Промышленные роботы Ч. 3 учебное пособие

Эффект информационного присутствия человека на борту ДПЛА, позволяющий сохранить основные положительные качества авиации (гибкость и быстроту реакции на непредвиденное изменение обстановки), и многоразовость применения этих аппаратов – вот основные отличия ДПЛА от беспилотных аппаратов вообще.

Вбудущих войнах и конфликтах XXI века, по оценкам подавляющего большинства западных экспертов, США и страны НАТО будут делать ставку на применение сравнительно дешевых ДПЛА.

Стоимость современного самолета в настоящее время достигает 50–60 млн долл. Да и на подготовку высококлассного летчика надо потратить еще 10 млн долл.

Вто же время многие задачи, возлагаемые на пилотируемую авиацию, могут с успехом выполняться боевыми ДПЛА.

2.3.1.Дистанционно управляемый вертолет

Впоследние годы во многих зарубежных странах и в России повысился интерес к малогабаритным ДПЛА, обладающим вертикальным взлетом и посадкой, выполненным по вертолетной схеме (рис. 13). Подобные ДПЛА характеризуются существенно малой массой (до 50 кг) и габаритами, что позволяет осуществлять их перевозку неспециализированным транспортом и быстрое развертывание на месте применения.

Рис. 13. Дистанционно управляемый вертолет

Круг задач, решаемых ДПЛА вертолетного типа, весьма обширен:

визуальный и технический контроль обширных труднодоступных территорий;

профилактический контроль местности и объектов;

31

поиск людей и объектов;

доставка медикаментов и грузов.

2.3.2. ДПЛА «Пчела-1Т»

ОКБ имени А.С. Яковлева работает над тактическими ДПЛА с 1980 г. и является единственной организацией из нескольких десятков, сумевшей создать аппарат, который завершил госиспытания, освоен в серийном производстве и поставлен на вооружение.

Это было обусловлено тем, что ДПЛА «Пчела-1Т» (рис. 14) разрабатывался как обычный военный самолет без скидок на размеры. При этом целью его разработки являлось полное выполнение требований заказчика, а не достижение уникальных характеристик. Это позволило успешно использовать «Пчелу-1Т» в двух чеченских войнах, причем в условиях, когда применение зарубежных тактических ДПЛА практически исключалось.

Рис. 14. ДПЛА «Пчела-1Т»

Комплекс «Строй-П» с ДПЛА «Пчела-1Т» (головной разработчик ГУП НИИ «Кулон»), созданный в 1990 г., предназначен для круглосуточного наблюдения объектов и передачи их телевизионного или тепловизионного изображения в реальном масштабе времени на наземный пункт управления. В 1997 г. комплекс, допускающий телевизионную разведку в светлое время суток, принят на вооружение Российской армии.

32

Боевые действия на Северном Кавказе показали, что из существующих беспилотных самолетов, находящихся на вооружении в РФ или на различных этапах разработки, «Пчела» наиболее пригодна к применению в реальных условиях. С помощью «Пчелы» получали уникальную развединформацию, которую невозможно добыть другими способами. Эти сведения, использованные при нанесении артиллерийских ударов и осуществлении действий подразделений сухопутных войск и морской пехоты, спасли жизнь сотням российских солдат.

«Пчела-1Т» является многоцелевым летательным аппаратом и может быть переоборудована в ДПЛА для постановки помех связным радиостанциям и в воздушную мишень. При замене бортовой телевизионной аппаратуры аппаратурой постановки помех «Пчела-1Т» способна подавлять радиостанции

вУКВ-диапазоне в радиусе 10–20 км.

Вварианте воздушной мишени на ДПЛА вместо телевизионной системы устанавливается оборудование для увеличения заметности аппарата в оптиче-

ском и радиолокационном диапазонах, в том числе самолетные ответчики и трассеры. При этом обеспечивается имитация воздушных целей типа легких самолетов со скоростями 120–180 км/ч и высотами полета от 100 до 2500 м.

Старт ДПЛА осуществляется с помощью двух твердотопливных ускорителей с короткой направляющей, размещенной на гусеничном шасси боевой машины десанта (рис. 15). Летательный аппарат управляется или по заданной программе, или оператором, которому достаточно ввести в ЭВМ только новые высоту и курс.

Рис. 15. Старт ДПЛА с боевой машины десанта

В качестве силовой установки на ДПЛА «Пчела-1Т» применяется двухтактный двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания П-032, вращающий толкающий винт постоянного шага, расположенный в кольцевом оперении.

33

Бортовое оборудование включает сменный комплекс разведывательной аппаратуры, в состав которой входит телевизионная камера или тепловизор. Телевизионная камера имеет объектив с фокусным расстоянием, изменяемым по команде оператора.

Оригинальная аэродинамическая схема с кольцевым оперением позволила уменьшить габариты аппарата и исключить его сваливание на малых скоростях полета. Крыло малого удлинения обеспечило необходимые аэродинамические характеристики при минимальных габаритах машины, позволяющих транспортировать ее любыми типами грузового автотранспорта.

Посадка на парашюте допускается на неподготовленную ровную площадку. Модульное построение фюзеляжа позволяет быстро заменить поврежденные агрегаты и отдельные элементы конструкции. Применение стеклопластика в конструкции планера обеспечивает малые затраты на серийное производство, простоту технического обслуживания в эксплуатации и малую степень повреждаемости.

Комплекс «Строй-П» включает в себя 10 летательных аппаратов, наземный пункт дистанционного управления, который вместе с пусковой установкой размещен на десантируемом бронетранспортере БТР-Д, технологическую машину (на базе автомобиля КамАЗ) и транспортно-заряжающую машину (на шасси ГАЗ-66). Комплекс полностью обеспечивает техническое обслуживание ДПЛА перед стартом, его пуск и управление, прием и отображение в реальном времени телевизионной информации на экране оператора. На видеоконтрольном устройстве отображаются также маршрут аппарата и его текущие координаты.

Можно уверенно сказать, что общий уровень развития военных ДПЛА на сегодняшний день достаточен и для решения всех задач, которые могут стоять перед гражданскими комплексами.

Диапазон подобных ДПЛА довольно широк: от аппаратов «индивидуального действия» (весом до 6 кг) до боевых беспилотных самолетов (весом до 6–7 т) и вертикально взлетающего тактического ДПЛА. В них применяются последние научно-технические достижения, такие как системы спутниковой навигации, электронные карты, радиоэлектронное оборудование на элементной базе, используемой в космической технике, и самые современные типы полезных нагрузок.

34

2.3.3. Вертолет-подлодка

Недавно были подведены итоги ежегодного конкурса по разработке винтокрылого летательного аппарата будущего AHS/Industry Annual Student Design Competition, проводимого среди команд университетов и институтов Американским вертолетным обществом (AHS International).

Участники представили разработки передового винтокрыла для спецназа. Причем «винтокрыл» не обязательно вертолет. Это может быть, к примеру, и конвертоплан с поворотными роторами типа V-22 Osprey, только маленький.

Первое место в конкурсе завоевал проект целого набора машин Cipher, Dragonfly & Barracuda (PDF-документ, 40 мегабайт) и системы их развертывания, разработанный выпускниками технологического института Джорджии

(Georgia Institute of Technology) (рис. 16). А первое место в категории студенче-

ских работ занял проект вертолета «Водяной смерч» (Waterspout, PDFдокумент, 3,4 мегабайта), созданный объединенным коллективом первокурсников из израильского технологического университета (Technion) и университета Пенсильвании (Pennsylvania State University).

Рис. 16. Модели летательных аппаратов

Вобоих проектах речь идет об аппаратах вертикального взлета, базируемых на подводной лодке. И в обоих случаях аппараты эти смогут вылетать на задание без необходимости всплытия субмарины.

Впервом проекте представлены три вида аппаратов: «Шифр», «Стрекоза»

и«Барракуда». Их объединяют место базирования и задача.

Cipher – крошечный пилотируемый вертолет – выполнен по схеме NOTAR, т.е. имеет один несущий винт (складываемый), хвостовой винт отсутствует

35

(рис. 17). Одной из главных целей при его проектировании было снижение уровня шума, так что этот аппарат, пролетая низко над местностью, успешно «шифруется».

Рис. 17. Детали летательного аппарата Cipher

Dragonfly представляет собой беспилотную машину поддержки, выполненную в виде крыла-коробки (рис. 18). В Dragonfly экипажа нет, он не разворачивает свои роторы, как Osprey, а поворачивается после вертикального взлета целиком, переходя на самолетный режим. Вертолет спроектирован в расчете на необычайно низкий уровень шума. Его приводит в движение пара турбодизелей, в самолетном режиме этот робот разгоняется до 260 км/ч. На концах крыльев расположены движки и винты, лопасти которых могут складываться. В центре аппаратарасполагаетсянебольшойотсекдляцелевойнагрузки.

Рис.18. Беспилотный летательный аппарат Dragonfly

36

Barracuda – это специальная плавучая капсула-микроаэродром, которая необходима для хранения и запуска обоих летательных аппаратов. Капсулы эти размещаются на месте баллистических ракет, так что одна подлодка может нести несколько таких самоходных ангаров. Правда, ракетоносец нужно будет модифицировать, так как одна Barracuda занимает (в плане) место четырех соседних пусковых шахт.

Атомная подлодка выпускает капсулу-аэродром Barracuda с небольшой глубины. Плавающая самоходная капсула очень устойчива, так как большая часть ее находится под водой. Наверху же раскрывшиеся створки и подъемник образуют вертолетную площадку (рис. 19).

Рис. 19. Атомная подлодка, с которой выпускается Barracuda

Весь рой Cipher и Dragonfly может быть выпущен с подлодки за весьма короткое время. Для этого субмарине не нужно всплывать на поверхность, достаточно выпустить капсулы, которые, попав наверх и раскрывшись, превратятся в миниатюрные ангары с площадками наверху.

Cipher и Dragonfly способны удалиться на расстояние до 260 км от подлодки, выполнить там задание (разведка, удар по наземным целям, высадка десанта) и вернуться к субмарине, которая заберет их из опасного района.

Предел высоты той и другой машины составляет 1,8 км, это не очень много, но основная их задача – скрытный полет над самой водой или в складках местности на берегу.

Barracuda представляет собой миниатюрную подлодку. Здесь есть аккумуляторы, цистерна для балласта, баллоны с воздухом и система движителей типа

37

Voith-Schneider, позволяющая позиционировать капсулу с высокой точностью. На нижней палубе есть помещение для 12 человек, а наверху – пост управления и отдельный герметичный люк. Предусмотрен также насос, откачивающий морскую воду при попадании волны через открытые створки вертолетного подъемника. Даже при волнении наклон капсулы не должен превышать пары градусов, поскольку ее центр тяжести находится в самом низу (рис. 20).

Рис. 20. Внутреннее устройство подлодки Barracuda

Беспилотник Dragonfly может летать без всякого дистанционного управления (по заранее составленной программе), студенты предусмотрели автономный режим полета и для Cipher.

Дело в том, что один Cipher вмещает двух человек. Но он может за несколько часов доставить на берег внушительную команду спецназа. При этом за один рейс он будет перевозить к точке высадки двоих, т.е. весь свой экипаж. А к субмарине за очередной парой солдат Cipher должен возвращаться самостоятельно по командам компьютера.

При обычной миссии возможность посадки на суше для Dragonfly не предусмотрена, хотя в вертикальном положении он может опираться на специальные наконечники на своем оперении. Но этот беспилотник может выполнять роль разведчика или вооруженного самолета прикрытия во время рейсов пилотируемых Cipher на берег.

38

После выполнения вылета все машины, выпущенные капсуламиаэродромами, на них же и возвращаются. Потом капсулы герметично закрываются и уходят под воду к подлодке, которой по-прежнему не требуется показываться над водой, чтобы выполнить столь необычную задачу и сыграть роль авианосца.

Двухместному вертолету-бочоноку Waterspout (рис. 21) не нужен специальный всплывающий ангар, чтобы вылететь с погруженной на перископную (или около того) глубину субмарины. Грузоподъемность Waterspout 360 кг. В вертолет вмещаются два пилота (бойцы сил специального назначения), их снаряжение и еще немного оборудования. Двухвинтовой аппарат приводят в движение два двигателя, размещенные в верхней части «бочки». Крейсерская скорость этого вертолета составляет 185 км/ч.

Рис. 21. Двухвинтовой аппарат Waterspout

Waterspout представляет собой герметичный аппарат (воздухозаборник и выхлопная труба его двигателя под водой закрываются), имеющий две герметичные дверцы, ведущие в двухместную кабину (рис. 22). Оба члена экипажа могут воспользоваться любой из них. Один люк расположен на дне машины, он распахивается, а второй – на боковой стенке (спереди), он сдвигается. В случае вынужденной посадки на сушу створки нижнего люка играют роль шасси, а при посадке на неспокойную воду машина может выдвинуть дополнительные поплавки для устойчивости.

Вертолет находится в шахте на специальном подъемнике, и лодка отпускает его только после того, как аппарат оказывается выдвинут за пределы створок ракетной шахты. Далее вертолет, как поплавок, всплывает, будучи прикрепленным к специальному кольцу, которое в свою очередь тянет за собой трос.

39