Беспилотные летательные аппараты как средство сброса грузов для последующего мониторинга окружающей среды Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

действиями.

Организационные и правовые основы защиты граждан, объектов производственного и социального назначения, окружающей среды от чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера изложены в Законе Украины «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера».

Там же определены основные принципы защиты населения:

- приоритетность задач, направленных на спасение жизни и сохранение здоровья людей и окружающей среды;

- безусловного предпочтения рациональной и превентивной безопасности;

- свободного доступа к информации по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера;

- особой ответственности и заботы граждан о собственной безопасности, неуклонного соблюдения ими правил поведения и действий в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера;

- ответственности в пределах своих полномочий должностных лиц за соблюдение требований Закона Украины «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера»;

- обязательности заблаговременной реализации мероприятий, направленных на предотвращение возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера и минимизацию их негативных психосоциальных последствий;

- учет экономических, природных и других особенностей территорий и степени опасности возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера;

- максимально возможного, эффективного и комплексного использования имеющихся сил и средств, предназначенных для предотвращения чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера и реагирования на них.

БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ КАК СРЕДСТВО СБРОСА ГРУЗОВ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО МОНИТОРИНГА

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Н.В. Кобрина, доцент, к.т.н.

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского,

г. Харьков, Украина

Задача выявления источников токсичности путем десантирования тестовых микроэкосистем с беспилотных летательных аппаратов без применения парашютных систем и ее математическое моделирование является

актуальной.

Наиболее перспективными средствами выявления источников токсичности на больших площадях труднодоступной местности являются дистанционные (аэрокосмические) с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

В зависимости от типа БПЛА, сброс грузов, как и бомбометание, может выполняться с горизонтального полёта, пикирования, или кабрирования. Сброс грузов с горизонтального полёта выполняется с больших, средних или малых высот. Способ сброса с пикирования обладает повышенной точностью, однако, требует запаса высоты для обеспечения безопасного выхода носителя из пикирования. При сбросе грузов с кабрирования, которое выполняется со средних и малых высот, траектория сброшенного груза получается навесной с увеличенным сносом [1].

Математическое моделирование взаимного движения БПЛА и груза, сброшенного с его внешней или внутренней подвески, является довольно сложной задачей, однако, решение такого рода задач возможно с помощью метода дискретных вихрей (МДВ), который хорошо зарекомендовал себя при моделировании и более сложных процессов [2]. Используя МДВ, можно получить:

1. Аэродинамические силы и моменты, как для БПЛА, так и для отделившегося от БПЛА груза.

2. Аэродинамические силы и моменты с учётом интерференции БПЛА и

груза.

3. Аэродинамические силы и моменты, действующие на отделившийся от БПЛА груз в различные моменты времени и его пространственного положения с учётом интерференции с ЛА.

4. Характер движения груза, сброшенного с БПЛА.

Аэродинамические характеристики (АХ) БПЛА и груза могут быть получены для любой заданной аэродинамической компоновки БПЛА и сбрасываемого с внешней подвески груза. Задача определения аэродинамических характеристик груза, сбрасываемого с внутренней подвески БПЛА, усложняется расчётом АХ груза в момент его выхода из отсека внутренней подвески.

На рисунке представлен возможный способ расчёта аэродинамических сил и моментов, действующих на сброшенный с БПЛА груз, при его движении относительно ЛА в различные моменты времени. Из рисунка видно, что в каждый момент времени необходимо получать решение задачи для конфигурации «БПЛА + внешний груз», как для единого целого до тех пор, пока влияние БПЛА на груз не Рис. Возможный исчезнет

сп°с°б растёга Для расчёта траектории движения сброшенного

груза, когда аэродинамическое влияние БПЛА отсутствует, решаются

уравнения движения с расчётом АХ изолированного груза и учётом атмосферных возмущений:

А У = У аАаТ + У¥ АУТ + £АаТ;

АХ = У Аат - О* Аат - АУТ\ ^

ЛМ2 = М® Аат + М® Асст + Му2 АУТ.

где АУ - изменение подъёмной силы, действующей на сброшенный груз, с учётом турбулентных возмущений; АХ - изменение силы лобового сопротивления от турбулентных возмущений; АМг - изменение момента тангажа при воздействии турбулентных возмущений; производные подъёмной силы, лобового сопротивления и момента тангажа по углу атаки а, соответственно Уа, ма; производные подъёмной силы, лобового сопротивления и момента тангажа по скорости V, соответственно У¥, ^, Му2 .

Турбулентные возмущения Аат и А^т представляются функцией времени I, при которых задаётся форма порывов ветра [3].

Список использованной литературы

1. Нелинейная теория крыла и ее приложения [Текст] / Т.О. Аубакиров, С.М. Белоцерковский, А.И. Желанников, М.И. Ништ. - Алматы: Гылым, 1997. -448 с.

2. Остославский И.В., Стражева И.В. «Динамика полёта. Устойчивость и управляемость летательных аппаратов». М.: Машиностроение, 1965. - 486 с.

3. Математическое моделирование плоско-параллельного отрывного обтекания тел / Под общ. ред. С.М. Белоцерковского - М.: Наука, 1988. - 232 с.

ОРГАНИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В МАЛЫХ ВОДОТОКАХ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

С.Н. Коваленко, профессор, д.т.н., доцент Вологодский государственный университет, г.Вологда

На современном этапе нормирования контролируемых веществ в поверхностных водотоках при оценке загрязненности вод преобладает детерминированный подход. Суть его заключается в сопоставлении результатов химического анализа содержания в пробе воды загрязняющих веществ с нормативно-установленной концентрацией данного ингредиента в речной воде. Такой подход не отражает истинных динамических процессов, происходящих в речных водах, поэтому малоэффективен. Загрязнение водотоков является сложным многофакторным процессом, складывающимся из естественных