Вертолёт, 2007 №1

БЛА: широкий диапазон применения

Беспилотный вертолет Ка-37

Беспилотная авиация в настоящее время успешно развивается во многих странах мира. Предпосылок для ее широкого использования более чем достаточно. Обозначим самые основные из них: рост стоимости разработки, создания и эксплуатации пилотируемых аппаратов; прогресс в области бортового радиоэлектронного оборудования; возможность автоматизации технологических процессов воздушного мониторинга; повышение летнотехнических и эксплуатационных характеристик беспилотных аппаратов при равной с пилотируемыми аппаратами полезной нагрузке; снижение рисков для личного состава при использовании БЛА.

Создание беспилотных летательных аппаратов на фирме «Камов» — естественный результат технической политики, ведущейся на предприятии в последние годы. Представляем вниманию читателей журнальный вариант доклада, сделанного доктором технических наук В.А. АНИКИНЫМ на конференции, прошедшей в рамках Первой московской международной выставки «Беспилотные многоцелевые комплексы в интересах ТЭК» — UVS-TECH-2007. В нем автор излагает основные принципы построения системы беспилотных авиационных комплексов, разрабатываемые на фирме «Камов» для решения задач воздушного мониторинга.

Конференция проводилась в рамках выставки не случайно: беспилотная авиация в последнее время успешно развивается во всем мире. В настоящее время известно более 500 программ по созданию различных типов беспилотных летательных аппаратов. Использование беспилотной авиации для мониторинга объектов ТЭК становится актуальной и, что очень важно, реализуемой задачей.

Основными заказчиками мониторинга объектов ТЭК являются РАО ЕЭС, компании «Газпром», «Транснефть», «Роснефть» и др. Объемы экономической деятельности этих предприятий таковы, что каждое из них способно создать свою систему воздушного мониторинга. Но такая «самостоятельность» привела бы только к распылению финансовых ресурсов, удлинению сроков разработки и внедрения БЛА.

Задачи мониторинга объектов для различных субъектов ТЭК схожи и близки, следовательно, и бортовое оборудование для их решения, летательные аппараты, наземные средства можно считать унифицированными в интересах основных заказчиков, а сам беспилотный авиационный комплекс — межвидовым. В связи с этим для решения широкого круга задач мониторинга различных объектов целесообразно создавать единую межвидовую систему воздушного мониторинга для всех субъектов ТЭК на основе унифицированных беспилотных комплексов со сменным бортовым многоцелевым оборудованием. Такой подход позволит существенно снизить расходы на создание системы.

Разработчикам беспилотных летательных аппаратов необходимо учитывать особенности воздушного мониторинга объектов ТЭК: полет летательного аппарата проходит на небольшой высоте (в условиях турбулентности в приземном слое), отсутствуют надежная и устойчивая радиосвязь и транспортная инфраструктура. Если в европейской части России, где густота объектов велика, имеется развитая транспортная инфраструктура, то в других регионах страны, где эти объекты имеют большую протяженность, такая инфраструктура отсутствует.

Объекты топливно-энергетического комплекса страны можно разделить на локальные (ГЭС, АЭС, НПЗ), региональные (средней протяженности) и магистральные (большой протяженности). Для мониторинга локальных объектов можно применять мобильный комплекс с переносными беспилотными вертолетами, региональных — многофункциональный комплекс мобильного базирования с комбинированной целевой нагрузкой, магистральных объектов — комплекс стационарного базирования с многоцелевой нагрузкой.

На каких же типах БЛА рациональнее всего строить беспилотные комплексы для мониторинга объектов ТЭК — беспилотных самолетах или беспилотных вертолетах?

Беспилотный самолет обладает по сравнению с беспилотным вертолетом одним несомненным преимуществом — дальностью и продолжительностью полета, однако проигрывает по качеству мониторинга. Кроме того (и это очень важно), «генетические» свойства вертолета обеспечивают ему штатный взлет и посадку на неподготовленную площадку ограниченных размеров. Свойства вертолета определяют и многократность применения БЛА, его эксплуатацию при любом направлении ветра.

Еще одной существенной характеристикой качества мониторинга является возможность летательных аппаратов различных схем сохранять пространственное положение при вертикальном порыве. Вертолет, как это видно из табл. 1 и 2, имеет забросы по тангажу меньше, чем самолет, в 1,5–3 раза. В свою очередь, соосный вертолет (и это тоже отражено в таблице) имеет наименьшие перекрестные связи по сравнению с одновинтовым. Поэтому можно предположить, что основу системы воздушного мониторинга должны составить вертолетные беспилотные комплексы, а для воздушного мониторинга объектов ТЭК наиболее подходят именно вертолеты соосной схемы.

Ка-226

Рис 1. Магистральный беспилотный вертолетный комплекс

Пульт управления беспилбтным летательным аппаратом

Важно отметить, что отсутствие перекрестных связей в каналах управления принципиально упрощает систему управления аппаратом и позволяет успешно решать задачи автоматизации управления полетом (поэтому к разработке соосных беспилотных вертолетов проявляется интерес во многих странах мира — США, Англии, Канаде, Франции, Германии, Китае, Японии). Другим известным преимуществом беспилотных комплексов на базе соосных вертолетов является их аэродинамическая компоновка. Отсутствие рулевого винта и связанных с ним проблем, компактность и более высокий коэффициент полезного действия соосных винтов на режимах взлета и вертикального набора высоты дают соосному вертолету существенные преимущества в летно-технических и эксплуатационных характеристиках при мониторинге. В частности, это больший вес полезной нагрузки, большие возможности применения вертолета с ограниченных площадок при различных направлениях ветра и т. д.

Представим результаты синтеза системы воздушного мониторинга объектов ТЭК на базе вертолетов фирмы «Камов». Такая система состоит из вертолетов трех типов для мониторинга объектов различной протяженности: до 100, до 500 и до 2000 км. Вертолеты могут быть оборудованы (в зависимости от задач мониторинга):

— радиолокационными системами всепогодного круглосуточного наблюдения (в том числе в акваториях шельфовых месторождений);

— лазерными сканирующими системами дистанционного обнаружения газовых утечек;

— оптико-электронными системами дневного и ночного контроля при промышленном и экологическом мониторинге;

— комбинированными ультрафиолетовыми системами дистанционного обнаружения повреждений высоковольтных трансформаторов и ЛЭП.

Рассмотрим каждый из типов системы воздушного мониторинга.

Концепция создания магистрального беспилотного комплекса для мониторинга объектов ТЭК отрабатывается на основе летающей лаборатории пилотируемого вертолета. В ходе летных испытаний пилотируемой лаборатории удается отработать наиболее сложные, ответственные системы и свести к минимуму технические риски. Магистральный беспилотный вертолет создается на основе вертолета Ка-226 (рис. 1).

Отработка технологии мониторинга, целевого оборудования в ходе опытной эксплуатации вертолета Ка-22бАГ даст необходимый опыт и позволит определить требования как к элементам системы, так и к целевому оборудованию. Высокая степень унификации с агрегатами и системами Ка-226 обеспечивает высокую степень готовности проекта и низкие затраты на создание беспилотного вертолета.

Вариантов размещения многофункционального комплекса, предназначенного для мониторинга ТЭК средней протяженности, несколько. Он может быть размещен на специализированной машине высокой проходимости, в прицепе или в контейнере.

На фирме «Камов» создан беспилотный летательный аппарат — летающая лаборатория Ка-37 полетной массой до 250 кг. Этот БЛА может нести на борту аэрогеофизическую аппаратуру, аппаратуру для радиационной и химической разведки, аэрофотосъемки и другое целевое оборудование в зависимости от целей мониторинга. В настоящее время выполнены исследования в аэродинамической трубе ЦАГИ, созданы натурные трансмиссия и несущая система, проработаны технические решения основных агрегатов и систем, вопросы кооперации. Можно говорить о большом заделе в программе создания многофункционального комплекса на базе беспилотных вертолетов Ка-37/137.

Беспилотный летательный аппарат Ка-137

Характеристики системы вертолетных комплексов фирмы «Камов» представлены на табл. 3.

Программу создания системы беспилотных авиационных комплексов представляется целесообразным разбить на несколько этапов. На первом — отрабатывать сам летательный аппарат и его системы, на втором — целевое оборудование и технологию мониторинга, на третьем — вопросы функционирования системы, оптимизацию ее работы в интересах субъектов ТЭК. Такой подход позволит сократить сроки создания и ресурсы, а также получить дополнительные возможности настройки системы в ходе ее опытной эксплуатации.

В заключение хочу отметить: необходимо не только формировать систему воздушного мониторинга объектов ТЭК, программу ее развертывания и эксплуатации, но и придать этой программе государственный статус.

АВИАСАЛОН