CC BY
712
УДК 528.837 Д.С. Деришев
ЗАО Научно-технический центр «Аэромеханика», Новосибирск
C.Г. Деришев
ОАО «Новосибирский научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства», Новосибирск
БЕСПИЛОТНЫЕ АВИАЦИОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МОНИТОРИНГА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
В докладе представлены разрабатываемые в настоящее время образцы беспилотных самолетов, предназначенных для выполнения исследовательских задач геофизики, мониторинга земной поверхности в интересах лесных ведомств, аэрофотосъемки, исследования земных недр с помощью дистанционного зондирования. Особенностью представленных летательных аппаратов является высокая надежность, минимальные требования к базированию и максимально возможная автономность выполнения полетного задания.
D.S. Derishev
‘Aeromechanics’ Science & Technology Center, Joint-Stock Company S.G. Derishev
‘Novosibirsk Research Institute of Aviation Technology and Industrial Engineering’, Joint-Stock Company
Russia, 630051, Novosibirsk, ul. Polzunova, 15. Tel. +7 383 213 99 78
UNMANNED AERIAL SYSTEMS FOR GEOPHYSICAL RESEARCH AND EARTH MONITORING
Unmanned aircraft currently under development designed to carry out geophysical research, forest fire monitoring, aerial photography, Earth remote sensing are presented. Unmanned aircraft concerned provide high reliability, minimum requirements for takeoff and landing site and maximum mission autonomy.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) в настоящее время широко используются во многих странах для выполнения задач видеонаблюдения, ретрансляции радиосигналов, дистанционного зондирования земли и акваторий, оперативной доставки малогабаритных грузов и пр. В России же сдерживающими факторами для массового применения БПЛА являются отсутствие нормативно-технической базы для разработки беспилотных аппаратов и законодательства, регламентирующего их эксплуатацию в гражданском секторе. С другой стороны, катализатором распространения БПЛА в нашей стране является быстрое сокращение парка пилотируемых самолетов и вертолетов, пригодных для решения вышеперечисленных задач, и экономическая целесообразность: стоимость летного часа БПЛА, как правило, в несколько раз ниже, чем в случае применения пилотируемых летательных аппаратов.
Однако не следует воспринимать БПЛА как нечто простое и легкодоступное. Беспилотный авиационный комплекс - это сложная система,
воплощающая в себе новейшие достижения в области микроэлектроники, робототехники, аэродинамики, технологии и материалов. Требуемые потребительские свойства и коммерческую привлекательность БПЛА может приобрести только в том случае, если его разработка изначально была нацелена не на кратковременную демонстрацию, а на длительный срок безаварийной эксплуатации с заданной экономичностью.
Важнейшее значение для успешного применения БПЛА имеют условия базирования и взлетно-посадочные характеристики. Взлет и посадка по-самолетному способствуют упрощению конструкции и повышению доли целевой нагрузки в общей массе летательного аппарата. Желание обеспечить возможность базирования БПЛА без взлетно-посадочной полосы привело к широкому распространению взлета с катапульты и парашютной посадки. Катапультный взлет вызывает некоторое утяжеление конструкции, но способен обеспечить требуемую вероятность безаварийной эксплуатации. Парашютная посадка же часто оканчивается повреждениями самолета. Поэтому важнейшая задача разработчика БПЛА сегодня - это надежное обеспечение безаварийной посадки.
Требования к крейсерскому режиму полета БПЛА, выполняемому на малых высотах в условиях высокотурбулентной атмосферы и переменных ветровых нагрузок помимо традиционной экономичности полета (следовательно, большой дальности или продолжительности) содержат и условия обеспечения малых угловых перемещений летательного аппарата для нормального функционирования целевой нагрузки. Выполнение этих требований возможно при надлежащем выборе параметров аэродинамической компоновки самолета, алгоритмов системы автоматического управления и характеристик рулевых приводов.
Комплекс радиоэлектронного оборудования состоит из бортового комплекта и наземной станции управления. Бортовой комплект содержит систему автоматического управления и навигации, систему управления целевой нагрузкой, систему связи с наземной станцией управления, накопитель информации, систему бортовой диагностики, аварийную систему. На наземной станции управления размещено рабочее место пилота-оператора, мониторы, отображающие информацию с бортовой пилотажной видеокамеры и параметры полета, а также данные, передаваемые целевой нагрузкой в реальном времени.
В состав беспилотного авиационного комплекса входит, как правило, несколько (от двух до пяти) летательных аппаратов, наземная станция управления, устанавливаемая на автомобиле или автоприцепе, средство транспортировки летательных аппаратов, стартового оборудования и экипажа.
Ниже приведены общий вид и некоторые тактико-технические данные беспилотных самолетов, разрабатываемых в научно-техническом центре «Аэромеханика».
БПЛА «065» может выполнять катапультный взлет и укороченную посадку на грунтовую площадку малых размеров за счет применения
механизации крыла и динамического маневра торможения в воздухе непосредственно перед касанием земли. Аппарат имеет значительную техническую дальность полета, обеспечиваемую совершенством аэродинамической компоновки, просторный отсек для размещения целевого оборудования.
1987
+-•
с.
Рис. 1. Беспилотный самолёт «065»
Взлетный вес максимальный, кг 25
Вес без топлива и целевой нагрузки, кг 15,5
Вес топлива, кг 2,5
Вес целевой нагрузки максимальный, кг 7
Часовой расход топлива на крейсерском режиме, кг/ч 0,8
Скорость крейсерская, км/ч 160
Дальность полета, км 360
Удаление от наземной станции управления, км 70
Продолжительность полета максимальная, час 3
Высота полёта максимальная, м 3000
Максимальная эксплуатационная перегрузка 3 - +
Тяговооруженность стартовая 0,48
Двигатель (поршневой, двухтактный) 3'^56
Мощность двигателя, л.с. 5
Топливо Бензин 98
Метеоусловия эксплуатации
- Температура, °С - 15...+35
- Скорость ветра у земли максимальная, м/с 10
Размер контейнера для транспортировки, м 2,5 х 0,8 х 0,5
Максимальное удаление от наземной станции управления ограничивается дальностью связи. Использование спутникового канала
устраняет это ограничение и позволяет полностью реализовать техническую дальность. Самолет имеет вариант со взлетом и посадкой на воду. Демонстратор БПЛА «065» в настоящее время проходит летные испытания.
БПЛА вертикального взлета и посадки «075» способен совершать полностью автономный полет от взлета до посадки. В отличие от аналогов, построенных зарубежными оборонными ведомствами, в системе управления самолета не используются принципы управления вертолета и прецизионная механика автоматов перекоса. Автоматические вертикальные взлет и посадка обеспечивают сохранность дорогостоящей целевой нагрузки и не требуют навыков пилотирования у оператора.
Рис. 2. Беспилотный самолёт с вертикальным взлётом и посадкой «075»
Взлетный вес максимальный, кг 60
Вес без топлива и целевой нагрузки, кг 41
Вес топлива, кг 12
Вес целевой нагрузки максимальный, кг 7
Часовой расход топлива на крейсерском режиме, кг/ч 5,3
Скорость крейсерская, км/ч 180
Дальность полета, км 360
Удаление от наземной станции управления, км 70
Продолжительность полета максимальная, час 3
Высота полёта максимальная, м 3000
Максимальная эксплуатационная перегрузка 3 - +
Тяговооруженность стартовая 1,3
Двигатель (поршневой, двухтактный) 3^№-210
Мощность двигателя, л.с. 20
Топливо Бензин 98
Метеоусловия эксплуатации
- Температура, °С - 15...+35
- Скорость ветра у земли максимальная, м/с 10
Размер контейнера для транспортировки, м 2,5 х 0,8 х 0,5
БПЛА «085» предназначен для выполнения задач геофизики. Конструкция аппарата выполнена из полимерно-композиционных материалов, радиопрозрачна и практически не содержит металлических элементов.
Аэродинамическая компоновка оптимизирована под размещение встроенной антенны. Взлет может выполняться по-самолетному или с помощью катапульты. Посадка -с динамическим маневром
торможения и коротким пробегом.
3950
2460
Г
Ц|
Рис. 3. Беспилотный самолёт для аэрогеофизических исследований «085»
Взлетный вес максимальный, кг 60
Вес без топлива и целевой нагрузки, кг 30
Вес топлива, кг 15
Вес целевой нагрузки максимальный, кг 15
Часовой расход топлива на крейсерском режиме, кг/ч 5
Скорость крейсерская, км/ч 150
Максимальная техническая дальность полета, км 400
Удаление от наземной станции управления, км 20
Продолжительность полета максимальная, час 3
Высота полёта максимальная, м 3000
Двигатель (поршневой, двухтактный) 3^№-210
Мощность двигателя, л.с. 20
Топливо Бензин 98
Метеоусловия эксплуатации
- Температура, °С - 25...+35
- Скорость ветра у земли максимальная, м/с 10
Размер контейнера для транспортировки, м 2,5 х 0,8 х 0,5
© Д.С. Деришев, С.Г. Деришев, 2010
