CC BY
164Использование беспилотных летательных аппаратов в качестве ретрансляторов радиосигнала при проведении радиотелеметрических
измерений
Капитан С.М. БЕРДНИКОВ Майор А.Н. ГОНЧАРУК
В.В. БАРАГУЗИНА, кандидат химических наук
АННОТАЦИЯ ABSTRACT
Рассмотрена возможность использо- The paper examines a possibility of using
вания беспилотных летательных аппара- unmanned aerial vehicles as re-transmitters
тов в качестве ретранслятора радиосиг- of radio signals when flight-testing missile
нала при проведении летных испытаний specimens. образцов ракетной техники.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА KEYWORDS
Беспилотный летательный аппарат, Unmanned aerial vehicle, telemetric in-
телеметрическая информация, измере- formation, measurements, artificial satellite
ния, искусственный спутник Земли, ра- of the Earth, radio-telemetric system. диотелеметрическая система.
ВООРУЖЕННЫЙ конфликт в Сирийской Арабской Республике (САР) показал, что войска «умеренной оппозиции» и примкнувшая к ним международная террористическая организация «Исламское государство» (ИГИЛ — запрещена в Российской Федерации) в ходе ведения боевых действий против правительственных войск САР активно применяли беспилотные летательные аппараты (БПЛА), поставляемые западными странами. Главной целью их применения являлось прежде всего проведение воздушной разведки мест дислокации правительственных войск с последующим нанесением ударов по наиболее уязвимым объектам.
Сегодня на вооружении ВС РФ ба ВС РФ генерал-майор А.В. Нови-стоит более 1900 БПЛА различных ков1. По опубликованной на офици-типов — отметил в интервью газете альном сайте МО РФ информации, «Красная звезда» начальник управ- в составе ВС РФ имеется около 9 ти-ления (строительства и развития пов БПЛА, преимущественно самосистемы БПЛА) Генерального шта- летного типа. Данные БПЛА имеют
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БПЛА В КАЧЕСТВЕ РЕТРАНСЛЯТОРОВ РАДИОСИГНАЛА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАДИОТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
различные способы старта (с рук, катапульты и взлетно-посадочной полосы) и предназначены для решения следующих задач:
• ведение воздушной разведки объектов противника;
• выдача данных для целеуказаний ударным (огневым) средствам;
• радиоразведка;
• ретрансляция радиосигнала;
• блокировка сотовой связи стандарта GSM;
• искажение навигационного поля GPS и др.
Подготовка специалистов (операторов) по эксплуатации БПЛА осуществляется в Государственном центре беспилотной авиации МО РФ. Имеющаяся в ВС РФ ресурсная база позволяет рассматривать возможность применения БПЛА в качестве ретранслятора радиосигнала для проведения радиотелеметрических измерений (РТИ) при проведении летных испытаний образцов ракетной техники.
Данные о методике исследования. В связи с тем, что развитие вооружений и военной техники не всегда позволяет получить полную объективную информацию от имеющихся средств измерений, возни-
кает потребность в использовании ретрансляторов на БПЛА для получения оперативной информации в требуемых объемах.
Для передачи радиосигнала на БПЛА целесообразно разместить приемопередающую антенну. Обусловливается это тем, что исследуемый объект, как правило, обладает большими перемещениями в пространстве. Следовательно, в случае установки направленной антенной системы потребуется задействование дополнительного оборудования, позволяющего осуществлять ее азимутальные и угломестные перемещения. Для получения устойчивого и непрерывного радиосигнала в момент ретрансляции потребуется обеспечить неподвижное состояние БПЛА. По своему конструктивному исполнению все БПЛА можно разделить на два вида: самолетного и вертолетного типа. Поэтому в случаях использования БПЛА в качестве ретранслятора радиосигнала при проведении РТИ целесообразно использовать прежде всего БПЛА вертолетного типа.
В качестве примера представлен один из наиболее популярных во многих странах мира БПЛА вертолетного типа «Горизонт ЭЙР S-100» (рис.).
Рис. БПЛА вертолетного типа «Горизонт ЭЙР S-100»
«Горизонт ЭЙР S-100» представляет собой собранный по лицензии австрийской фирмы Schiebel «Camcopter S-100» вертолет весом 100 кг, длиной 3,1 ми диаметром несущего винта 3,4 м, который способен передвигаться с максимальной скоростью 220 км/с (крейсерская — 102 км/ч) и передавать данные на расстояние до 180 км. Максимальное время полета с полезной загрузкой в 35 кг составляет не менее 6 часов.
Экспериментальная часть, сравнительный анализ. Исследование проведено для случая мгновенной активной ретрансляции радиосигнала, в которой вместо искусственного спутника Земли будет БПЛА
вертолетного типа, вместо одной из станций — испытываемый образец ракетной техники. Для того чтобы оценить целесообразность использования БПЛА в качестве ретранслятора радиосигнала при проведении РТИ, необходимо рассчитать максимальную длину радиолинии двух радиотелеметрических систем (РТС). Единственным отличием РТС будет являться размещение одной из них на борту БПЛА с ретранслятором. При проведении расчетов целесообразно использовать уравнение для расчета максимальной дальности действия радиолинии.
Максимальная длина радиолинии определяется уравнением (1):
(1)
где: X — длина волны;
P — мощность передатчика;
пер
Gпер — коэффициент усиления передающей антенны;
Gпр — коэффициент усиления приемной антенны;
Ппр, ппер — КПД приемного и передающего антенно-фидерного трактов;
L0 — коэффициент запаса, учитывающий затухание энергии электромагнитных колебаний при распространении сквозь атмосферу и межпланетное пространство;
N — коэффициент запаса, учитывающий потери, обусловленные неравномерностью диаграмм направленности антенн, а также поляризационные потери;
мощность сигнала при-
Длина волны, как известно, определяется отношением скорости света к значению частоты сигнала (2)
х = 7
(2)
где: c — скорость света;
f — частота сигнала передатчика;
С целью проведения сравнительного анализа воспользуемся уравнением Фрииса (3), которое по своему содержанию является аналогичным с вышеприведенным уравнением для расчета максимальной дальности действия радиолинии и составлено
без учета Ппр, Ппер, ^ К
(3)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БПЛА В КАЧЕСТВЕ РЕТРАНСЛЯТОРОВ РАДИОСИГНАЛА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАДИОТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Коэффициенты расчета максимальной дальности действия радиолинии взяты для приема и передачи телеметрической информации типовых антенн.
Проведенный расчет показывает, что максимальная длина радиолинии от наземной антенной системы до испытываемого образца ракетной техники (Я п) составляет около 941 км.
4 max0/
Для расчета максимальной длины радиолинии от наземной антенной системы до испытываемого образца ракетной техники с использованием БПЛА, оборудованного ретранслятором радиотелеметрического сигнала, потребуется произвести поэтапный расчет. БПЛА при проведении измерений должен находиться на высоте, обеспечивающей прямую радиовидимость с приемной антенной. В первом этапе предлагаем рассчитать максимальную длину радиолинии от наземной антенной системы до БПЛА с ретранслятором на борту (^ах^. На втором этапе рассчитаем максимальную длину радиолинии от используемого БПЛА до испыты-
ваемого образца ракетной техники (Я^). В третьем, заключительном этапе при суммировании результатов, полученных в предыдущих двух этапах, получим максимальную длину радиолинии от наземной антенной системы до испытываемого образца ракетной техники с использованием БПЛА, оборудованного ретранслятором радиотелеметрического сигнала (Я^). Полученный результат дает возможность провести сравнительный анализ двух РТС. Будем полагать, что передатчик, установленный на БПЛА, имеет такие же характеристики, как и передатчик, установленный на образец испытываемой ракетной техники, и соответственно длина радиолинии от наземной антенны до БПЛА составляет также 941 км, т. е. Я 0 = Я 1.
max0 max1
Перед началом расчета второго этапа необходимо отметить, что приемная антенна, размещенная на БПЛА, так же, как и на испытуемом образце ракетной техники, будет иметь коэффициент усиления равный Спр = 1. Исходя из этого следует, что:
Я
max2 —
^ ^пер " ^пер * ^пр 1,23
47rj" Рпр 4-3,14
N
^шахЗ ~ ^шах! ^шах2 ~
Сравним результаты, полученные радиолинии:
10-1-1
13,10-12 = 271609м ^ 272 км, (6) 941 + 272 = 1213 км. (7)
при расчетах максимальной длины
R
тахО
941 км < Ятах3 = 1213 км.
(8)
Наглядно видно, что длина радиолинии РТС без БПЛА на 22 % меньше, чем длина радиолинии с использованием ретранслятора на БПЛА.
Максимальная дальность действия системы приема с ретранслятором может быть достигнута путем2:
• увеличения мощности излучения передающих устройств;
• использования передающих антенн с большой величиной коэффициента усиления и приемных антенн с большой величиной коэффициента усиления и приемных антенн с боль-
Использование беспилотных летательных аппаратов в качестве ретрансляторов радиосигнала при проведении радиотелеметрических измерений показывает, что наибольшая максимальная дальность действия преобладает у системы приема телеметрии с использованием БПЛА с ретранслятором на борту.
шой эффективной площадью и малыми боковыми лепестками, а также использования антенн с минимальной неравномерностью диаграмм направленности и минимальными поляризационными потерями;
• использования фидерных систем с большой величиной коэффициента полезного действия;
• выбора оптимального диапазона волн, при котором уровень внешних шумов и поглощение в атмосфере Земли;
• применения высокочувствительных приемных устройств, обеспечивающих в комплексе с методами оптимальной обработки и регистрации сигналов возможность работы при малых отношениях сигнал/шум на входе;
• выбора рациональной скорости передачи информации с изменением дальности.
Таким образом, использование беспилотных летательных аппаратов в качестве ретрансляторов радиосигнала при проведении радиотелеметрических измерений показывает, что наибольшая мак-
симальная дальность действия преобладает у системы приема телеметрии с использованием БПЛА с ретранслятором на борту.
Использование таких систем позволит:
• значительно увеличить возможности приема телеметрии наземными измерительными средствами от образцов ракетной техники, находящимися на значительном удалении от них;
• получать телеметрию при проведении летных испытаний низколетящих образцов ракетной техники;
• уменьшить состав группировки измерительных средств, осуществляющих прием телеметрии на всей протяженности полета испытываемого изделия и, как следствие, сокращение финансовых затрат, связанных с дополнительным задействованием подвижной (мобильной) группировки измерительных средств;
• повысить безопасность номеров расчетов при проведении испытаний, что позволит испытывать вооружение и военную технику для всех видов и родов войск.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Авдеев Ю. Беспилотная авиация уже незаменима // Красная звезда. 06.07.2018. URL: http://redstar.ru/
bespilotnaya-aviatsiya-uzhe-nezamenima/ (дата обращения: 24.08.2020).
2 Агаджанов П.А., Горшков Б.М., Смирнов Г.Д. и др. Основы радиотелеметрии. М., 1971. С. 64—69.
