Op ongeveer 10.500 m hoogte wordt de grote propeller via een koppelingssysteem ingeschakeld. Tegelijkertijd wordt de propeller voor lage hoogte ontkoppeld en ingetrokken. Wanneer de SX 1500 10.500 meter afdaalt, wordt het proces omgekeerd.

​

De grote propeller heeft een zeer lage voortstuwingsschijfbelasting, minder dan 48 N/m2  (1 pond/ft2). De Froude Propulsive Efficiency, een maat voor de energie-efficiëntie van een reactief voortstuwingsproces (propeller-aangedreven of turbofan), is ongeveer 98% bij deze schijfbelasting op 20.000 m hoogte over een zeer breed snelheidsbereik. Daarentegen is de aandrijfschijfbelasting van een turbofanmotor op deze hoogte 40 tot 80 keer groter. Bij snelheden van 300 tot 400 knopen resulteert dit in een Froude voortstuwingsefficiëntie tussen 55% en 85%. De gewichtsboete als gevolg van deze vermindering van efficiëntie is extreem, aangezien de verhoogde brandstofbehoefte resulteert in een onevenredig groter vliegtuig.

​

Het Froude-rendement voor een propeller is inbegrepen in het totale propellerrendement. Bij een turbofan zie je dat terug in het specifieke brandstofverbruik. Het is afgeleid van de wet van Newton: de voortstuwingskracht is gelijk aan het momentum dat in de tijdseenheid wordt gegeven. Als gevolg hiervan zal een kleinere voortstuwingsschijf een grotere snelheidstoename geven, wat meer vermogen en een groter brandstofverbruik vereist dan een grotere. Het SX 1500-voortstuwingssysteem lost dit fundamentele fysieke probleem op door de optimale voortstuwingsstroomdiameter te bieden op kruishoogte van de tweede generatie HALE-UAV.

​

Een hoogrenderende energiecentrale

​

De keuze voor de krachtcentrale van de SX 1500 is een zuigermotor met turbocompressor. Hij combineert een uitstekend specifiek brandstofverbruik met het voordeel van constant vermogen tot aan zijn ontwerphoogte.

​

Er zijn twee verschillende energiecentrales voor de SX-1500 overwogen:

​

• Het basisontwerp met de Teledyne Continental TSIO-550 Voyager vliegtuigmotor op grote hoogte met een dubbel turbo-oplaadsysteem

• Een geavanceerd alternatief ontwerp, met behulp van een geheel nieuwe dieselmotor met turbocompound

De TSIO-550 Voyager is een conventionele, beproefde, vloeistofgekoelde, horizontaal geplaatste 6-cilinder vliegtuigmotor met een dubbel turbosysteem voor een ontwerphoogte van 78.700 ft. (24.000 m). Deze motor is gepland voor de eerste versie van de SX 1500 en ondersteunt de conservatieve ontwerpbenadering van het vliegtuig. Het maakt de ontwikkeling van een HALE-UAV in korte tijd mogelijk.

​

Een nieuwe generatie vloeistofgekoelde dieselmotoren met drukvulling, ontwikkeld in Europa (door IAV GmbH) vormt de basis voor een geavanceerde versie van de SX 1500. Het voordeel van de dieselmotor ten opzichte van een benzinemotor is een verbeterde thermische efficiëntie. Het specifieke brandstofverbruik wordt verminderd tot ongeveer 185-190 g/kWh (0,304-0,312 lbs/BHP/uur) bij een soortelijk gewicht van ongeveer 2,0 kg/kW (3,29 lbs/BHP). Een speciaal oppervlaktekoelsysteem zal de warmte die door de vliegtuigconstructie wordt gegenereerd, afvoeren. Deze opstelling vermindert de koelweerstand en gebruikt motorwarmte voor de temperatuurregeling van brandstof- en vliegtuigsystemen.

​

De grote vermindering van het brutogewicht van de SX 1500 in vergelijking met Tier II+ kan grotendeels worden toegeschreven aan het aandrijfsysteem.

​

Aerodynamische overwegingen

​

De volgende ontwerpoverwegingen om een lang uithoudingsvermogen te bereiken, worden over het algemeen goed begrepen door vliegtuigontwerpers:

​

• Maximaal uithoudingsvermogen wordt bereikt wanneer de hoeveelheid CL3/CD2  maximaal is (CLis de liftcoëfficiënt en CD  is de luchtweerstandscoëfficiënt).

• Beeldverhouding moet zo hoog mogelijk zijn; overspanningsbelasting moet zo laag mogelijk zijn.

De weerstandscoëfficiënt van de parasiet lijkt van secundair belang te zijn, omdat deze alleen een effect op het uithoudingsvermogen heeft dat evenredig is aan zijn ¼e kracht.

​

Deze algemeen bekende regels moeten door veel praktische overwegingen worden gewijzigd. Bijvoorbeeld de waarde van de liftcoëfficiënt waarbij het maximum van CL3/CD2  wordt bereikt, stijgt evenredig met de vierkantswortel van het product van de weerstandscoëfficiënt van de parasiet en de aspectverhouding. Bij lage beeldverhoudingen (15 of minder) is dit geen probleem. Bij beeldverhoudingen van meer dan 30 zal dit effect leiden tot ernstige prestatievermindering. Tenzij een zeer lage parasietweerstandscoëfficiënt (ruim onder 0,01) wordt bereikt, is de liftcoëfficiënt voor het beste uithoudingsvermogen ongeveer 3,0 en hoger. Aerodynamische stalling boven de vleugel begint bij liftcoëfficiënten van minder dan de helft van die waarde. Het resultaat is dat de “papieren” prestatie in de praktijk niet gehaald kan worden. Om deze reden heeft het ontwerp van de SX 1500 een relatief lage beeldverhouding (22). Tegelijkertijd wordt er veel moeite gedaan om de weerstandscoëfficiënt van de parasiet te verminderen.

​

Op weg naar de toekomst

​

We zijn ervan overtuigd dat de technologieën die in de Verenigde Staten zijn ontwikkeld in samenwerking met het Tier II+-programma, waaronder vluchtbesturing, communicatie, sensoren, gegevensbeheer en grondstations, kunnen worden hergebruikt voor een tweede generatie HALE-UAV. Door Europees-Amerikaanse samenwerking kunnen we ons verheugen op een praktische onbemande hoogwerker die op een hoogte van 20.000 tot 23.000 m werkt. Een dergelijk platform moet standaarddiensten leveren aan zijn verschillende payloads, waaronder stroomvoorziening, communicatie, vluchtbesturing en radar- en optische vensters. We stellen ons een toekomst voor waarin honderden van deze platforms van de tweede generatie in het luchtruim van de volgende eeuw zullen opereren.