CC BY
54
SCIENCE TIME
О ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ ВЫСОТНОГО ДИРИЖАБЛЯ C ЛАЗЕРНЫМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЕМ
Базухаир Мохаммед Ахмед, Казанский национальный исследовательский
технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ, г. Казань
E-mail: mohammed-ba@yandex.ru
Аннотация. В данной статье излагаются некоторые перспективные применения концепции лазерного стратосферного многоцелевого дирижабля ^ (ЛСМД). Показаны применения в областях энергосбережения, коммуникации, •
беспородного интернета, радиолокации и космических полетов.
Ключевые слова: Стратосферный дирижабль, лазерный ЛА, беспроводная передача энергии ЛА, лазерный дирижабль
В работе [1] была предложена концепция воздушно-космического комплекса (ВКК), состоящего из стратосферного многоцелевого дирижабля, работающего на вырабатываемой лазерной энергии, посылаемой из лазера космического базирования на геостационарной орбите (ЛКБ), который представлен на рис.1.
Рис. 1 3D модель ЛКБ; 1 - солнечные фотоэлементы; 2 -корпус ЛКБ; 3 - пушка лазера.
а
19
о
Щ SCIENCE TIME Щ
Описанная конструкция сокращено назвалась лазерным стратосферным многоцелевым дирижаблем (ЛСМД). Выяснялось, что эффективность монохроматических фотоэлементов, устанавливаемых на ЛСМД для преобразования концентрированного лазерного луча в постоянный ток, улучшается в два раза, чем при выработке обычного солнечного излучения. К тому же, расчет передачи вырабатываемой энергии показал обоснованную осуществляемость концепции ЛСМД [2,3].
Однако говоря о предложенной концепции, требуется подчеркнуть основные направления, рассмотренные как перспективные для её воплощения. Следовательно, в данной статье мы выделим ряд конкурентоспособных применений ЛСМД на основе главного его преимущества заключенного в использовании возобновляемой энергии для совершенней заданных ему технических задач (ТЗ). Ниже обзорно перечисленные применения исключительно обоснованы на теоретическую применимость их принципа работы. Определение тактико-технических характеристик тех или иных расчетных моделей обосновывается на конкретных ТЗ.
Как правило, ЛСМД относится к дирижаблям жесткой конструкции, классифицируемой по назначению на военные и гражданские. Стоит отметить, что, судя по обеспечиваемому данным этапом техники ресурсу существующих лазеров, составляющему около 50 тысячей часов [1], считаемым сравнительно коротким для гражданских применений, ожидается уделять внимание военным применениям. Кроме того, с целью повышения ресурса рекомендуется исследовать возможность длиннопериодической пульсационной передачи лазера, и соответственно оснащения ЛСМД мощными батарейками. Подобные подходы станут более эффективными с развитием лазерных технологий и композиционных материалов.
Рассмотрим основные потенциальные военные применения предложенного концептуального ВКК:
1. Авианосец Воздушного Базирования для Дронов (АВБД)
Согласно последним данным агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США, недавно объявился грант по модификации одного из нынешних эксплуатируемых самолетов типа B-52 или C-130 для перевозки на военные зоны беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) различного типа [4]. Это увеличит их дальность полета, экономию топлива и боевые возможности.
а
20
о
SCIENCE TIME
о
i
2
Рис. 2 авианосец ЛСМД: 1- фотоэлементы; газовая жесткая оболочка; 3- корпус авианосца ЛСМД; 4- двигатели; 5- радиолокационная стан-
Q
Достижением подобного технического результата с фиксированным боевым радиусом является одно из перспективных применений ЛСМД. На рис.2 представлен пилотируемый авианосец (ЛСМД) воздушного базирования с постоянным географическим позиционированием. Таким образом, он служит неподвижной воздушной базой БПЛА для их обслуживания и технической поддержки.
Полет авианосец ЛСМД осуществляется на высоте не менее 13 км для уменьшения опасности наземных зенитных ракет и избегания высокой турбулентности воздушной среды [3]. Взлетая свободным падением из подобного аэродрома, эксплуатируемые БПЛА могут экономить энергию, расходуемую на режимах взлета, что отразится на увеличение боевого радиуса. Посадку выполняют с помощью разгона до заданной высоты, прикрепления БПЛА к повешенным в воздухе тросам или использования вспомогательных ракетных двигателей.
2. Космодром Воздушного Базирования (КВБ)
Космодромы воздушного базирования считаются перспективными альтернативами тяжелых ракетных носителей по мере их высокой оперативности, низкого экологического вреда и относительной низкой себестоимости. Основные разработки в этой области представили из себя
21
о
SCIENCE TIME
модифицированные тяжелые самолеты Ан-225 «Буран» и Спейс Шаттл [5].
Однако более модифицированную модель из предыдущего предложения, включая работы по масштабному внедрению в конструкцию ЛСМД композиционных материалах и электромагнитных ускорителей может быть применено для запуска космических комплексов. Такое позволит использовать ЛСМД как космодром неподвижного географического позиционирования для пуска маленьких и средних спутников и полезных нагрузок на околоземные орбиты (см. рис. 2). Главным достоинством подобной конструкции является энергосбережение, поскольку питание электричеством можно осуществить совместно из ЛКБ и аккумуляторных батареек.
Спутник или полезную нагрузку с двухступенчатым ракетоносителем перевозят к космодрому, подвешенному на высоте 13-15 км с помощью соответствующего способа перевозки, затем бортовой экипаж космодрома обеспечивает техническое обслуживание полученного комплекса и его подготовку к запуску на орбиту. Запуск предлагается выполнить при помощи электромагнитных пушек, что существенно снизит количество и объем топливных баков ракетоносителей последних степени выведения в заданную _ точку космос. Кроме того, такой подход реализует большую степень экологической безопасности, поскольку количество выпущенных горючих смесей минимальное.
Рис. 3 космодром ЛСМД: 1- электромагнитная пушка; 2- корпус космодрома ЛСМД; 3- газовая жесткая оболочка; 4- двигатели;
5- фотоэлементы
а
22
о
Щ SCIENCE TIME Щ
3. Стратосферный Авиационный Комплекс Радиолокационного Оповещения и управления (САКРОиУ)
Одна из важнейших задач комплексов противовоздушной обороны (ПВО) является ранее обнаружить ЛА противника до их опасного приближения к цели. Используемые для этой технической задачи стационарные радиолокационные станции ограничены по радиусу обнаружения рельефной местностью, что решается авиационными комплексами радиообнаружения и наведения.
Установление на ЛСМД мощней радиолокационной аппаратуры и средств электронного управления и наведения считается его наиболее обещающим будущим применением. На рис. 3 изображен фиксированной к определённой пространственной координате САКРОиУ, который должен быть размещен в пространстве управляющего государства, чтобы обеспечить достаточное покрытие из средств ПВО.
о
1
2
Рис. 4 САКРОиУ установленный на ЛСМД: 1- фотоэлемент; 2- жесткая оболочка; 3- двигатели; 4- радиолокационная станция обнаружения и
управления.
о
Таким образом, основная задача предложенной концепции является минимизировать финансовые и энергические затраты летающих авиационных комплексов, ограничивая их функциональность в совершение разведывательных полетов и заграничных военных операций. Наибольшей эффективности достигается при установлении САКРОиУ в зонах, близких к экватору, что является характерным признаком и для всех описанных подобных контракций.
К гражданским применениям рассматриваемой в статье концепции можно
23
о
Щ SCIENCE TIME Щ
отнести метеорологические, телекоммуникационные и научно-
исследовательские утилизации. К примеру ЛСМД может быть использован для раздачи электромагнитных и оптических сигналов местностям, обладающим низкими инфраструктурам телекоммуникации и интернета. Это означает, что передача беспроводных сигналов интернета становится возможным и конкурентоспособным вариантом за счет большой емкости ЛСМД, что обеспечить беспроводные связи широкому диапазону регионов и стран третьего мира, наибольше, часть которых расположены возле экватора.
ЛСМД также может быть использован в пользах пограничных служб одного или нескольких соседних стран, что обеспечить высокое и качественное наблюдение при помощи современных камер и систем видеонаблюдения.
Различные научно-исследовательские проекты, работы, географические съемки и сканы можно выполнить с помощью модифицированных для выполнения изложенных функций ЛСМД. К тому же можно и отнести метеорологические исследования и прогнозы.
Все вышеизложенные перспективные применения представились для обеспечения инновационного обзора, служащего как базу для их будущего _ отдельного тщательного рассмотрения на основе рыночной востребованности.
Статья под редакцией Григорьевой Т.Е., кандидата филологических наук Казанского национального исследовательского университета.
Литература:
1. Базухаир М.А. Концепция стратосферного дирижабля с лазерным питанием из лазера космического базирования / Молодой ученый . - № 2 (82). - 2015. С. 126 -130.
2. Базухаир М.А. Эффективность передачи лазерной энергии стратосферному дирижаблю из лазера космического базирования // Вестник КГТУ-КАИ, 2015. №3. С.53 - 58.
3. Базухаир М.А. Расчет передачи лазерной энергии стратосферному многоцелевому дирижаблю из лазера космического базирования // Международный научно-исследовательский журнал, 2015. № 1-3 (32). - С. 5 - 7
4. The Pentagon wants an airborne aircraft carrier to launch drones. Washington Post. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.washingtonpost.com/news/ checkpoint/wp/2014/11/10/the-pentagon-wants-an-airborne-aircraft-carrier-for-drones/ (Дата обращения 04.05.2015).
5. НИКОЛАЕВ С. КОСМОДРОМ НА КРЫЛЬЯХ. Техника-молодежи. - №7, 2000. С.22 - С.33. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/tm/2000/7/kosmodrom.html (Дата обращения 05.05.2015).
а
24
