Главная » Субъекты пенсионного страхования » Основные применения беспилотных летательных аппаратов. Беспилотные летательные аппараты - разведка пожаров

Основные применения беспилотных летательных аппаратов. Беспилотные летательные аппараты - разведка пожаров

Полезная модель относится к системам автоматического управления летательными аппаратами, беспилотными летательными аппаратами, например, (БПЛА) и может быть использована для навигации и управления БПЛА, проверяющих магистральные нефте и газопроводы (далее трубопроводы). Технической задачей является повышение точностных характеристик для безусловного выполнения полетного задания БПЛА, т.е. точного следования по оси магистрального трубопровода. Для решения поставленной задачи распределенная - инерциальная система комплекса из n=3 БПЛА, каждый из которых содержит индивидуальную инерциальную систему, в состав которой входит: микроконтроллер, два трехстепенных гироскопа, первый - третий операционные усилители, акселерометр, модем с приемопередающей антенной, наземная станция управления и связи с третьим радиоканалом, отличающаяся тем, что в нее введены первый и второй радиоканалы приема навигационных сигналов спутников GPS и/или ГЛОНАСС соответственно и четвертый радиоканал двухсторонней связи с каждым из "n" БПЛА; система имеет следующие соединения: выходы информационных сигналов первого и второго гироскопов по углам крена, тангажа и курса через первый, второй и третий операционные усилители соответственно соединены с первым - третьим входами микроконтроллера, выход акселерометра соединен первой шиной связи с четвертым входом микроконтроллера, приемо-передающая антенна через модем и вторую шину связи соединена входом/выходом микроконтроллера, первым радиоканалом антенна соединена с спутником навигационной системы GPS, вторым радиоканалом с спутниками навигационной системы ГЛОНАСС, третьим радиоканалом - с наземной станцией управления и четвертым радиоканалом - с индивидуальными станциями каждого из "n" БПЛА; микроконтроллер в своем составе содержит АЦП для преобразования аналоговых сигналов первого и второго гироскопов в цифровую форму, фильтр Калмана для качественной оценки движения БПЛА, дифференциальный вычислитель определения координат БПЛА от.GPS и ГЛОНАСС и вычислитель среднеквадратического значения координат комплекса из "n" БПЛА, также микроконтроллер содержит цифро-аналоговые преобразователи для управления приводами элеронов, рулей высоты и направления, а количество БПЛА в комплексе из n=3 в зависимости от конкретных условий полетного задания.

Полезная модель относится к системам автоматического управления летательными аппаратами, например, беспилотными летательными аппаратами, (БПЛА) и может быть использована для навигации и управления БПЛА, проверяющих магистральные нефте и газопроводы (далее трубопроводы).

Известным недостатком существующих систем с одиночным БПЛА является тот факт, что при потере связи с БПЛА, либо самого БПЛА появляются три проблемы:

Остается невыполненной поставленная задача.

Непонятна причина случившегося.

Потерян сам БПЛА.

Проблемы 2 и 3 серьезных последствий не имеют - это всего лишь технические проблемы. Проблема 1 имеет существенное значение, поскольку является проблемой для заказчика.

В случаях, когда выполнение задачи БПЛА имеет приоритетное по отношению к затратам значение, целесообразно создание «облака» - то есть комплекса из нескольких БПЛА, связанных между собой определенным алгоритмом поддержки и функционирования. Ранее, когда БПЛА обладали высокой стоимостью, концепция «облака» была труднореализуема. Сейчас стоимость отдельного БПЛА имеет устойчивую тенденцию к снижению, поэтому применение «облака» выгодно - во-первых, потому, что вероятность выполнения задачи увеличивается, а во-вторых, потому, что увеличение этой вероятности не приводит к существенному увеличению стоимости решения.

Система управления беспилотным летательным аппаратом (СУ БПЛА) предназначена для контроля и управления БПЛА, а также решения остальных задач, связанных с выполнением БПЛА задания оператора.

Еще одной проблемой контроля трубопроводов в автоматическом режиме без участия оператора наземной станции управления и наведения является максимально точное следование над ниткой трубопровода. Погрешность отклонения от нитки должна быть минимальной и не превышать ±(3,0-6,0) метра от оси трубопровода. Также проблемой является минимальные габаритно-массовые характеристики (ГМХ) инерциальной системы, т.к. сам вес БПЛА может лежать в пределах десятков или даже единиц кГ.

Известна инерциальная система БПЛА фирмы TRANSAS, см. www.transas.ru, включающая в себя датчик магнитного курса, инерциальную спутниковую навигационную систему БИСНС-11.

Недостаток: при приемлемых ГМХ недостаточная точность определения: курса 5°, координат ±20 метров, накопление погрешности определения координат равной 12 м за час полета, определение координат 20 м. Далее, высокая масса до 4,5 кг.

Также известен бортовой комплекс БПЛА навигации и управления см. www.teknol.ru, включающий в себя: ИНС/СНС интегрированную систему и полностью автоматический полет по заданному маршруту; стабилизация углов ориентации БПЛА в полете; оперативное изменение маршрута в полете (при наличии канала радиосвязи).

Комплекс содержит: инерциальную навигационную систему; приемник спутниковой навигации GPS или ГЛОНАСС; автопилот; накопитель летных данных (опция); датчик воздушной скорости (опция).

Недостатки: использование только или GPS или ГЛОНАСС (одновременное использование не предусмотрено), собственная инерциальная система отсутствует, что приводит к значительным ошибкам определения координат, и как следствие к ошибке следования по оси трубопровода, т.е. к некачественному контролю его состояния.

Известен комплекс «ФИЛИН-1» предназначен для выполнения задач по оперативно-тактической разведке техническими средствами, обладает большой автономностью и мобильностью. Наличие шести БПЛА в составе комплекса позволяет вести постоянную разведку или целеуказание в районе объекта наблюдения. Комплекс «ФИЛИН-1» решает ряд боевых задач: патрулирование местности в любое время суток; обнаружение и идентификация объектов; передача информации о представляющих угрозу объектах; подавление средств ПВО.

Мониторинг воздушной и наземной обстановки БПЛА связан с просмотром некоторого участка местности и получением информации с помощью фото-, теле- и видеосистем с сохранением ее на бортовом накопителе. В процессе полета в заданном районе БПЛА по радиоканалу в реальном масштабе времени может передавать разведывательную информацию на модуль системы связи, управления и обработки информации.

Оператор БПЛА оценивает поступающую информацию и по командному радиоканалу управляет самим БПЛА и его целевой нагрузкой, например телевизионной камерой, с целью наилучшего наблюдения неподвижных или движущихся объектов и определения их типа и координат - ПРОТОТИП, см., ж.»АвиаСоюз», Москва, 6, 2007, стр.50, www. aviationunion.ru.

Недостатки: большие погрешности выдерживания координат полета в связи с отсутствием приема навигационных сигналов GPS и/или ГЛОНАСС, корректировка полета от оператора наземной станции управления и наведения. Отсутствие связи по радиоканалам между БПЛА в составе комплекса, это затрудняет точное определение координат комплекса в целом. Все это обусловлено военной направленностью комплекса.

Технической задачей является повышение точностных характеристик для безусловного выполнения полетного задания БПЛА, т.е. точного следования по оси магистрального трубопровода, конечно, с минимально допустимой ошибкой.

Для решения поставленной задачи распределенная инерциальная система комплекса из n=3 БПЛА, каждый из которых содержит индивидуальную инерциальную систему, в состав которой входит: микроконтроллер, два трехстепенных гироскопа, первый - третий операционные усилители, акселерометр, модем с приемопередающей антенной, наземная станция управления и связи с третьим радиоканалом, отличающаяся тем, что в нее введены первый и второй радиоканалы приема навигационных сигналов спутников GPS и/или ГЛОНАСС соответственно и четвертый радиоканал двухсторонней связи с каждым из "n" БПЛА; система имеет следующие соединения: выходы информационных сигналов первого и второго гироскопов по углам крена, тангажа и курса через первый, второй и третий операционные усилители соответственно соединены с первым - третьим входами микроконтроллера, выход акселерометра соединен первой шиной связи с четвертым входом микроконтроллера, приемо-передающая антенна через модем и вторую шину связи соединена входом/выходом микроконтроллера, первым радиоканалом антенна соединена с спутником навигационной системы GPS, вторым радиоканалом с спутниками навигационной системы ГЛОНАСС, третьим радиоканалом - с наземной станцией управления и четвертым радиоканалом - с индивидуальными станциями каждого из "n" БПЛА; микроконтроллер в своем составе содержит АЦП для преобразования аналоговых сигналов первого и второго гироскопов в цифровую форму, фильтр Калмана для качественной оценки движения БПЛА, дифференциальный вычислитель определения координат БПЛА от GPS и ГЛОНАСС и вычислитель среднеквадратического значения координат комплекса из "n" БПЛА, также микроконтроллер содержит цифро-аналоговые преобразователи для управления приводами элеронов, рулей высоты и направления, а количество БПЛА в комплексе из n=3 в зависимости от конкретных условий полетного задания.

На чертеже показана структурная электрическая система навигационной системы одного БПЛА, на которой изображено: 1 - первый гироскоп, выдающий сигналы крена () и тангажа (), 2 - второй гироскоп, выдающий сигнал курса (), 3 - первый, второй и третий операционные усилители (ОУ) по сигналам , и соответственно, 4 - микроконтроллер (МС), 5 - акселерометр, 6 - модем, 7 и 8 - спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС соответственно, 9 - наземная станция управления и наведения БПЛА, 10 - "n" других БПЛА образующих группу («облако»), 11 - источник питания, первый - четвертый радиоканалы, А - антенна БПЛА, первая шина связи акселерометра с МС4, вторая двунаправленная шина связи модема с МС4. МС4 имеет в своем составе АЦП4-1 и ЦАП4-5 фильтр Калмана 4-2, дифференциальный вычислитель координат по сигналам GPS и ГЛОНАСС 4-3, вычислитель среднего значения координат группы -комплекса- БПЛА 4-4 и мультиплексор 4-6.

Схема каждой инерциальной системы имеет следующие соединения.

Распределенная инерциальная система, входящая в комплекс из "n" БПЛА 10, каждый из которых содержит индивидуальную инерциальную систему, содержащую два трехстепенных гироскопа 1 и 2, акселерометр 5 и микроконтроллер 4, отличающаяся тем, что в нее введены первый - третий операционные усилители 3, АЦП4-1, модем 6 с приемной антенной со следующими соединениями: выходы первого и второго гироскопов по каналам крена -- и тангажа -- и курса -- соответственно через первый - третий операционные усилители 3 соединены через мультиплексор 4-6 со входами АЦП4-1 микроконтроллера 4, с четвертым информационным входом которого первой шиной связи соединен выход акселерометра 5, выход антенны А через модем 6 второй шиной связи соединен с дифференциальным блоком 4-3 обработки навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС+GPS, выходы ЦАПов микроконтроллера 4 соединен с приводами управляющих поверхностей: элероны, руль направления, рули высоты и пр.; информационные сигналы спутников ГЛОНАСС 8+GPS 7 первым и вторым радиоканалами соединены с антеннами А каждой инерциальной системой соответственно, выход наземной станции 9 управления и наведения также соединен третьим радиоканалом с антенной А инерциальной системы; микроконтроллер 4 в своем составе содержит: мультиплексор 4-6, АЦП4-1 для преобразования аналоговых сигналов первого и второго гироскопов в цифровую форму, ЦАП 4-5 для управления приводами, фильтр Калмана 4-2 для качественной оценки движения БПЛА 10, фильтр Калмана 4-2 реализован программным путем при обработке навигационных сигналов ГЛОНАСС 8+GPS 7; дифференциальный вычислитель 4-3 определения координат БПЛА 10 от GPS 7 и ГЛОНАСС 8 и вычислитель среднеквадратического значения 4-4 координат группы БПЛА 10, если таковая имеется; количество БПЛА 10 в комплексе n>3 в зависимости от конкретных условий полета.

Распределенная инерциальная система работает следующим образом. Работа индивидуальной инерциальной системы. Аналоговые сигналы с выходов гироскопов 1 и 2 усиливается малошумящими прецизионными операционными усилителями 3 до величины, различимой АЦП4-1. Регулярно опрашивая АЦП4-1, МС4 получает данные о пространственном положении объекта-БПЛА (гироскопов) в цифровом виде. Цифровой акселерометр 5, также по запросу МС4, передает ему информацию о значении ускорения по трем координатам. Обрабатывая полученные от гироскопов 1 и 2 и акселерометра 5 данные по определенному алгоритму, МС4 формирует сигналы управления для управляющих поверхностей БПЛА и двигателей. Два источника питания необходимы ввиду разного питающего напряжения используемых компонентов:+3,3 В и 5 В.

Через приемо-передающую антенну А индивидуальная система обеспечивает решение следующих задач:

Прием и обработку сигналов СНС ГЛОНАСС+GPS по открытым гражданским кодам СТ и С/А в диапазоне L1;

Автоматическую непрерывную выработку трех координат (широта, долгота, высота), времени, курса и скорости;

Выдачу во внешние устройства текущих координат в системе координат WGS-84, ПЗ-90, ПЗ-90.02, СК-42, СК-95;

Обновление координат с частотой 1, 2, 5 Гц;

Оценку точности определения координат места потребителя;

Прием, хранение и обновление альманахов и эфемерид СНС ГЛОНАСС+GPS (альманахи, эфемериды и последние обсервованные координаты сохраняются в энергозависимой памяти при отключении питания приемника);

Автоматический выбор созвездия из видимых НКА СНС ГЛОНАСС+GPS с учетом их технического состояния;

Обмен информацией с внешними системами по протоколу NMEA-0183 (IEC 1162) или по протоколу BINR;

Прием и учет корректирующей информации в соответствии с рекомендациями RTCM SC-104 V2.2;

Выдачу потребителям метки времени;

Среднеквадратической погрешности определения текущих значений навигационных параметров при полностью развернутых СНС ГЛОНАСС+GPS.

Работа в составе комплекса («облака»). В этом режиме каждая индивидуальная система обменивается текущей координатной информацией с наземной станцией управления и наведения 9 и с каждым из "n" БПЛА. По принятой от других "n" БПЛА текущей информации каждая индивидуальная инерциальная система вычисляет среднее значение координат комплекса («облака»), которое и является истинным (конечно с учетом ошибки). Дифференциальный режим обработки сигналов ГЛОНАСС+GPS вместе с применением фильтра Калмана значительно повышает точность определения координат комплекса, следовательно повышается точность следования по маршруту трубопровода, а значит повышается вероятность безусловного выполнения поставленного полетного задания и контроль его состояния (разрыв трубопровода, утечка и т.д.).

Распределенная инерциальная система комплекса из n=3 беспилотных летательных аппаратов, каждый из которых содержит индивидуальную инерциальную систему, в состав которой входит: микроконтроллер, два трехстепенных гироскопа, первый-третий операционные усилители, акселерометр, модем с приемопередающей антенной, наземная станция управления и связи с третьим радиоканалом, отличающаяся тем, что в нее введены первый и второй радиоканалы приема навигационных сигналов спутников GPS и/или ГЛОНАСС соответственно и четвертый радиоканал двухсторонней связи с каждым из "n" беспилотных летательных аппаратов; система имеет следующие соединения: выходы информационных сигналов первого и второго гироскопов по углам крена, тангажа и курса через первый, второй и третий операционные усилители соответственно соединены с первым-третьим входами микроконтроллера, выход акселерометра соединен первой шиной связи с четвертым входом микроконтроллера, приемопередающая антенна через модем и вторую шину связи соединена с входом/выходом микроконтроллера, первым радиоканалом антенна соединена с спутником навигационной системы GPS, вторым радиоканалом - с спутниками навигационной системы ГЛОНАСС, третьим радиоканалом - с наземной станцией управления и четвертым радиоканалом - с индивидуальными станциями каждого из "n" БПЛА; микроконтроллер в своем составе содержит АЦП для преобразования аналоговых сигналов первого и второго гироскопов в цифровую форму, фильтр Калмана для качественной оценки движения БПЛА, дифференциальный вычислитель определения координат БПЛА от GPS и ГЛОНАСС и вычислитель среднеквадратического значения координат комплекса из "n" БПЛА, также микроконтроллер содержит цифроаналоговые преобразователи для управления приводами элеронов, рулей высоты и направления, а количество БПЛА в комплексе из n=3 в зависимости от конкретных условий полетного задания.

Изобретение относится к летательным аппаратам, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА). Техническим результатом является повышение эффективности управления БПЛА. Для этого предложен способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, в котором берется "n" БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например, для контроля газо и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м, при этом второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газонефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), и может быть использовано для их применения и управления БПЛА как самолетного, так и вертолетного типов.

В результате развития мирового топливно-энергетического комплекса (ТЭК) количество и масштаб объектов этой отрасли достигли поистине глобального уровня, многократно возросла и сложность эксплуатируемой на них техники и различного специализированного оборудования. Все это привело не только к росту объемов добычи, переработки и транспортировки природных источников энергии - углеводородного сырья, но и повлекло за собой постоянный рост уровня ущерба, наносимого промышленности и экологии в результате неизбежно происходящих в ТЭК аварий разного рода. Кроме того, чрезвычайно высокая степень зависимости национальных экономик и общества большой части государств мира от нормального функционирования топливно-энергетического комплекса сделало его инфраструктуру одной из приоритетных целей для атак террористов и экстремистов.

Наиболее уязвимы при этом оказываются элементы продуктопроводной системы - магистральные нефте- и газопроводы, компрессорные подстанции, газораспределительные станции и крановые площадки, а также хранилища, склады с оборудованием и другие здания, сооружения и объекты. Повреждения, наносимые таким объектам, могут приводить к аварийным ситуациям, крупному экономическому ущербу и серьезному загрязнению окружающей среды. В том числе - сопровождающихся человеческими жертвами.

В этой связи постоянно растет необходимость обеспечения непрерывного мониторинга объектов ТЭК. Однако системы подобного назначения, применяемые сегодня, - наземные, авиационные и космические - не удовлетворяют потребностям потенциальных заказчиков в полном объеме по целому ряду параметров. В частности, по непрерывности наблюдения и разрешающей способности бортовой аппаратуры.

По мнению экспертов, задачи диагностики, охраны и защиты объектов ТЭК могут вполне решить беспилотные авиационные комплексы. Именно современные беспилотные авиационные комплексы (БАК), созданные на базе беспилотных и пилотно-беспилотных летательных аппаратов, вполне могли бы стать экономически и технически приемлемым средством мониторинга наземных объектов на достаточно значительной площади и на большом удалении, да еще и в течение весьма длительного времени. В том числе - круглосуточно и практически в любых климатических условиях.

Все это налагает на БПЛА специфические требования на системы их управления, в частности на подсистемы устойчивости и управляемости, точного определения координат полета, непрерывного мониторинга наблюдаемой поверхности и передачи этих данных на землю.

Дополнительным условием является низкая себестоимость БПЛА, включая систему управления, также надежность в эксплуатации при низкой стоимости обслуживания.

Широко известны израильские БПЛА фирмы Aeronautics двойного назначения, в настоящее время подписан большой контракт на их поставку в Россию.

Их недостатки. Т.к. эти БПЛА двойного назначения, то не могут быть эффективно применены требования по кратности применения, ресурсу и эксплуатационному совершенству.

Известен комплекс бортового оборудования БПЛА фирмы TRANSAS, см. www.TRANSAS.RU , включающий в себя: пилотажно-навигационное оборудование в составе: спутниковую навигационно-инерциальную систему «БИСНС-11», датчик магнитного курса, систему воздушных сигналов, ультразвуковой высотомер;

систему автоматического управления, включающую в себя: автопилот, систему управления полезной нагрузкой, блок управления двигателем;

радиосвязное оборудование, включающее в себя: командную радиолинию и радиолинию передачи данных;

систему электроснабжения, включающую в себя: блок аккумуляторных батарей, электрогенератор, стабилизатор напряжения и выпрямитель тока.

Недостатки: при приемлемых габаритно-массовых характеристиках (ГМХ) не очень высокая точность, так, например, выдача угла курса = 5°, координат = 20 м, накопление погрешности определения координат = 12 м за время полета. Далее довольно приличный вес, в сумме 4,5 кг, что годится для БПЛА средних и более размеров. Если же добавить ИК-камеру, тепловизор, блок ночного наблюдения, то это уже слишком.

Также известен бортовой комплекс БПЛА навигации и управления, см. www.teknol.ru , включающий в себя:

ИНС/СНС интегрированная система: полностью автоматический полет по заданному маршруту;

эффективное парирование ветровых воздействий;

стабилизация углов ориентации БПЛА в полете;

стабилизация видеокамеры;

выдача телеметрической информации о параметрах полета и состояния бортового оборудования;

автоматическое пилотирование вне зоны визуальной видимости;

оперативное изменение маршрута в полете (при наличии канала радиосвязи);

программное управление бортовым оборудованием;

запись параметров движения БПЛА в бортовой накопитель.

Комплекс содержит: инерциальную навигационную систему; приемник спутниковой навигации GPS или ГЛОНАСС; автопилот; накопитель летных данных (опция), датчик воздушной скорости (опция).

Недостатки: набор комплекса не оптимизирован, предназначен для решения очень многих задач, некоторые вообще редко применены, поэтому для решения конкретных задач не нужны.

Известен БПЛА «Пантера» и его система управления, впервые показанный на экране РЕH TV 28.01.10 в программе «Военная тайна».

Этот БПЛА по конструкции интересен тем, что является конвертопланом, т.е. может взлетать и садиться как вертолет и летать как самолет за счет поворота двигателей. Система управления выполнена следующим образом. Оператор на мониторе отслеживает параметры полета: высоту, скорость, текущие координаты полета и наблюдает с помощью видеокамеры и тепловизора, что происходит на поверхности земли, и по их результатам принимает решение о дальнейшем маршруте полета.

Недостатки очевидны: никакой самостоятельности (автономности) полета и в случае выхода из строя радиоканала возвращение в точку взлета проблематично, если вообще возможно, т.к. отсутствует инерциальная система.

Беспилотник «Турман» выполнен из композита по нормальной аэродинамической схеме с прямым крылом и двумя двухбалочными независимыми V-образными стабилизаторами. В хвостовой части фюзеляжа установлен бензиновый поршневой двигатель с толкающим винтом. Универсальность БПЛА «Турман» обусловлена модульной конструкцией аппарата, что позволяет использовать различную по массогабаритным характеристикам и целям нагрузку во внешних сменяемых контейнерах. Это увеличивает возможность многоцелевого применения БПЛА.

Особенностью БПЛА «Турман» является способность взлета с помощью катапульты и парашютной управляемой посадки в перевернутом положении, сохраняя тем самым целевую нагрузку в наружном контейнере в случае неудачного взлета и посадки. При снижении на парашюте типа «крыло» включается система складывания крыла, что улучшает управляемость и сохранность БПЛА «Турман» при посадке.

Комплекс «ФИЛИН-1» предназначен для выполнения задач по оперативно-тактической разведке техническими средствами, обладает большой автономностью и мобильностью. Наличие шести БПЛА в составе комплекса позволяет вести постоянную разведку или целеуказание в районе объекта наблюдения. Комплекс «ФИЛИН-1» решает ряд боевых задач: патрулирование местности в любое время суток; обнаружение и идентификация объектов; передача информации о представляющих угрозу обнаруженных объектах; подавление средств ПВО.

Мониторинг воздушной и наземной обстановки БПЛА связан с просмотром некоторого участка местности и получением информации с помощью фото-, теле-, и видеосистем с сохранением ее на бортовом накопителе. В процессе полета в заданном районе БПЛА по радиоканалу в реальном масштабе времени может передавать разведывательную информацию на модуль системы связи, управления и обработки информации.

Его недостатки: военная направленность, работа по площадям и в пределах прямой радиовидимости каждого БПЛА со станцией управления и наведения, нет связи с GPS или ГЛОНАСС, что не позволяет с высокой точностью лететь по заданному маршруту.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности безусловного выполнения полетного задания БПЛА.

Для решения поставленной задачи предлагается Способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, отличающийся тем, что берется "n" БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например, для контроля газо и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м; второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета; при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газо- нефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь; при потере одного БПЛА в результате отказа двигателя, столкновения с птицей и пр., оставшиеся два БПЛА успешно выполнят поставленную задачу контроля, при этом любой из оставшихся БПЛА может стать ведомым, а другой займет верхний эшелон 150 м; при достижении половины или более связь "этажерки" передается на соседнюю наземную станцию управления; содержит канал наземного оборудования и канал бортового оборудования, причем канал наземного оборудования содержит: персональный компьютер, модем GSM/GPRS и приемо-передающую антенну, соединенные последовательно; канал бортового оборудования содержит приемники GPS/Глонасс, инерциальную систему, соединенные следующим образом: выходы приемников GPS и Глонасс соединены с первым и вторым входами модема, первый выход инерциальной системы соединен двунаправленной шиной с третьим входом модема, второй выход - с входами управляющих поверхностей БПЛА, выходы специального оборудования - с четвертым входом модема, выход которого через приемо-передающую антенну и радиоканал соединен с каналом наземного оборудования; при "n" БПЛА число радиоканалов связи БПЛА с каналом наземного оборудования также = "n", при этом разделение каналов временное, а управление БПЛА происходит в реальном масштабе времени с каналом наземного оборудования.

На фиг.1 показана структурная схема способа управления БПЛА, которая содержит: 1 и 2 - первая и вторая станции управления БПЛА соответственно, 3 и 4 - первая и вторая насосо-перекачивающие станции, 5, 6 и 7 - первый, второй и третий БПЛА соответственно, 8 - нефтепровод или газопровод (или оба одновременно, назовем трубопровод), 9, 10 и 11 - каналы наблюдения состояния трубопровода первым, вторым или третьим БПЛА соответственно, 12, 13 и 14 - радиоканалы связи второй станции наблюдения с первым, вторым и третьим БПЛА соответственно, 15, 16 и 17 - радиоканалы связи первой станции наблюдения с первым, вторым и третьим БПЛА соответственно, 18 - радиоканал связи первого БПЛА со вторым, 19 - второго с третьим, 20 - первого с третьим, 21 - радиорелейная линия связи между первой и второй станциями наблюдения и между первой и второй насосо-перекачивающими станциями.

На фиг.2 показана структурная схема устройства управления одного БПЛА (УУ БПЛА) и его связь с наземной станцией управления, где изображено: 22 - оператор наземной станцией управления 1, 23 - персональный компьютер (ПС), 24 и 25 - модемы наземной станции и БПЛА соответственно, 26 - микроконтроллер (МС) БПЛА, 27 - инерциальная система БПЛА, 28 - приводы управляющих поверхностей БПЛА (элероны, руль высоты и т.д., также тягой двигателя), 29 и 30 - приемники навигационных сигналов систем GPS и ГЛОНАСС соответственно, 31 - спецоборудование БПЛА: видеокамера, тепловизор, лазерный газоанализатор и др. (может быть самая различная комплектация в зависимости от назначения), связи МС 26 с блоками БПЛА условно не показаны. Модем 25 БПЛА соединен с приемопередающей антенной А2 для связи с наземной станцией управления 1 или 2.

Структурная схема на фиг.1 имеет следующие соединения.

Первая наземная станция управления 1 соединена со второй наземной станцией управления 2 шиной связи 21, например, радиорелейной, также как и соседние насосо-перекачивающие станции 3 и 4. Первый 5, второй 6 и третий 7 БПЛА соединены между собой радиоканалами 18, 19 и 20, а с наземными базовыми станциями 1 и 2 радиоканалами 15, 16 и 17 (с станцией 1) и радиоканалами 12, 13 и 14 (с станцией 2). Также БПЛА 5, 6 и 7 соединены каналами 9, 10 и 11 (средствами) наблюдения с трубопроводом 8.

Устройство управления на фиг.2 имеет следующие соединения. Наземная станция наблюдения 1 (также и станция 2) содержит соединенные последовательно - оператор 22, ПС23, модем 24, приемопередающую антенну А1. БПЛА 5 (также 6 и 7) имеет следующий состав аппаратуры и соединения: МС26 (соединения условно не показаны), выходы приемников GPS29 и ГЛОНАСС 30 соединены с входами модема 25 и с инерциальной системой 27, который двунаправленными шинами соединен с блоком специальной аппаратуры 31 и инерциальной системой 27, выход ее через приводы 28 соединены с управляющими поверхностями БПЛА (элероны, руль направления и пр.).

1. Остается невыполненной поставленная задача.

2. Непонятна причина случившегося.

3. Потерян сам БПЛА.

В случаях, когда выполнение задачи БПЛА имеет приоритетное по отношению к затратам значение, целесообразно создание «облака» - то есть звена из нескольких БПЛА, связанных между собой определенным алгоритмом поддержки и функционирования. Ранее, когда БПЛА обладали высокой стоимостью, концепция «облака» была труднореализуема. Сейчас стоимость отдельного БПЛА имеет устойчивую тенденцию к снижению, поэтому применение «облака» выгодно - во-первых, потому, что вероятность выполнения задачи увеличивается, а во-вторых, потому, что увеличение этой вероятности не приводит к существенному увеличению стоимости решения.

СУ БПЛА состоит из наземного и бортового оборудования. В состав наземного оборудования входит персональный компьютер 23 с установленным специализированным ПО и модем 24 GSM/GPRS для приема телеметрической и передачи управляющей информации. Бортовое оборудование состоит из приемника GPS 29/ГЛОНАСС 30, инерциальной системы 27, системы комплексирования, бортового вычислителя МС26, GSM/GPRS модема 25, также спецоборудования 31, управления поверхностями 28.

Основные задачи наземного оборудования СУ БПЛА:

1. Прием GPS/ГЛОНАСС координат от БПЛА и индикация положения БПЛА на мониторе оператора.

2. Задание оператором координат цели (маршрута), высоты и скорости полета и передача этих данных на БПЛА.

3. Передача команды «Взлет» на БПЛА.

4. Обмен информацией с БПЛА в процессе полета.

5. Изменение цели (маршрута) полета в процессе полета.

Назначение бортового оборудования БПЛА:

1. Определение GPS/ГЛОНАСС координат и их передача на наземное оборудование.

2. Прием целевой информации от наземного оборудования.

3. Выполнение команд оператора наземного оборудования.

4. Определение с помощью инерциальной системы своего положения в пространстве, комплексирование полученных данных с показаниями GPS/ГЛОНАСС приемника с целью выполнения полета в автоматическом режиме.

5. Возврат к месту старта при потере сигнала GPS/ГЛОНАСС либо другой неисправности.

Дополнительные возможности использования БПЛА.

1. Поиск лиц, занимающихся террористической либо экстремистской деятельностью.

2. В интересах пограничников - поиск и обнаружение нарушителей границы.

3. В интересах миграционной службы - поиск и обнаружение нелегальных мигрантов, работающих на закрытых объектах.

4. В интересах ГИБДД - обнаружение и предупреждение транспортных коллапсов, оперативный поиск машин, виновных в ДТП.

5. В интересах Госрыбнадзора - поиск браконьеров.

6. В интересах министерства лесного хозяйства - раннее обнаружение и предупреждение пожаров.

7. Поиск, обнаружение и обезвреживание других БПЛА. Известны случаи, когда БПЛА используются террористами для контрабанды или доставки оружия и боеприпасов. Необходимы БПЛА противодействия другим БПЛА.

Формула изобретения

1. Способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, отличающийся тем, что берется n БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например для контроля газо- и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м, при этом второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газонефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при потере одного БПЛА в результате отказа двигателя, столкновения с птицей и пр. оставшиеся два БПЛА успешно выполнят поставленную задачу контроля, при этом любой из оставшихся БПЛА может стать ведомым, а другой займет верхний эшелон 150 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при достижении половины или более пути между наземными соседними станциями связь "этажерки" передается на соседнюю наземную станцию управления.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит канал наземного оборудования и канал бортового оборудования, причем канал наземного оборудования содержит: персональный компьютер, модем GSM/GPRS и приемопередающую антенну, соединенные последовательно; канал бортового оборудования содержит приемники GPS/Глонасс, инерциальную систему, соединенные следующим образом: выходы приемников GPS и Глонасс соединены с первым и вторым входами модема, первый выход инерциальной системы соединен двунаправленной шиной с третьим входом модема, второй выход - с входами управляющих поверхностей БПЛА, выходы специального оборудования - с четвертым входом модема, выход которого через приемопередающую антенну и радиоканал соединен с каналом наземного оборудования.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при n БПЛА число радиоканалов связи БПЛА с каналом наземного оборудования также равно n, при этом разделение каналов временное, а управление БПЛА происходит в реальном масштабе времени с каналом наземного оборудования.

Изобретение относится к области авиационной техники. Беспилотный авиационный комплекс (БАК) безаэродромного базирования содержит беспилотный летательный аппарат (БПЛА) и стартовую наземную станцию, содержащую мобильную платформу и установленные на ней энергетическую установку и блок управления полетом БПЛА. БПЛА выполнен в виде двухконсольного крыла, на поворотных консолях которого установлены движители. Консоли выполнены с возможностью их поворота на 180° относительно продольной оси крыла вокруг корпуса для полезной нагрузки. На платформе стартовой наземной станции установлен вертикально трансмиссионный вал, связанный с редуктором, и стартовое устройство, установленное с помощью трех опор. Стартовое устройство содержит средства для передачи вращения от трансмиссионного вала к БПЛА, а также средства для его фиксации и расфиксации при заданной скорости вращения трансмиссионного вала. Опоры стартового устройства выполнены телескопическими с независимой регулировкой их длины от блока управления для предполетной коррекции пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата. БАК снабжен системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата. Достигается увеличение дальности и длительности действия, а также эффективности беспилотного летательного аппарата. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2403182

Изобретение относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), используемым в составе подвижного беспилотного авиационного комплекса (БАК) безаэродромного базирования.

Известны беспилотные летательные аппараты, например, Eagle Eye американской фирмы Bell (www janes com) типа V-22 Osprey с поворотными винтами, позволяющими летательному аппарату взлетать по-вертолетному, а затем переходить на самолетный режим полета.

Недостатком такого типа летательных аппаратов является ограничение дальности, высоты и времени его работы вследствие использования для подъема и полета летательного аппарата ограниченных внутренних источников энергии, например топлива на борту.

Известен беспилотный авиационный комплекс фирмы «Израел Аэроспэйс Индастриз ЛТД» (WO 2007/141795 A1, B64C 27/20, 13.12.2007 - наиболее близкий аналог), включающий наземную станцию, подъемную платформу, несущую полезную нагрузку и движитель из четырех вентиляторов с электроприводом, обеспечивающих вертикальную подъемную силу и позволяющих поддерживать заданную высоту платформы на режиме висения без аэродинамических несущих поверхностей, таких как крылья. Комплекс включает также привязь, оперативно связывающую наземную станцию с платформой, которая обеспечивает электрическую связь между платформой и наземной станцией.

Использование движителями внешнего источника энергии, установленного на мобильной платформе, а также невозможность совершать самостоятельное перемещение вне привязки к наземной станции - ограничивают функциональные возможности такого беспилотного авиационного комплекса. В частности, высота подъема платформы ограничена длиной привязи, которая продиктована, в том числе, массой входящего в нее кабеля.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности действия беспилотного летательного аппарата, расширение контролируемой площади, дальности его действия и длительности его функционирования за счет использования внешнего источника энергии (установленного на мобильной платформе) для накопления кинетической энергии и обеспечения «прыжкового взлета» беспилотного летательного аппарата на заданную высоту и его перехода на самолетный режим работы.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в беспилотном авиационном комплексе, содержащем беспилотный летательный аппарат, включающий движители и корпус для полезной нагрузки, и стартовую наземную станцию, содержащую мобильную платформу, например колесную, и установленные на ней энергетическую установку и блок управления полетом беспилотного летательного аппарата, согласно изобретению беспилотный летательный аппарат выполнен в виде двухконсольного крыла, на консолях которого установлены движители, причем консоли выполнены с возможностью их поворота на 180° относительно продольной оси крыла вокруг корпуса для полезной нагрузки, например шарообразного, а на платформе стартовой наземной станции установлен вертикально трансмиссионный вал, связанный с редуктором, и стартовое устройство, которое установлено с помощью трех опор и содержит средства для передачи вращения от трансмиссионного вала к беспилотному летательному аппарату, а также средства для его фиксации и расфиксации относительно стартового устройства.

В частности, стартовое устройство может быть снабжено двумя жестко связанными с трансмиссионным валом кронштейнами с захватами, взаимодействующими с ответными силовыми узлами беспилотного летательного аппарата и выполненными с возможностью их фиксации и расфиксации при заданной скорости вращения трансмиссионного вала.

Опоры стартового устройства выполнены телескопическими с независимой регулировкой их длины от блока управления для предполетной коррекции пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата.

Беспилотный авиационный комплекс снабжен также системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата.

Использование стартового устройства для подъема беспилотного летательного аппарата путем «прыжкового взлета» (термин, используемый, например, применительно к автожиру) за счет внешнего источника питания обеспечивает ему запас кинетической энергии, которая используется для его подъема на заданную высоту и для перехода на самолетный режим работы. Выполнение беспилотного летательного аппарата в виде крыла, консоли которого вместе с движителями на них имеют возможность поворота на 180 градусов относительно продольной оси крыла, обеспечивает беспилотному летательному аппарату различные режимы работы - от взлетного режима, обеспечивающего его раскрутку с помощью стартовой наземной станции, до самолетного режима, обеспечивающего автономный длительный полет. Движители могут быть выполнены с турбореактивными, с турбовинтовыми, а также с поршневыми или электрическими двигателями.

Вертикальный трансмиссионный вал, передающий вращение с кронштейнов стартового устройства беспилотному летательному аппарату при зафиксированных захватах, позволяет раскрутить его до заданной скорости вращения трансмиссионного вала, обеспечивая ему запас кинетической энергии. При расфиксации захватов кронштейнов, например, при заданной скорости вращения трансмиссионного вала, беспилотный летательный аппарат совершает «прыжковый взлет» до необходимой расчетной высоты. При раскрутке беспилотного летательного аппарата на трансмиссионном валу стартовой наземной станции, консоли его крыла с движителями находятся в положении, обеспечивающими его вращение. Возможность автоматической предполетной коррекции стартовой пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата, а также возможность предполетной автоматической статической балансировки его (дистанционно со стартовой наземной станции или по заданной программе) направлены на обеспечение точности и безопасности его взлета.

Блок управления полетом, размещенный на стартовой наземной станции, обеспечивает дистанционное управление работой беспилотного летательного аппарата, в частности подает сигналы для изменения взаимного положения консолей с движителями как для работы па самолетном режиме, так и в противоположном положении - для работы в стартовом режиме. Беспилотный авиационный комплекс снабжен системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата, выполненной, например, с помощью известной системы перемещаемых грузов.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1 - беспилотный авиационный комплекс с беспилотным летательным аппаратом (с турбовинтовыми двигателями) при стартовом положении консолей крыла;

Фиг.2 - беспилотный авиационный комплекс с беспилотным летательным аппаратом (с турбореактивными двигателями) при стартовом положении консолей крыла;

Фиг.3 - беспилотный летательный аппарат при положении консолей крыла, соответствующем самолетному режиму полета;

Фиг.4 - схематичное изображение различных этапов вывода беспилотного летательного аппарата на самолетный режим полета,

Беспилотный авиационный комплекс состоит из собственно беспилотного летательного аппарата 1 и стартовой наземной станции 2 (фиг.1), которая служит для обеспечения «прыжкового взлета» беспилотного летательного аппарата и дистанционного управления его полетом.

Беспилотный летательный аппарат 1 выполнен в виде двухконсольного крыла, на консолях 3 и 4 которого соответственно установлены движители 5 и 6. Движители 5 и 6 могут быть выполнены, например, в виде турбовальных двигателей с винтами 7 и 8 с изменяемым углом установки лопастей. Кроме этого, они могут иметь стабилизирующие поверхности 9 и рули и 10 для управления полетом беспилотного летательного аппарата 1 (фиг.1 и 2).

Беспилотный летательный аппарат 1 имеет корпус 11 полезной нагрузки, выполненный, например, шарообразной формы для уменьшения лобового сопротивления при запуске. Корпус 11 полезной нагрузки предназначен для размещения в нем автономных бортовых источников питания, топлива для двигателей, а также различного оборудования для приема, управления и передачи на землю различной информации.

Консоли 3 и 4 выполнены профилированными по всей длине для создания подъемной силы при горизонтальном полете БПЛА, а также имеют возможность поворота на 180 градусов относительно продольной оси крыла.

Стартовая наземная станция 2 выполнена в виде платформы 12, установленной на транспортном средстве, например, на автомобильном, железнодорожном или водном. На платформе 12 установлены блок 13 управления полетом беспилотного летательного аппарата, энергетический узел 14, а также редуктор 15 с вертикальным трансмиссионным валом 16 и стартовое устройство 17, которое установлено с помощью трех телескопических опор 18.

Стартовое устройство 17 снабжено несколькими жестко связанными с трансмиссионным валом 16 кронштейнами 19 с захватами на концах (не показаны), взаимодействующими с ответными силовыми узлами беспилотного летательного аппарата 1 для передачи ему вращения от трансмиссионного вала 16. Захваты выполнены быстродействующими, с возможностью их фиксации и мгновенной расфиксации относительно стартового устройства 17 при заданной скорости вращения трансмиссионного вала 15 и связаны с блоком управления 13.

Телескопические опоры 18 выполнены с независимой регулировкой их длины от блока управления 13 для предполетной коррекции пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата 1.

Беспилотный авиационный комплекс снабжен системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата 1, которая может быть выполнена, например, за счет внутренней системы изменения его центровки, например, путем перекачки топлива или изменением положения полезной нагрузки в корпусе 11.

Беспилотный авиационный комплекс осуществляет запуск беспилотного летательного аппарата (БПЛА) 1 следующим образом. Стартовая наземная станция 2 прибывает на место старта и разворачивает свою платформу 12. БПЛА устанавливают на стартовое устройство 17, связанное с трансмиссионным валом 16, и соединяют силовые узлы крепления БПЛА с захватами на кронштейнов 19 стартового устройства 17. Затем приводят БПЛА 1 в стартовое положение (позиция А на фиг.4), при котором консоли 3 и 4 крыла с движителями 5, 6 повернуты относительно друг друга на 180 градусов относительно продольной оси крыла. После этого с помощью блока управления автоматически проводят коррекцию стартового пространственного положения БПЛА путем независимой регулировки длины телескопических опор 18 для осуществления точного и безопасного старта. Кроме этого, проводят предполетную автоматическую статическую балансировку БПЛА.

Затем осуществляют раскрутку БПЛА с помощью трансмиссионного вала 16 редуктора 15 наземного энергетического узла 14 стартовой наземной станции 2. При достижении заданных расчетных оборотов трансмиссионного вала 16 блок 13 управления полетом БПЛА подает команду на расфиксацию узлов захвата кронштейнов 19. Кинетическая энергия, накопленная БПЛА, преобразуется в подъемную силу и позволяет ему осуществить «прыжковый взлет» на расчетную высоту (положения А-Г фиг.4). Блок 13 управления полетом в момент отрыва (положения А и Б фиг.4) изменяет шаг консолей 3, 4 крыла, придавая крылу свойства несущего винта.

В процессе исчерпания кинетической энергии БПЛА блок управления 13 осуществляет переходный режим с «взаимным» разворотом консолей 3, 4 крыла до их положения, соответствующего полету БПЛА «по самолетному» (положения В-Г фиг.4).

При начале падения БПЛА (из положения Г фиг.4) включаются движители 5, 6, и БПЛА переходит в самолетный режим полета (положение Д фиг.4) за счет бортовых источников энергии. Автономный полет БПЛА выполняет по программе блока управления полетом 13 на самолетном режиме.

Выполнение запуска с использованием эффекта «прыжкового взлета» позволяет существенно экономить бортовые источники энергии, что увеличивает длительность работы БПЛА, дальность и эффективность его действия.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Беспилотный авиационный комплекс, содержащий беспилотный летательный аппарат, включающий движители и корпус для полезной нагрузки, и стартовую наземную станцию, содержащую: мобильную платформу, например колесную, и установленные на ней энергетическую установку и блок управления полетом беспилотного летательного аппарата, отличающийся тем, что беспилотный летательный аппарат выполнен в виде двухконсольного крыла, на консолях которого установлены движители, причем консоли выполнены с возможностью их поворота на 180° относительно продольной оси крыла вокруг корпуса для полезной нагрузки, например шарообразного, а на платформе стартовой наземной станции установлен вертикально трансмиссионный вал, связанный с редуктором, и стартовое устройство, которое установлено с помощью трех опор и содержит средства для передачи вращения от трансмиссионного вала к беспилотному летательному аппарату, а также средства для его фиксации и расфиксации относительно стартового устройства.

2. Беспилотный авиационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что стартовое устройство снабжено жестко связанными с трансмиссионным валом кронштейнами с захватами, взаимодействующими с ответными силовыми узлами беспилотного летательного аппарата и выполненными с возможностью их фиксации и расфиксации при заданной скорости вращения трансмиссионного вала.

3. Беспилотный авиационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что опоры стартового устройства выполнены телескопическими с независимой регулировкой их длины от блока управления для предполетной коррекции пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата.

4. Беспилотный авиационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что он снабжен системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата.

В тех случаях, когда возникает опасность поражения значительной зоны территории катастрофами, вызванными техногенными, террористическими или природными факторами, пилотная авиация не всегда может успешно применяться по ряду причин. Главными проблемами являются высокая стоимость полёта, которая составляет в среднем 25 тысяч рублей в час, метеорологические условия, которые препятствуют полёту и время реагирования до 6 часов. Поэтому беспилотные летательные аппараты (БПЛА) приобретают все большую популярность при тушении пожаров и возгораний в лесных массивах, полях и прочих угодьях.

Временные промежутки, в которые осуществляется Комплекс мер и действий, направленных на спасение людей, материальных ценностей и ликвидацию пожара. Основной вид боевых действий подразделений пожарной охраны, направленных на ликвидацию пожаров и уменьшению последствий от них.

">тушение пожаров , имеют определённую динамику, поэтому процесс ликвидации источников возгорания привязан к этому фактору. Совокупность одновременно протекающих физических процессов и химических реакций окисления горючих веществ и материалов. Сопровождающаяся, как правило, световым и тепловым излучением и выделением дыма.

">Горение до обнаружения пожара – это начальный промежуток. После установления факта возгорания и выезда оперативной бригады к месту пожара проходит также определённый период.

Разведка пожара и начало тушения входят в следующие временные интервалы, после чего следует тушение непосредственно пламени, локализация беспламенного горения и дотушивание – ликвидация прочих очагов горения на территории, подвергшейся действию огня. Окончательным этапом работ является окарауливание, во время которого осуществляется тушение скрытых очагов пожара. Поэтому БПЛА исполняют роль разведывающего устройства, контролирующего размеры очагов возгорания, осуществляют оперативную подачу картины пожара и таким образом помогают руководителю тушения пожара правильно координировать действия пожарного расчёта.

Функциональные характеристики БПЛА

БПЛА оперативно предоставляет информацию о виде пожара, участках его локализации, скорости огня, возможных направлениях распространения, в том числе в направлении населённых пунктов, производственных объектов и мест с повышенными характеристиками пожароопасности (торфяники, лесозаготовочные и деревообрабатывающие пункты). Это позволяет руководителю тушения пожара направлять в наиболее опасные места возгорания технические средства, пожарную технику и боевой расчёт. Оценивая финансовые аспекты использования БПЛА , можно отметить, что цена часа эксплуатации в пять раз ниже в сравнении с традиционными средствами авиационной охраны лесов (вертолёты и самолёты).

Инновационными способами воздушной разведки является оснащение БПЛА специальными датчиками, работающими в микроволновом и инфракрасном режимах. Дополнительно к ним необходимо монтировать теплолокатор, который позволит определить границы горящей площади и размеры зоны активного действия пламени. БПЛА , оснащённые необходимой аппаратурой весом до 50 кг, прошли успешную проверку при использовании сотрудниками МЧС в Удмуртии. Управление аппаратами осуществляется со станций наземного управления.

При возникновении ситуаций, когда разведка проводится в особо опасных для человека условиях, отличающихся повышенной радиоактивной и химической опасностью, обычно применяются вертолётные БПЛА , которые передвигаются с относительно невысокой скоростью и могут чётко фиксировать все изменения на изучаемой площади.

Дополнительное специализированное оборудование беспилотных аппаратов

БПЛА часто оснащаются лидарными комплексами, проводящими зондирование в спектральном диапазоне. Аэрозольный лидар применяется для оценки, характеристики и изучения перемещения аэрозольных частиц. Жидкость и кристаллические частицы в атмосфере изучают поляризационные лидары. При авариях на АЭС применяются лидары DIAL, осуществляющие измерение изотопов йода в атмосфере. Направление и скорость ветра, уровень содержания высокомолекулярных примесей определяет СО 2 -гетероидный лидар, а характеристику турбулентности в атмосфере можно сделать по показаниям турбулентного лидара.

В том случае, когда необходимо обнаружить Быстро протекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная привести или приводящая к возникновению ЧС техногенного характера.

">взрыв , выбросы раскалённых газов, применяется радиометр с инфракрасным излучением. Компактность и многофункциональность лидарного комплекса, установленного на БПЛА , позволяет использовать его в самых разных ситуациях при мониторинге параметров внешней среды.

GPS-приёмник ГЛОНАС представляет общую картину по результатам зондирования в спциальной картографической системе, когда результаты измерения накладываются на зоны изучаемой территории, показывая места изменения концентрации веществ и локализации очагов пожара.

Компьютерные системы, которыми оснащены БПЛА , наличие нескольких ретрансляторов позволяет оценивать тушение пожара на расстоянии нескольких тысяч километров, оперативно регулируя действия пожарно-спасательных бригад.

Основные виды российских моделей БПЛА

В число наиболее используемых на территории РФ БПЛА входит дистанционно-пилотируемый аппарат «Искорка» , который ретранслирует оператору картину пожара на расстояние нескольких десятков километров. Он представляет собой что-то среднее между ракетной беспилотной техникой и обычной авиацией. Благодаря монтажу ИК-аппаратуры и телекамеры картина чрезвычайных случаев развёртывается, словно из-под крыла летательного устройства.

Тепловизионную или телевизионную круглосуточную передачу изображения обеспечивает ДПЛА «Пчела-1Т» , которая подаёт информацию в режиме рабочего времени, показывая, таким образом, постоянную картину меняющихся условий. Изначально эта модель использовалась в военно-промышленном комплексе.

Беспилотные вертолёты класса ZALA разработаны для наблюдения за изменением метеорологических условий на подстилающей поверхности. В их задачу входит теле- и тепловизионное изображение местности, накопление и анализ информации, а также ретранслирование, уточнение координат. Особенно ценным является тот факт, что в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций, представляющих угрозу для жизни человека, беспилотные вертолёты успешно выполняют свои функции.

Преимуществами вертолётных БПЛА является возможность посадки на неподготовленных участках, автоматический взлёт и приземление, наличие компьютеризированного контроля, который позволяет изменять дальность и высоту полёта.

Таким образом, технические возможности БПЛА настолько высоки, что они позволяют не ограничиваться физиологическими характеристиками человека, удобны, экономичны, многофункциональны. Это делает отрасль производства БЛА наиболее перспективной ввиду способности локально, перманентно и дистанционно оценивать различные условия и производить ретрансляцию в отдалённые точки на центральные пульты контроля.

Применение БЛА в гражданском секторе в настоящее время находится в ожидании решения некоторых технических и организационных проблем, без чего невозможно стабильное использование БЛА.

Основные проблемы связаны с использованием воздушного пространства, выделением частотного диапазона для управления БЛА и передачи информации с борта на землю и наоборот и, наконец, с развитием рынка гражданских услуг, который находится в стадии становления.

Из поставленных гражданским сектором рынка задач применения БЛА, в первую очередь, хочется отметить такие, которые в ближайшее время могут стать востребованными. Это, в первую очередь, контрольные функции БЛА. С помощью беспилотных систем можно контролировать как техническое состояние объектов, так и их безопасность и функционирование, притом, что контролируемые объекты могут находиться на большом удалении (протяженные объекты).

Отсюда можно сделать вывод, что интерес, который в последнее время проявляют организации ТЭК к использованию БЛА, закономерен. Имея в своей структуре сотни тысяч километров трубопроводов, которые довольно слабо охраняются, а зачастую и вообще не охраняются, предприятия ТЭК напрямую заинтересованы в использовании беспилотных систем. Простая экономическая выгода подталкивает предприятия ТЭК к принятию решений по использованию БЛА, и этот процесс, находящийся в данный момент в начальной стадии, будет неуклонно развиваться.

К сожалению, в руководстве этих компаний до сих пор нет единого представления о том, как с помощью БЛА получить наибольший эффект (экономический, в том числе) от применения беспилотных систем. В недрах некоторых серьезных организаций начались формироваться представления об использовании БЛА и, в связи с этим, концепции по применению БЛА в интересах компаний.

Здесь существует другая опасность - опасность зарегулировать этот вопрос таким образом, что его трудно будет решить вообще.

Хотелось бы, чтобы потенциальные пользователи беспилотных системам выступили инициаторами введения некоторых Правил применения БЛА в интересах гражданского сектора в небе России.

Основной вопрос в этой сфере - это получение статуса воздушного судна (ВС) беспилотными аппаратами.

БЛА, не являясь ВС, не подлежат регистрации в реестре ВС и не имеют Свидетельства о регистрации и годности к использованию. Им невозможно, да и не нужно получать разрешение на использование воздушного пространства. А это уже чревато самыми серьезными последствиями. Аппарат, способный летать на высоте до 4 км со скоростью до 250 км/час, массой около 100 кг, может подняться в воздух без разрешения на использование воздушного пространства, ведь по классификации - это радиоуправляемая модель. В этой ситуации скорее нужны не запретительные меры, а организация разрешительных мероприятий. «Джин» из бутылки вылетел, нужно срочно научить его летать, притом правильно.

В рамках действующего законодательства есть вид авиации, в котором «беспилотники» могут существовать на законном основании. Это – экспериментальная авиация. По этому пути идут и другие страны (США, Европа). В этой отрасли есть многолетний опыт использования летательных аппаратов, нормативные документы, разработанные десятилетиями, также есть возможность контроля за техническим состоянием БЛА и многое другое. Получив статус ВС в рамках экспериментальной авиации, БЛА смогут использовать воздушное пространство по существующим правилам.

Конечно, все БЛА должны быть застрахованы от ущерба третьим лицам. БЛА должны иметь на борту транспондеры, отвечающие всем требованиям ИКАО в этой области. Те БЛА, которые не способны нести аппаратуру СНВ-2, могут летать только в специально отведенных районах по предварительным заявкам с большим сроком уведомления.

Цель всех организаций, участвующих в регламентации использования БЛА в воздушном пространстве России, состоит в том, чтобы достигнуть уровня безопасности полетов любого класса БЛА, эквивалентного к уровню безопасности полетов самолетов. Для этой цели необходимо разработать технические требования к БЛА, которые бы способствовали выполнению этой задачи.

БЛА в последние годы активно применялись военными, поэтому наработанный ими опыт эксплуатации БЛА в различных условиях отбрасывать ни в коем случае нельзя. Наоборот, нужно привлечь военных к выработке технических требований к БЛА с учетом того, что цели и задачи применения БЛА в гражданском секторе некоторым образом отличаются от задач решаемых военными.

Думается, что было бы целесообразно создать некую новую организацию, способную решить вопросы, связанные с эксплуатацией БЛА в гражданских целях и способную сформулировать некую долгосрочную регулирующую политику в области применения БЛА.

Итак, подводя итоги, можно отметить тот факт, что использование БЛА в воздушном пространстве России не только возможно, но и необходимо. Полеты БЛА возможны при условии выполнения требований (выработанных) для получения Свидетельств о летной годности и регистрации. Это можно сделать в рамках экспериментальной авиации.

Вопросы применения БЛА для обеспечения безопасности объектов на сегодняшний день выходят на первые роли.

Угроза жизнедеятельности различных организаций заставляет все больше обращать внимание на новые методы контроля и мониторинга земной поверхности.

Больше всего это беспокоит такие организации, которые имеют протяженные объекты, контроль за которыми довольно сложно организовать. В первых рядах - это владельцы различных трубопроводов, Пограничные войска ФСБ России, ОАО РАО «ЕЭС России», ОАО «Российские железные дороги». Все эти организации могут ощутить экономический эффект от применения беспилотных систем через очень короткий период времени.

Ввиду высокой протяженности и территориальной обширности объектов наблюдения воздушный мониторинг является наиболее эффективным средством наблюдения и дистанционного сбора данных об их состоянии.

В настоящее время воздушное патрулирование осуществляется авиационными средствами в соответствии с Положением о воздушном патрулировании трасс магистральных трубопроводов.

Согласно данному положению, периодичность выполнения облетов планируется с учетом технических характеристик объектов, условий их эксплуатации, не реже 2-х раз в месяц.

Взрывной рост рынка БЛА и связанных с ним услуг прогнозируется при преодолении в скором времени ряда технических и административных барьеров, ограничивающих использование БЛА в национальном воздушном пространстве.

Использование беспилотных авиационных комплексов (БАК) в гражданской области на сегодняшний момент практически ограничивается частными случаями локальных применений в интересах решения текущих производственных или хозяйственных задач, преимущественно в экспериментальном порядке.

Ситуация с БАК в Российской Федерации наглядно иллюстрируется прошедшими в 2007 и 2008 годах форумами-выставками «Беспилотные комплексы в интересах ТЭК» и на авиасалонах МАКС 2005 и МАКС 2007.

Ряд разработок соответствует современному уровню развития авиастроения, средств связи, управления и систем дистанционного зондирования. Наибольший интерес представляют компании, предлагающие комплексное системное интегрирование несущей платформы, средств сбора и обработки данных мониторинга. Некоторые из разработок находятся в стадии предсерийных прототипов и предлагаются в качестве законченных систем, включающих носители различного типоразмера, комплексы целевой нагрузки, средства наземной поддержки и обработки информации.

В процессе выполнения полета, как правило, управление БЛА осуществляется автоматически посредством бортового комплекса навигации и управления, в состав которого входят:

приемник спутниковой навигации, обеспечивающий прием навигационной информации от систем ГЛОНАСС и GPS;
система инерциальных датчиков, обеспечивающая определение ориентации и параметров движения БЛА;
система воздушных сигналов, обеспечивающая измерение высоты и воздушной скорости;
различные виды антенн, предназначенные для выполнения задач.

Бортовая система навигации и управления обеспечивает:

полет по заданному маршруту (задание маршрута производится с указанием координат и высоты поворотных пунктов маршрута);
изменение маршрутного задания или возврат в точку старта по команде с наземного пункта управления;
облет указанной точки;
автосопровождение выбранной цели;
стабилизацию углов ориентации БЛА;
поддержание заданных высот и скорости полета (путевой либо воздушной);
сбор и передачу телеметрической информации и параметрах полета и работе целевого оборудования;
программное управление устройствами целевого оборудования.

Бортовая система связи:

функционирует в разрешенном диапазоне радиочастот;
обеспечивает передачу данных с борта на землю и с земли на борт.

Данные, передаваемые с борта на землю:

параметры телеметрии;
потоковое видео- и фотоизображение.

Данные, передаваемые на борт, содержат:

команды управления БЛА;
команды управления целевой аппаратурой.

Информация, полученная с БЛА, должна классифицироваться в зависимости от степени представляемой угрозы. Классификация проводится оператором наземной станцией управления (НСУ), либо непосредственно бортовым компьютером БЛА. Во втором случае программное обеспечение комплекса содержит элементы искусственного интеллекта, и требуется выработать количественные критерии и градации уровней угрозы. Такие критерии могут быть сформулированы путем экспертных оценок и формализованы таким образом, чтобы минимизировать вероятность ложного сигнала тревоги.

Полеты беспилотных летательных аппаратов ничем не отличаются от полетов пилотируемой авиации. БЛА оснащены системами наведения, бортовыми радиолокационными комплексами, датчиками и видеокамерами. В производственной программе ЗАО «Транзас» есть БЛА, который по всем показателям превышает аппараты производства Великобритании и Франции, а по цене значительно дешевле, чем БЛА США. Это БЛА «Дозор-3». Летные испытания данного образца начнутся в 2008 году и к 2009 году БЛА «Дозор-3» будет готов к использованию.

Главный конструктор БЛА Г.В. Трубников. ЗАО «Транзас» Статья с uav.ru .

Просмотров