 36g. . Η παραδοσιακή δομή με ribs έχει αντικατασταθεί από ένα συσσωματωμένο με το skin χωροδικτύωμα.

Κύρια υπολειπόμενα βήματα προς την υλοποίηση του συστήματος αποτελούν:

1. Ολοκλήρωση της ανάπτυξης ενός προσομοιωτή πτήσεως του οχήματος (simulator), με σκοπό την πρόβλεψη της πτητικής συμπεριφοράς του, αλλά και την εκπαίδευση των χειριστών του
2. Εκλογή, δοκιμές και παραμετροποίηση του hardware του συστήματος
3. Δομικές μελέτες
4. Τηλεπικοινωνιακές μελέτες
5. Σχεδιασμός και υλοποίηση του Σταθμού Ελέγχου Εδάφους (GCS)
6. Πτητικές δοκιμές

Κάποια στιγμιότυπα από ένα simulator με τον Ευκλείδη, φαίνονται στο video που ακολουθεί. Αυτό είναι σε πολύ πρώιμο στάδιο ακόμα.  Στις αρχές φθινοπώρου όταν θα αρχίσουν οι δοκιμές επί του πεδίου, θα έχουμε την ευκαιρία να δούμε ρεαλιστικά στιγμιότυπα.

Το βίντεο βρίσκεται στο σύνδεσμο: