Текст книги "Вертолёт 1999 02"

Автор книги: Вертолет Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 8 страниц)

Системы спутниковой навигации

Ю.П. Арсенов, нач. отдела КВЗ, В.П. Жилин, инженер-конструктор

Организация по космическим и ракетным системам Соединенных Штатов Америки SAMCO (Space and Missile Systems Organization) разработала глобальную космическую навигационную систему GPS (Global Positioning System), или, иначе, Navstar, которая в любое время суток должна обеспечивать экипажи самолетов, команды кораблей, а также наземных пользователей высокоточными данными об их месторасположении в пространстве и скорости перемещения. При оснащении пользователей соответствующей аппаратурой – приемниками GPS – система обеспечивает определение положения объектов в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно выбранного геоида с погрешностями, соответственно, не более 15 и 20 м. При использовании дифференциального приемника GPS осуществляется привязка к сигналам, идущим как от спутников, так и от наземной базовой станции, что обеспечивает сверхточную навигацию с погрешностью до 2 м. Точность определения скорости объектов достигает 10 см/с. Система Navstar включает в себя 24 спутника, сгруппированных в три кольца и обращающихся по круговым орбитам высотой 19260 км.

Для обеспечения единства времени в системе спутники снабжены цезиевыми атомными часами, не требующими частой корректировки. Управление системой Navstar осуществляется главной земной станцией и несколькими контрольными станциями на острове Руоли, на Гавайских островах, на Аляске и в северо-восточной части США. На главной станции вычисляются эфемериды спутников, определяются условия распространения радиоволн в ионосфере и ошибки времени, которые ретранслируются через спутники для последующего учета пользователями системы. Аналогично системе GPS Navstar построена глобальная орбитальная спутниковая система ГЛОНАСС Российской Федерации.

Спутники GPS и ГЛОНАСС излучают сигналы времени, которые используются приемниками для определения расстояний до спутников.

Приемники пользователей включают в себя средства планирования маршрутов, сопровождения и послемаршрутной обработки и выдачи отчетов и графиков, дающих возможность удостовериться в выполнении задания.

Система GPS США в 1994 г. и ГЛОНАСС Российской Федерации в 1996 г. были предложены Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) в качестве средств обеспечения поэтапного развития глобальной навигационной спутниковой системы GNSS.

Федеральной авиационной администрацией США для правильного использования систем GPS в авиации разработаны стандарты TSO C129 от 10.12.92 г. «Дополнительное бортовое навигационное оборудование, использующее глобальную систему определения местоположения (GPS)» и NO TICE № 8110.60 от 04.12.95 г. «GPS как основное средство навигации для полетов в океанических и удаленных районах».

В настоящее время на рынке имеется множество приемных систем GPS и ГЛОНАСС. Продукцию представляют 22 фирмы США и 3 российские компании. Особенно много предложений, касающихся оборудования GPS, предназначенного для авиации. Все системы можно классифицировать как переносные, планшетные и устанавливаемые стационарно.

К переносным относится, например, система Flightmate GPS фирмы Trimble Navigation. Этот точный и компактный автономный прибор совмещает в себе международную аэронавигационную базу данных координат аэропортов мира (включая их высоту над уровнем моря) и радиомаяков Jeppesen, навигационный компьютер, встроенную антенну и быстросъемное крепление для установки на летательном аппарате. Он вычисляет координаты местоположения с точностью до 15 м (точность определяется Министерством обороны США и может составлять 100 м) и высоту в любой точке Земли, в любое время и при любой погоде. Вычисление местоположения летательного аппарата производится по выбранным из глобальной аэронавигационной базы данных координатам близлежащих аэропортов, радиомаяков, выполняющих роль своеобразных промежуточных пунктов маршрута (ППМ). В соответствии с этой информацией прибор практически мгновенно выдает на дисплее данные о дистанции, курсе, скорости полета, расчетном времени прибытия, расчетном времени в пути и определяет отклонение от курса, отмеченного на графическом индикаторе. Размеры прибора 8,4х17,3х3,3 см, вес 397 граммов с батарейками.

К планшетным можно отнести электронный картографический планшет с GPS-датчиком Teldix Co Pilot («Второй пилот»). Co Pilot имеет алфавитно-цифровой дисплей для индикации следующих данных:

¦дистанция до ППМ и пеленг на него;

¦скорость относительно земли и расчетное время в пути;

¦географические координаты и высоту;

¦величину бокового отклонения от линии заданного пути;

¦индикатор отклонения от заданного курса.

Кроме того, Co Pilot использует данные GPS для управления электронным жидкокристаллическим указателем на прозрачном экране, под который вставляется обычная бумажная карта размером 200х200 мм.

Перечислим наиболее известные фирмы, разрабатывающие и изготавливающие стационарно устанавливаемые системы.

1. allied signal (США).

Фирма предлагает ряд систем, каждая из которых имеет картографический индикатор: KLN 90B, ручная KLX 100(GPS и связь), устанавливаемый на приборной доске приемник GPS KLN 35A, GPS-связь KLX 135A, а также навигационные системы GPS KLN 89B и KLN 89.

2. ashtech inc. (США).

Производит системы GPS и комбинированные GPS/ГЛОНАСС-приемники и связанные с ними подсистемы. Фирма работает совместно с Universal Avionics Systems Corp., поставляя 12-канальный приемник GPS для навигационной системы Universal UNS-1M.

Производит авиационную модель AV-12 с цветным дисплеем с высвечиванием процедур предполетных проверок систем самолета или вертолета. В памяти может быть до 1000 ППМ и до 100 полетных маршрутов. Недавно фирмы Ashtech Inc и Magellan Systems Corp. согласились выпускать продукцию под именем Magellan.

3. gamin international (США).

Фирма разрабатывает, производит и продает приемники GPS для авиации общего назначения, для деловых и коммерческих самолетов: GPS 115XL – приемник с картографическим индикатором, сертифицированный для неточного захода на посадку (TSO-C129 A1) и GNC 300XL – комбинацию приемника GPS с УКВ-радиостанцией с картой высокой разрешающей способности. Обе системы имеют приемники с 12 параллельными каналами. Имеются интерфейсы по ARING 429, GAMA 429, RS-232 и NIMEA 0183. В каждой системе имеется резервный режим работы от аккумулятора.

4. honeywell (США).

Совместно с фирмой Trimble компания предлагает «Серию НТ» навигационных систем для широко– и узкофюзеляжных самолетов, давая возможность летательным аппаратам, не оборудованным системой менеджмента полета (FMS), пользоваться преимуществами навигации по GPS.

Для авиации местных воздушных линий и деловой авиации предлагается система MG 2021, совместимая с FMS серий FMZ-2000 и NZ-900. Продуктом, производимым совместно с фирмой Pelorus, являются спутниковые системы посадки SLS-1000 и SLS-2000 – коммерческие посадочные системы с дифференциальной GPS.

5. magellan systems (США).

Последняя ручная система с картографическим индикатором SkyStar Plus имеет базу данных аэропортов и вертикальных препятствий. В систему вводятся данные самолета и порядок предполетных проверок, с ее помощью могут выполняться расчеты центровок. Система 10Х имеет картографический индикатор и базу данных Jeppesen.

6. trimble navigation (США).

Фирма производит множество бортовых систем GPS. Серия Plus началась с системы TNL 2000 Approach Plus, сертифицированной для полетов по приборам (согласно ППП) в районе аэродрома и для захода на посадку при отсутствии возможности точного определения положения летательного аппарата. Система TNL 2000А разработана для визуальных полетов (по ПВП). Системы TNL 2001 Plus, 2101 I/O Plus и TNL 2000 Approach Plus удовлетворяют европейским требованиям B-RNAV. Система 2101 I/O Plus сертифицирована как основное навигационное средство при полетах над океаном и в удаленных районах.

Фирма	Модель	Цена, $ США
ARNAV Systems	STAR 5000	3795
BF Goodrich	LNS 6000	18724 – 23600
Beckerl	Air Seout	29500
Bendix / King	KLN 89/89B	3895/4895
	KLN 90B	8595
	KLN 900	12950
	KLX 100	1399
Canadian Marconi	CMA 1200	295
	CMA 3012	17500
	CMA 3112	4600
	CMA-764-2	25000
	CMA-900-2	52500
Garmin	GPS 100AVD	2495
	GPS 150	2995
	GPS 155	4995
	GPS 165	6495
	GPS 95XL	1000
	GPS 89	499
	GPS 90	799
	GPS Com190	1399
Magellan	CNS-12	—
	EC-10X	1799
	SkyBlaser LT/LX	499/699
	SinNav 5000	1 599

Northstar	GPS-60	3495
	M3-GPS	6395
Sexstant	TopStar 200	10000
	TopStar 100 series	—
Trimble 4	Flightmote Pro	995
	1000PC	2495
	2000A	3995
	2000 Approach	5995
	2001 Approach	8000
II Marrow	Precedus	1395
	Rybuddy 820	1795
	Round 360	2496
	Apollo 2001-C129	4995
Universal	GPS-1000	15000
	GPS-1200	18500
	UNS-IMNMS	25000
	UNS 764-2	34000
	W/Omega	—
«Котлин» (РФ)	A-744-01	220000 руб.(с НДС)
	A-744-03	220000 руб. (с НДС)
	КС-161В	12000
«Компас» (РФ)	Интер-А	—
	A-737	—

Краткая характеристика 6-канального GPS-приемника:

время поиска созвездия от 45 с до 3,5 мин;

размеры: приемник 159 X 274 X 51 мм;

антенна 95 X 102 X 13 мм; вес: приемник 1,24 кг;

антенна 0,2 кг; питание: 10–32 VDC, 14 W;

условия эксплуатации:

температура: приемник от -20 °C до +55 °C;

антенна от -55 °C до +70 °C; влажность 95 % при 50 °C;

высота 50000 ft.

Внешний вид системы приведен на фото.

Надписи на дисплее означают следующее:

верхняя строка дисплея: LAX – имя ППМ;

155° – пеленг на ППМ;

154 n/m – расстояние до ППМ в морских милях;

0:57 – расчетное время прибытия в ППМ;

нижняя строка дисплея: – индикатор отклонения от линии заданного пути;

155° – курс относительно земли;

162 “т – скорость полета в милях/час.

7. Фирма «Котлин» холдинговой компании «Ленинец» (РФ).

Производит приемники ГЛОНАСС/GPS А-744-01, А-744-03, КС-161В. Приемник А-744 содержит 6 каналов приема и обработки радиосигналов, А-744-01 и А-744-03 отличаются видом интерфейса информационного обмена.

8. МКБ «Компас» (РФ).

Производит для гражданской авиации систему ГЛОНАСС/GPS «Интер-А», имеющую 12 параллельных каналов приема сигналов навигационных спутников. Имеется режим RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitor) для контроля целостности принимаемых навигационных сигналов, а также дифференциальный режим измерения навигационных параметров при вводе от бортового датчика цифровой корректирующей информации подсистем ГЛОНАСС-Д и DGPS. Кроме того, фирма производит изделие А-737, имеющее те же характеристики, что и «Интер-А».

Как видно из всего вышеизложенного, выбор бортовых систем спутниковой навигации весьма велик, поэтому будущему пользователю таких систем очень трудно сориентироваться в их выборе. Определяющим фактором при выборе систем спутниковой навигации, очевидно, являются стоимостные характеристики, приведенные в таблице.

Как видно из таблицы, цены систем спутниковой навигации колеблются от $ 295 до $ 34.000.

Федеральная авиационная служба России планирует использование спутниковой системы навигации и придерживается концепции совместного использования двух систем, ГЛОНАСС и GPS.

В период 1993–1997 гг. на авиапредприятиях России проведены летные испытания следующих систем GPS: KLN 90 A/B фирмы Allied Signal на самолетах Ил-86, Ту-154М, Ту-134, Як-42, Ан-12, Ан-124 и вертолете Ми-8; TNL-2000T и TNL-2000 APPROACH фирмы Trimble Navigation на самолетах Ил-62М, Ту-154 Б/М и вертолетах Ми-8Т/АМТ/МТВ.

При испытаниях получены положительные результаты, и данные системы спутниковой навигации допущены к эксплуатации в качестве дополнительного навигационного средства (Указание ДВТ Минтранса РФ от 28.03.95 г. № ДВ 6.1-32). Наиболее приемлема для вертолетов система спутниковой навигации – TNL-2000T, имеющая интерфейс внешней связи RS-422 CDI для подключения автопилота.

Приведенный обзор лишь знакомит читателя с системами спутниковой навигации, положением дел в космической навигации и дает возможность выбора конкретных систем по стоимости.

Воздушные водовозы

А.Г. Судаков, Э.П. Давыденко, М.Р. Богомольный

Несмотря на широкомасштабные усилия по предупреждению лесных пожаров, их количество на нашей планете растет. По оценке ученых и специалистов, пожары становятся все более опустошительными и нередко сопоставимы со стихийными бедствиями. За последние 40 лет число лесных пожаров в мире удвоилось и достигло 400 тысяч в год.

Даже в Западной Европе в условиях хорошо развитой инфраструктуры и общей культуры в 90-е годы лесные пожары возникали в 1,4 раза чаще, чем в 80-е.

Особую опасность представляют пожары в малонаселенной таежной местности, где отсутствие дорог обусловливает необходимость наличия авиационных сил и средств для обнаружения и тушения очагов огня. Борьба с пожарами в подобных местах – дело непростое, требующее серьезных материальных затрат.

фото 1

В последние годы в мировой и отечественной практике все возрастающую роль в борьбе с пожарами в лесу начинают играть авиационные технологии доставки огнегасящих жидкостей (0Ж), подавления очагов загорания с воздуха. Эти технологии имеют следующие преимущества:

¦высокая оперативность доставки 0Ж в район пожара;

¦большая эффективность нанесения гидроудара на очаг загорания;

¦независимость от наличия подъездных путей и дорог;

¦ относительно высокая безопасность проведения операций пожаротушения и др.

Современные авиатехнологии ликвидации лесных пожаров развиваются в двух направлениях.

Первое направление связано с применением пожарных самолетов-авиатанкеров, оснащенных специальными фюзеляжными баками и системой сброса 0Ж на очаги пожаров. Предварительное заполнение баков 0Ж осуществляется насосами на специальных танкерных базах или непосредственно из водоема в режиме глиссирования гидросамолета. Отечественные авиатанкеры представлены самолетами Ан-2П, Ан-26П, Ан-32П, Ил-76П и гидросамолетом Бе-12П с баками емкостью соответственно 1,2; 4; 8; 42 и 6 м 3. Детальный анализ экономической эффективности применения авиатанкеров на различных пожарах и в различных условиях, проведенный одним из авторов данной статьи, показал, что в ближайшей перспективе, с учетом экономического кризиса, охватившего Россию, авиатанкер Ан-2П будет основным типом самолета для охраны лесов России.

Второе направление развития авиатехнологий пожаротушения связано с применением вертолетов типа Ми-8Т (МТ, МТВ), Ми-17, Ми-26Т и Ка-32, оснащенных емкостями различного объема на внешней подвеске. В этом случае наполнение емкости водой происходит в результате погружения ее в водоем под действием собственного веса.

Следует отметить, что географические условия России (речь идет о наличии большого числа водоемов практически в любом лесном массиве) создают благоприятные условия для использования вертолетов в системе пожаротушения.

Технология тушения пожаров с помощью вертолетов, оснащенных водонесущими емкостями на внешней подвеске, получила широкое развитие в начале 80-х гг., когда канадская фирма SEI Industries LTD внедрила в практику пожаротушения емкости Bamby Bucket. В настоящее время более 600 фирм во всем мире применяют эти емкости объемом от 0,3 до 10 м 3. В СССР также с 1980 г. использовались вертолеты, оснащенные емкостями объемом 1,5…2,0 м 3, которые использовались подразделениями Авиалесоохраны в различных регионах страны.

В 1995 г. НИИ АУС (г. Феодосия) совместно с ВНИИ ПАНХ ГА (г. Краснодар) спроектировали, провели экспериментальную отработку и начали серийное изготовление мягкого водосливного устройства ВСУ-5 объемом от 3 до 4,5 м 3для вертолетов типа Ми-8МТ (МТВ, АМТ) и Ка-32.

Емкости Bamby Bucket и ВСУ-5 имеют сходные конструкции, обеспечивающие их наполнение водой из открытого водоема при зависании вертолета путем погружения в воду под действием собственного веса. Однако сам процесс наполнения водой этих устройств реализован конструктивно по-разному.

Емкость Bamby Bucket по способу наполнения водой и конструктивному оформлению можно сравнить с пожарным ведром. Действительно, оболочка данной емкости имеет форму тела вращения с относительно большим диаметром верхнего отверстия. В рабочем состоянии, благодаря системе жестких и тросовых элементов (металлические спицы, установленные в районе входного отверстия для «расширения» кромки оболочки; продольные ребра жесткости, вставленные в специальные карманы на внутренней поверхности оболочки; специальные ограничительные растяжки), емкость приобретает жесткую форму. Сливное отверстие при этом закрыто зашнурованным сливным патрубком. Наполнение водой происходит за счет асимметричного (бокового) погружения емкости, что достигается расположенным в специальном кармане на кромке оболочки грузом, а также заглубительными цепями. Благодаря жесткой форме и боковому погружению заполнение емкости Bamby Bucket водой происходит примерно так же, как и заполнение обычного ведра при зачерпывании.

В противоположность емкости Bamby Bucket оболочка водосливного устройства ВСУ-5 является нежесткой в вертикальном направлении. Жесткость оболочки около верхнего входного отверстия придает специальный элемент кольцевой формы. Оболочка в нижней части оснащена вторым металлическим кольцом меньшего диаметра, определяемого необходимой величиной секундного расхода сливаемой воды. В изделии ВСУ-5 сливной патрубок сконструирован таким образом, что в процессе погружения оболочки он автоматически открывается и позволяет воде заполнять оболочку снизу. Подобранные в стендовых испытаниях массы верхнего элемента жесткости и нижнего кольца, наличие определенной асимметрии в распределении массы верхнего элемента жесткости, отсутствие жесткости оболочки в вертикальном направлении позволяют реализовать специфическое заглубление оболочки устройства в водоеме и тем самым быстрое и эффективное наполнение ее водой. Общий вид ВСУ-5 приведен на фото 1, применение его на вертолетах Ми-8МТВ и Ка-32 показано, соответственно, на фото 2 и 3.

Проведем сравнительный анализ функциональных и конструктивных отличий водосливного устройства ВСУ-5 от емкостей Bamby Bucket.

1. За счет отсутствия жесткости оболочки в продольном направлении и специфического процесса заполнения водой изделие ВСУ-5 обеспечивает возможность наполнения емкости водой из достаточно мелких водоемов (глубиной 0,7–1,0 м).

2. Изделие Bamby Bucket при определенных направлении и силе ветра в приземном слое не способно быстро заглубляться, а при некоторых сочетаниях указанных параметров – не заглубляется вообще.

3. Система рифления (система для регулировки объема оболочки) в ВСУ-5 сконструирована более рационально и позволяет регулировать объем оболочки в пределах до 50 %, в то время как у Bamby Bucket регулирование объема возможно в пределах не более 30 %.

фото 2

фото 3

фото 4

фото 5

4. ВСУ-5 легко разбирается на составные элементы, каждый из которых имеет массу не более 20 кг, в то же время масса емкости Bamby Bucket HL-5000 не менее 140 кг.

5. Водонесущая мягкая емкость ВСУ-5 состоит из двух оболочек, решающих разные задачи. Внешняя оболочка, состоящая из капроновой основы, каркасированной кольцевыми и радиальными лентами, выполняет «силовую» функцию. Вторая (внутренняя) оболочка-вкладыш, выполненная из прорезиненной капроновой ткани, решает задачу герметизации. Такое конструктивное решение позволяет:

¦повысить живучесть конструкции;

¦расширить номенклатуру применяемых материалов, что, в свою очередь, снизило стоимость ВСУ-5;

¦использовать отработанные в авиационно-космической отрасли технологические процессы и оборудование (швейные парашютные технологии и технологические процессы склеивания систем спасения экипажей летательных и космических аппаратов).

В 1997–1998 гг. ВСУ-5 прошло производственную проверку в Краснодарском крае, Ханты-Мансийском автономном национальном округе и Красноярском крае по определению эффективности тушения лесных пожаров и отработке наиболее рациональных приемов их тушения. В Волгоградской области данное устройство применялось при ликвидации пожара на нефтеотстойнике. Его высокая эффективность проявилась при тушении пожаров в г. Москве, в том числе в центральной части города с высокой плотностью застройки. Осенью 1998 г. ВСУ-5 широко использовалось подразделениями МЧС России при тушении лесных пожаров на Северном Кавказе.

В 1997 г. фирмой «Техноэкос» (г. Санкт– Петербург) при участии НИИ АУС и ВНИИ ПАНХ ГА по заданию МЧС России было спроектировано, изготовлено и прошло полный цикл экспериментальной отработки водосливное устройство ВСУ-15 объемом 15 м 3для вертолета Ми-26Т. При его создании был использован и развит опыт разработки и эксплуатации ВСУ-5. В 1998 г. начато серийное производство и в том же году первые четыре образца этого устройства поступили в подразделения авиации МЧС РФ. Водосливное устройство ВСУ-15 показано на фото 4, 5.

ВСУ-5 и ВСУ-15 получили одобрение Государственного научно-исследовательского института гражданской авиации и допущены к эксплуатации Федеральной авиационной службой России.

Бесспорные преимущества мягких водосливных устройств ВСУ-5 и ВСУ-15 по сравнению с ранее существовавшими как жесткими, так и мягкими водонесущими емкостями различных конструкций позволяют надеяться, что в обозримом будущем проблема оперативной доставки воды и других огнегасящих жидкостей будет решена по мере насыщения подразделений Авиалесоохраны, МЧС и, возможно, гражданской авиации этими емкостями.

БЕЗОПАСНОСТЬ