Зарубежные привязные авиационные платформы на базе мультикоптеров (2022)

С. Семёнов,
кандидат технических наук;
А. Польавский,
доктор технических наук

В последнее десятилетие за рубежом существенно возрос интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), построенным по схеме мультикоптер – летательный аппарат, имеющий более двух несущих винтов. Трехроторные мультикоптеры называют трикоптерами, четырехроторные – квадрокоптерами, пятироторные – пентакоптерами, шестироторные – гексакоптерами, а восьмироторные – октокоптерами. На их базе создаются робототехнические системы для решения разнообразных задач как в военной, так и в гражданских областях.

По сравнению с БПЛА, построенными по самолетной схеме, мультикоптеры имеют ряд преимуществ, к которым относятся вертикальный взлет и посадка. Им не требуется взлетно-посадочная полоса, а также дорогостоящее стартовое оборудование. С их помощью можно вести разведку и наблюдение, обнаруживать и идентифицировать различные объекты в режиме реального времени, передавать данные на наземные станции управления (НСУ), выдавать целеуказания, проводить мониторинг окружающей среды, выполнять фотовидеосъемку и ретрансляцию радиосигналов.

Так, компания-автопроизводитель "Ягуар Лэнд Ровер – Спешиал бекал оперейшн" представила специальный автомобиль повышенной проходимости "Лэнд Ровер Дискавери", собранный для австрийского Красного Креста. Отличительная особенность данной модели – комплектация квадрокоптером. БПЛА может взлетать и садиться с помощью улавливающего устройства, расположенного на крыше автомобиля, даже если он находится в движении. Назначение аппарата в данной комплексированной системе – разведка и поиск пострадавших в районах схода лавин, обвалов и наводнений.

Кроме того, успешно развивается класс привязных, соединенных с наземным пунктом управления кабелем (тросом), БПЛА-мультикоптеров. Это направление применения систем, обладающих малыми массо-габаритными характеристиками и энергопотреблением, считается весьма перспективным. Данная концепция использования БПЛА актуальна в случаях, когда требуется его длительное нахождение в воздухе в режиме зависания на определенной высоте. Основными достоинствами привязных авиационных платформ (ПАП) являются значительная продолжительность полета, малое время развертывания, защищенность канала передачи данных.

В состав ПАП входят стартовая платформа, базовая станция, мультикоптер, полезная нагрузка (ПН), кабель-трос, наземный блок питания. Полезная нагрузка может быть представлена оптико-электронными приборами и разнообразным радиоэлектронным оборудованием.

Разработкой и созданием привязных мультикоптеров занимаются во многих странах мира, в том числе в США, Франции, Израиле и Китае.

Соединенные Штаты Америки. Американская компания "Аэро вайронмент инкорпорейтед" – мировой лидер в области беспилотных авиационных систем (БАС) разработала роботизированную наблюдательную систему, созданную на базе привязного квадрокоптера "Тезе Ай". Он предназначен для использования в военной сфере. Аппарат, соединенный со станцией кабелем, по которому он получает энергию и передает информацию, имеет небольшие габариты. Для работы устройства используется специальная НСУ. При этом высота его полета не превышает 45 м. БПЛА может находиться в полете до 120 ч.

В состав силовой установки "Тезе Ай" входят четыре электрических бесщеточных двигателя. Беспилотник, оснащенный несколькими камерами, в том числе инфракрасной, собранную информацию передает на НСУ.

Мобильный роботизированный наблюдательный пункт обеспечивает обзор в 360° на дальность до 5 км. Аппарат может использоваться в качестве ретранслятора радиосигналов. В походном положении БПЛА размещается внутри раскрывающегося контейнера.

Гексакоптер "Парк" может подниматься на высоту 152 м, но не более 3 000 м относительно уровня моря, что важно для организации связи, а также обзора территории.

БПЛА обеспечивается электроэнергией по проводам. На случай разрыва кабеля он оснащен резервным аккумулятором, который позволяет аппарату автоматически снизиться и совершить безопасную посадку.

Полезная нагрузка на "Тезе Ай" размещается на гиростабилизированной подвеске. Гексакоптер оборудован камерой высокого разрешения, системой ночного видения и тепловизором. Грузоподъемность БПЛА позволяет устанавливать и другие виды нагрузки, прежде всего оборудование для ретрансляции.

На гексакоптере имеются элементы системы "Парк" (PARC – непрерывная воздушная разведка и связь).

Особенность системы электропитания БПЛА, которую разработала американская компания "СиФай", заключается в использовании тонкого "микрофиламентного" электрокабеля. По нему обеспечивается поддержка Интернета, подключенного к "Парк". Это позволяет получать на экране пульта управления стабильное видеоизображение или другие данные с камеры БПЛА в режиме HD без сжатия. Следует отметить, что изображение такого высокого качества не могут обеспечивать аппараты, передающие видео по радиоканалу.

Гексакоптер удерживает свою позицию в воздухе автоматически, не требуя внимания оператора. Использование проводов также снижает возможность перехвата передаваемых данных. При этом ресурс работы на одной батарее составляет до 12 ч.

Система PARC, разработанная для американских вооруженных сил, позволяет вести длительное наблюдение, а также ретрансляцию радиосигналов, существенно увеличивая дальность связи.

Компания "Дрэгонфлай пикчерс инкорпорейтед" разработала привязной квадрокоптер "УМАР" (UMAR) с парными винтами. Аппарат способен сохранять неизменное положение относительно морского судна или другого транспортного средства, оснащенного базовой станцией.

БПЛА имеет восемь электродвигателей. Устройство применяется в качестве ретранслятора радиосвязи, защищено от воздействия неблагоприятных погодных условий. Для получения сертификации на использование в морских условиях привязной квадрокоптер подвергался интенсивным испытаниям в реальных условиях эксплуатации.

Данный аппарат с бортовой ВЧ-антенной позволяет увеличить дальность радиосвязи морского судна до 50 миль и способен безотказно работать свыше 400 ч в беспосадочном режиме на высоте до 150 м благодаря непрерывной подаче электропитания по кабелю.

При потребляемой мощности 8–10 кВт "УМАР" достаточно защищен и может находиться в воздухе в штормовых условиях. Для этого БПЛА способен увеличивать частоту вращения ротора как в импульсном режиме, так и в течение продолжительного времени, чтобы сохранить требуемое положение. Преобразователь высоковольтного напряжения квадрокоптера обладает минимально возможными массо-габаритными показателями.

Для обеспечения электропитания в конструкции "УМАР" применены низкопрофильные модули семейства VIA BCM, рассчитанные на высокое напряжение (HV), которые преобразуют 800 В в 50 В при КПД, равном 98% Универсальный монтаж и малые размеры высоковольтных BCM-модулей позволяют значительно увеличить удельную мощность и уменьшить массу бортовой системы.

Американская транснациональная телекоммуникационная компания "AT&T" в феврале 2017 года провела испытания привязного квадрокоптера с парными винтами "Флаен Фелон Вингс", который предназначен для выполнения функций станции сотовой связи. БПЛА планируется использовать для быстрого восстановления связи на территориях, пострадавших от стихийных бедствий.

Новые аппараты позволят оперативно восстанавливать связь, еще до того как будут приведены в порядок и подключены к сети пострадавшие наземные сотовые вышки. Квадрокоптер оснащен оборудованием для трансляции и приема сигнала стандарта LTE, способным обеспечивать надежную связь с высоты полета 90 м на территории площадью 100 км2. Для передачи данных "Флаен Фелон Вингс" использует спутниковую связь.

Франция. Автоматизированная, мощная и портативная система привязного гексакоптера "Орион" разработана французской компанией "Элистэер" для военного и гражданского применения в качестве временных телекоммуникационных и телеинспекционных систем, а также для непрерывного воздушного круглосуточного наблюдения.

Впервые "Орион" был представлен в марте 2018 года. Оснащен двигательной установкой авиационного класса с шестью винтами, может использоваться в плохих погодных условиях. Он укомплектован четырьмя опорами для взлета и посадки на неровной поверхности, привязан к полностью программируемой станции, обеспечивающей соединение для передачи данных и энергии между БПЛА и НСУ, а также имеет аварийную парашютную систему.

"Орион" имеет модульную конструкцию. На его борту под корпусом размещена современная двуосная гиростабилизированная оптико-инфракрасная (ЭО/ИК) платформа на карданном подвесе, обеспечивающая разрешение изображения до 640 x 512 пикселей. Камеры могут обнаруживать и отслеживать движущегося человека или сопоставимый по размерам объект на расстоянии до 10 км.

Полученные данные наблюдения и разведки передаются на НСУ в режиме реального времени со скоростью 200 Мбит/с. Информация также может быть записана и храниться на борту БПЛА.

Навигация и определение местоположения аппарата в масштабе реального времени обеспечиваются бортовой инерциальной навигационной системой с коррекцией по данным КРНС. При этом управление может осуществляться дистанционно оператором с НСУ с помощью панели управления.

Масса полезной нагрузки привязного гексакоптера 2 кг, максимальная высота зависания 100 м, время полета 24 ч, максимальная скорость полета 35 км/ч, время развертывания БПЛА несколько секунд. В привязном режиме "Орион" может работать в сложных метеорологических условиях при скорости ветра 35 км/ч с порывами до 50 км/ч.

Израиль. Компания "Скай сапьенс" разработала привязной пентакоптер "Овермаст-100", предназначенный для мониторинга обстановки и подъема полезной нагрузки различного назначения.

Особенностями данного БПЛА являются его компактность, достигаемая за счет использования складных боковых пропеллеров, а также возможность следования за передвигающимся базовым мобильным средством. Выполненный особым образом трос, соединяющий аппарат с НСУ, работает одновременно как силовой кабель и как широкополосное соединение с пультом оператора-наблюдателя. Малые масса и габариты позволяют размещать аппарат в кузове или на крыше автомобиля класса "пикап".

"Овермаст-100" приспособлен для гашения бокового сноса при помощи четырех боковых винтов. Два соосных несущих винта противоположного вращения в центре конструкции создают подъемную силу устройства, а четыре боковых вспомогательных позволяют БПЛА маневрировать для удержания над автомобилем.

В собранном виде привязной пентакоптер размещается в контейнере диаметром 72 см. Взлетная масса 10 кг, масса ПН 6 кг. Развертывание БПЛА осуществляется в автоматическом режиме. Время готовности к работе составляет 15 с, максимальная высота полета – 50 м.

"Овермаст-100" оснащен электронно-оптическими и радиолокационными датчиками, а также системой лазерного целеуказания. Беспроводная система связи позволяет передавать информацию в масштабе реального времени не только наземному оператору, но и самолетам боевой авиации, ударным БПЛА, артиллерийским формированиям, а также штабам различного звена управления. В 2012 году "Овермаст-100" был принят на вооружение Армии обороны Израиля.

Привязной квадрокоптер вертолетного типа "ЭТОП" (ETOP), созданный компанией "Израэль аэроспейс индастриз", является аппаратом, построенным по многовинтовой схеме. Имеет размеры 160 х 160 см. Оснащен электрическими роторными двигателями, питание которых осуществляется по проводам от наземного источника электроэнергии.

Квадракоптер впервые был представлен на авиасалоне МАКС-2011. БПЛА способен поднять ПН массой до 20 кг на высоту 100 м.

В штатном варианте комплектуется бортовыми оптико-электронными системами наблюдения мини-POP и микро-POP.

Система наблюдения на базе "ЭТОП" может быть развернута со стационарного пункта или с движущейся платформы (например, автомобиль или корабль). Аппарат не требует наземного обслуживающего персонала. И применяется как в военной, так и в гражданской сфере, а также использоваться при охране государственной границы или различных объектов.

Китайская Народная Республика. Привязной гексакоптер "Мэтрис 600" с наземной станцией питания обеспечивает продолжительный полет в режиме зависания. Полетный контроллер оснащен инерциальной навигационной системой с коррекцией по данным КРНС.

Конструкция БПЛА позволяет производить его быструю сборку. Аппарат использует сразу шесть аккумуляторов и систему управления электропитанием, обеспечивающую быструю зарядку, настройку и максимальную производительность платформы.

Все аккумуляторы объединены одной платой распределения питания и включаются нажатием одной кнопки, что упрощает техобслуживание. Привязной гексакоптер оборудован дополнительным геодезическим GNSS приемником (GPS/QZSS L1, "Бэйдоу" B1, "Галилео" E1, SBAS), позволяющим определять координаты центров фотографирования с сантиметровой точностью и проводить фотограмметрическую обработку без использования наземных опорных точек. Может применяться в военной сфере.

Привязной гексакоптер "Альбатрос Скаел", разработанный компанией "Микро-мульти-коптерс", при подключении к наземному источнику питания работает без подзарядки круглосуточно. Идеально подходит для постоянного мониторинга земной и водной поверхности.

В состав комплекса входят БПЛА "Альбатрос Скаел", воздушный и наземный модули привязной системы, а также НСУ.

На 12-м авиасалоне "Эршоу Чайна2018" компанией "Норинко" был продемонстрирован гексакоптер MR-150. Аппарат оснащен малоразмерной гиростабилизированной оптико-электронной станцией, поисковой прицельной РЛС и другим разведывательным оборудованием, а также двумя противотанковыми управляемыми ракетами (ПТУР) "Блу Эрроу-5". После доработки этот БПЛА может применяться для охраны объектов.

Для решения разведывательно-огневых задач в ходе боевых действий MR-150 предлагается использовать как "привязной".

Таким образом, в настоящее время за рубежом идет процесс поиска новых способов борьбы в воздушном пространстве, обусловленный бурным развитием БПЛА, которые представляют большую опасность не только для войск, но и для объектов экономики и инфраструктуры. Успешное развитие современных технологий привело к тому, что недорогой класс БПЛА – привязные высотные платформы на базе мультикоптеров – можно использовать для ведения разведки, наблюдения и целеуказания, обеспечения нанесения авиационных и ракетных ударов, корректировки артиллерийского и минометного огня, решения задач мониторинга, ретрансляции и телекоммуникции систем связи и управления.

Зарубежное военное обозрение. - 2022. - №4. - С. 60-66

Всего комментариев: 0
avatar