General Atomics Altus

The General Atomics Altus is an unmanned aerial vehicle, designed for scientific research, built by General Atomics Aeronautical Systems (GA-ASI).^[1]

The Altus (the name is Latin for "high") is a civil variant of the GNAT-750 and MQ-1 Predator. Although similar in appearance, the Altus has a slightly longer wingspan and is designed to carry atmospheric sampling and other instruments for civilian scientific research missions in place of the military reconnaissance equipment carried by the Predators. It can carry up to 330 lb of sensors and other scientific instruments in a nose-mounted payload compartment, a location designed to allow air being sampled by the sensors to be undisturbed by heat or pollutants from engine exhaust. Power is provided by a four-cylinder Rotax 912 gasoline engine with additional airflow provided by a turbocharger built by Thermo-Mechanical Systems., Inc., of Canoga Park, CA.^[2]

GA-ASI has built two Altus aircraft to date: the Altus I, equipped with a single-stage turbocharger, for the Naval Postgraduate School, and the Altus II, with a two-stage turbocharger, for NASA under the ERAST Project.

The Altus I, completed in early 1997, flew a series of development flights at Dryden Flight Research Center in August 1997. Those test flights were designed to demonstrate the ability of the experimental craft to cruise at altitudes above 40,000 feet for sustained durations. On its final flight August 15, the Altus I reached an altitude of 43,500 feet, a record for a remotely operated aircraft powered by a piston engine augmented with a single-stage turbocharger.^[3]

There were two primary goals for the Altus II development: to be a testbed for performance and propulsion concepts leading to the development of future remotely piloted or autonomous aircraft designed for high-altitude science missions and to evaluate its practicality for use as an airborne platform for such missions. The Altus II vehicle was used to verify technologies that will lead to a long-duration (12 to 72 hours), high-altitude vehicle capable of carrying a 330-pound science payload. The efforts include work on engine integration, flight operations techniques and procedures, lightweight structures, science payload integration, and science mission demonstration.^[2]

أجرت طائرة ألتوس 2، وهي أول طائرة من بين الطائرتين اللتين تم إنجازهما، رحلتها الأولى في 1 مايو 1996. وبفضل محركها المُعزز في البداية بشاحن توربيني أحادي المرحلة، وصلت ألتوس 2 إلى ارتفاع 37,000  قدم خلال سلسلة رحلاتها التطويرية الأولى في درايدن في أغسطس 1996. وفي أكتوبر من ذلك العام، شاركت ألتوس 2 في دراسة قياس الإشعاع الجوي (ARM-UAV) في أوكلاهوما، والتي أجرتها مختبرات سانديا الوطنية لصالح وزارة الطاقة. وخلال تلك الرحلات، سجلت ألتوس 2 رقماً قياسياً في مدة التحليق الفردي للطائرات المُسيّرة عن بُعد، حيث تجاوزت 26 ساعة. وفي أكتوبر 1996 أيضاً، سجلت ألتوس 2 رقماً قياسياً في مدة التحليق للطائرات المُسيّرة التي تحمل حمولات علمية، حيث أمضت أكثر من 24 ساعة على الارتفاع المطلوب خلال دراسة ARM-UAV.

بعد إجراء تعديلات وتحسينات كبيرة، شملت تركيب شاحن توربيني ثنائي المراحل بدلاً من وحدته الأصلية أحادية المرحلة، وخزان وقود أكبر، وزيادة سعة التبريد البيني، عادت طائرة ألتوس 2 إلى حالة الطيران في صيف عام 1998. كان الهدف من رحلاتها التجريبية التطويرية هو تحقيق أحد أهم معايير الأداء من المستوى الثاني ضمن برنامج ERAST التابع لناسا: تحليق طائرة تعمل بمحرك مكبسي تعمل بالبنزين، ويتم التحكم بها عن بُعد، لعدة ساعات على ارتفاع 60,000 قدم أو ما يقاربها. في 5 مارس 1999، حافظت ألتوس 2 على تحليقها على ارتفاع 55,000 قدم أو أعلى لمدة ثلاث ساعات، ووصلت إلى أقصى ارتفاع للكثافة يبلغ 57,300 قدم خلال المهمة. ^{[ 4 ]}

في وقت لاحق من ذلك الربيع، نفّذت طائرة ألتوس 2 سلسلة أخرى من مهمات الطائرات المسيّرة المزودة بأجهزة استشعار. وتمّ تسجيل خصائص يصعب قياسها لسحب السمحاق العالية ، والتي قد تؤثر على ظاهرة الاحتباس الحراري، باستخدام أجهزة مصممة خصيصًا لهذا الغرض، وذلك أثناء تحليق ألتوس على ارتفاع 50,000 قدم قبالة جزيرة كاواي في هاواي . تعكس السحب الطاقة الشمسية الواردة إلى الفضاء، وتمتصّ في الوقت نفسه الإشعاع الحراري طويل الموجة من سطح الأرض، مما يحافظ على تلك الحرارة في الغلاف الجوي. وستساعد البيانات المستقاة من هذه الدراسة العلماء على فهم أفضل لكيفية عمل هذين الدورين المزدوجين للسحب في عكس وامتصاص الطاقة الشمسية، وبناء نماذج مناخية عالمية أكثر دقة .

في سبتمبر 2001، استُخدمت طائرة ألتوس 2 بدون طيار كمنصة تجريبية لعرض قدرات الاستشعار والتصوير عن بُعد، والتي تُمكّن من رصد البؤر الساخنة في حرائق الغابات ونقل البيانات في الوقت الفعلي تقريبًا عبر الإنترنت إلى قادة فرق الإطفاء. وقد أُجريت هذه التجربة، بقيادة مركز أبحاث ناسا أميس ، فوق منشأة التطوير التابعة لشركة GA-ASI في إل ميراج، كاليفورنيا، جنوب كاليفورنيا.

في صيف عام ٢٠٠٢، مثّل القمر الصناعي ألتوس ٢ منصةً جويةً لدراسة ألتوس لكهربة السحب الركامية (ACES)، بقيادة الدكتور ريتشارد ج. بليكيسلي من مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا . ركّزت تجربة ACES على جمع القياسات الكهربائية والمغناطيسية والبصرية للعواصف الرعدية. ستساعد البيانات التي جُمعت العلماء على فهم تطور العواصف الرعدية ودورات حياتها، مما قد يُتيح لخبراء الأرصاد الجوية التنبؤ بدقة أكبر بموعد وصول العواصف المدمرة.

• في الخامس من سبتمبر عام 1996، حقق ألتوس أفضل إنجاز شخصي له بالوصول إلى ارتفاع 37000 قدم لأكثر من ساعتين.
• أكتوبر 1996: سجلت شركة ألتوس رقماً قياسياً في التحمل للطائرات بدون طيار التي تحمل حمولات علمية في رحلة استغرقت 26 ساعة.
• صيف عام 1997: وصل ألتوس إلى ارتفاع 43500 قدم خلال رحلات التطوير.
• ربيع 1998: عودة ألتوس إلى اختبار الطيران
• مارس 1999: حلقت طائرة ألتوس لمدة 3 ساعات فوق 55000 قدم و 8 ساعات على ارتفاع 50000 قدم.
• 23 يوليو 1999: حلقت طائرة ألتوس إلى ارتفاع 55000 قدم على مدى 4 ساعات.

الخصائص العامة

• السعة: تصل إلى 150  كجم (330  رطلاً) في حجرة الأنف
• الطول: 23  قدمًا و7  بوصات (7.2  متر)
• طول الجناح: 54  قدمًا و2  بوصة (16.5  مترًا)
• مساحة الجناح: 131 قدم  مربع  (12.2  متر ^مربع )
• نسبة العرض إلى الارتفاع : 24:1
• الوزن الإجمالي: 2130  رطل (966  كجم)
• سعة خزان الوقود: 92 جالون  أمريكي  (348  لترًا)
• المحرك: 1 × محرك Rotax 912 رباعي الأسطوانات مبرد بالماء ذو ​​مكابس متقابلة أفقياً مع شاحن توربيني ثنائي المراحل، بقوة 100  حصان (75  كيلو واط).
• المراوح: مروحة دافعة ثنائية الشفرات

أداء

• السرعة القصوى: 100  عقدة (120  ميل في الساعة، 190  كم/ساعة)
• سرعة الإبحار: 70  عقدة (81  ميلاً في الساعة، 130  كم/ساعة)
• المدى: 400  نمي (460  ميل، 740  كم)
• القدرة على التحمل: حوالي 24 ساعة، حسب الارتفاع
• سقف الخدمة: 65000  قدم (20000  متر)
• حمولة الجناح: 16.3  رطل/  قدم مربع (80  كجم/م ² )

• إم كيو-1 بريداتور
• GNAT-750
• مشروع إيراست

• فهرس صور ألتوس التابع لناسا
• صفحة دراسة ناسا ACES على الويب
• بيان صحفي من شركة GA بشأن نشر طائرات ألتوس في هاواي