پرنده خورشیدی بی سرنشین ایر استراتو

روند توسعه

در ابتدا، به دنبال یافتن جایگزینی برای بالون‌های stratospheric، که در مأموریت‌هایی مانند برنامه ExoMars استفاده شده بودند، طرح‌های اولین نمونه airstarto ریخته شد و نخستین خروجی آن در تاریخ ۱۰ فوریه ۲۰۱۴ بود. به دنبال گترش نمونه اولیه، در فاز بعدی یک سیستم تعلیق به آن اضافه شد و تعداد موتورها از دو به چهار افزایش یافت.
در آزمایش‌های بعدی نمونه اولیه، مشحص شد که چرخدنده مخصوص سیستم تعلیق برای زمان فرود دچار نقص شده‌است و بازتاب این موضوع در نشریات و خبرگزاری‌ها باعث شد تا ARCA تصمصم بگیرد به مدت نه ماه بدون پوشش خبری پروژه، به توسعه و بهبود طراحی خود بپردازد. بالاخره در تاریخ ۱۰ نوامبر، یک ویدئو ی کوتاه از این هواپیما در حال پرواز با دو نمونه رنگ زرد و قرمز در رسانه‌ها منتشر گردید.

طراحی

بدنه هواپیما تماماً از کامپوزیت ساخته شده‌است که این امکان را می‌دهد تا آنتن رادیویی هواپیما، کاملاً در درون بدنه قرار بگیرد که این مزیت مهم این ساختار است. در زیر دوبال و در قسمت تحتانی بدنه، دو درگیر شونده برای سرخوردن و سوار شدن بر ریل‌های دو طرف منجنیق پرتاب تعبیه شده‌است. همچنین درگیر شوندهٔ دیگری در زیر قسمت جلویی بدنه نصب گردیده است که هواپیما را به ریل میانی منجنیق پرتاب مقید می‌سازد. در نهایت دو ترمز نیز در دو انتهای بال نصب شده‌اند. محفظه در بردارنده چتر نجات نیز در قسمت جلویی بدنه قرار گرفته‌است و این امکان را می‌دهد تا چتر نجات در موارد اضطراری و در هنگام فرود مورد استفاده قرار بگیرد.
در مدل نهایی هواپیما، شش موتور الکتریکی بر روی دو بال تعبیه شده‌است که در مجموع نیروی پیشبرنده‌ای معادل با ۲۵۰ پوند ایجاد می‌کنند. بعد از برخاستن پرنده، در صورتی که هواپیما به ارتفاع مورد نظر رسیده باشد، سیستم کنترلی موتورهای اضافه را خاموش خواهد کرد و می‌تواند با حداقل دو موتور در آسمان به پیشروی ادامه دهد. با وجودیکه انرژی تویدی باتری‌ها همواره ثابت می‌ماند، با افزایش ارتفاع هواپیما از اثرگذاری نیروی پیشبرنده تولیدی توسط پروانه‌ها کاسته می‌شود اما با این وجود موتورها همچنان قادر هستند تا سرعت رو به جلویی برابر با ۱۵۲ کیلومتر در ساعت برای نمونه کاووش گر و ۱۰۰ کیلومتر در ساعت برای نمونه پیشگام را فراهم آورد. همچنینطراحی سیستم تولیدکننده انرژی به گونه‌ای انجام شده‌است که در طول روز انرژی مورد نیاز هواپیما توسط صفحه‌های خورشیدی تأمین بگردد و در طول شب از انرژی ذخیره شده در باتری استفاد شود و باتری‌ها نیز در طول روز شارژ می‌گردند. صفحه‌های خورشیدی نصب شده قادر هستند توانی معادل با ۲۸۰۰ وات برای مدل کاووش گر و ۱۸۰۰ وات برای مدل پیشگام ایجاد بکنند.

کنترل پرواز

این پرنده به سیستم خلبان خودکار و سیستم پایداری اینرسی پرواز مجهز می‌باشد. همچنین دستگاه فرستنده گیرنده GSM آن به گونه‌ای طراحی شده‌است که قابلیت کار در نسل بعدی سیستم حمل و نقل هوایی ایالات متحده را با مجهز شدن به سامانه ADS-B دارا باشد. کنترل این پرنده، از هرجایی که ارتباطات GSM وجود داشته باشد از طریق اینترنت میسر است و همچنین در دیگر نقاطی که این ارتباط فراهم نباشد از طریق ماهواره می‌توان آن را کنترل نمود. اگر ارتباط هواپیما با کنترل کنندگان به هر دلیلی قطع بشود، سیستم خلبان خودکار از ورود هواپیما به محدوده‌های غیرمجاز جلوگیری کرده و سپس تلاش خواهد کرد تا با تیم پشتیبانی ARCA تماس برقرار نماید و از آن‌ها درخواست کمک بکند. همچنین در صورتی که نتواند با تیم پشتیبانی ارتباط برقرار نماید با باز کردن چتر نجات، اقدام به نشاندن پرنده در نقاط مجاز از پیش تعیین شده می‌نماید. از دیگر عملکردهای سیستم خلبان خودکار، عکس برداری از نقاط مشخص از پیش تعریف شده برای یک مدت زمان مشخص در غیاب نبود ارتباط با مرکز کنترل می‌باشد. لازم است ذکر شود که ارتباط پرنده با مرکز کنترل بر روی زمین، با سیستم کدگذاری AES256 رمزگذاری شده‌است تا قابل شنیده شدن نباشد.

پرتاب‌کننده پنوماتیکی

در هر دو مدل این پرنده از یک سیستم پرتاب با هوای فشرده بهره گرفته شده‌است. پیستون پنوماتیکی داخلی این سیستم قادر به ایجاد نیرویی برابر با ۲۲۰۰ پوند می‌باشد که می‌تواند هواپیما را در کسری از ثانیه به جلو به پیش براند. این پرتاب‌کننده برای داشتن دو ویژگی استحکام و سبکی به‌طور همزمان، از مواد کامپوزیتی ساخته شده‌است و از یک کمپرسور قوی که با منبع برق خارجی کار می‌کند بهره می‌گیرد.

چتر نجات

چتر نجات بکار گرفته شده در این پرنده، قطری برابر با ۱۳ متر داشته و در یک محفظه در بدنه هواپیما تعبیه شده‌است. این چتر نجات این امکان را می‌دهد که مستقل از نیاز به زمین فرود در هر سطحی هواپیما را فرود بیاورد و همچنین به آسانی باز یا برای استفاده مجدد بسته می‌شود.

صفحه‌های خورشیدی

موتورهای الکتریکی، علاوه بر استفاده از توان باتری‌های داخلی از انرژی تولیدی آرایه‌ای از سلول‌های خورشیدی نیز بهره می‌برند. باتری‌ها در طول روز توسط برق خورشیدی شارژ می‌گردند و در طول شب امکان پرواز را به هواپیما می‌دهند. در نیجه طول مدت پروازی برابر با ۱۲ ساعت برای این پرنده امکان‌پذیر شده‌است اما اگر به مدت زمان بیشتری نیاز باشد می‌توان نمونهٔ هایبرید این پرنده را سفارش داد که از یک ژنراتور برق تعبیه شده در درون هواپیما بهره می‌برد.