Текст книги "Вертолёт 2000 04"

Автор книги: Вертолет Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 8 страниц)

Достойный конкурент

В последние годы при выполнении задач, требующих применения авиационной техники, все чаще используют беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Речь идет, в основном, о тех случаях, когда полет проходит в зонах повышенной опасности и связан с риском для экипажа.

Рис. 1. Массовые и эргономоческие параметры рассматриваемых самолетов и вертолетов

Таблица 1

Наименование ЛА	Взлетная масса, кг	Масса полезной нагрузки, кг	Мощность СУ, л.с.	Максимальная скорость, км/ч	Продолжительность полета, ч
САМОЛЕТЫ
AV Pointer	4,54	0,90	0,4	80	1
Jevelin	9,10	2,72	1	97	1,5
Aerosonde	14	1	1.5	137	4
Inta	20	6	8,84	200	2
Tern	34	10	10	130	3
Ex drone	40	11,3	8,5	185	2,5
Micro-Vee	45,4	16,0	8	200	5
ВЕРТОЛЕТЫ
Hovercam	21	11	3,98	95	0,5
Vigilant	32	8	8	100	2
Camcopter	56	2S	12	100	2
R-50	67	20	12	80	-

Кроме того, БПЛА могут освобождать экипажи летательных аппаратов от некоторых видов вредной и монотонной работы (обработка химикатами сельскохозяйственных угодий, продолжительное патрулирование территорий и т.д.), зачастую приводящей к происшествиям вследствие снижения внимания пилотов. Особый интерес представляет класс БПЛА массой около 40 кг. Этот типоразмер летательных аппаратов не требует больших затрат при создании носителя, а уровень развития современной электроники позволяет обеспечить аппараты необходимым оборудованием для полностью автоматизированного полета. В табл.1 и на рис.1 представлены опубликованные в печати характеристики БПЛА двух типов: самолет и вертолет.

Отличительной особенностью беспилотных самолетов взлетной массой более 10 кг является то, что взлет и посадку они осуществляют с привлечением вспомогательных систем: стартовых катапульт, ускорителей, улавливающих сетей или парашютов и т.п. Такие БПЛА должны иметь высокий запас прочности для обеспечения их многоразового использования. В свою очередь, это приводит к снижению весовой эффективности конструкции БПЛА типа «самолет», практически уравнивая данный показатель с вертолетным (рис. 2). Под весовой эффективностью понимается отношение массы полезной нагрузки к полной массе беспилотного аппарата.

Основной особенностью беспилотных вертолетов является способность вертикально взлетать и приземляться на практически неподготовленные площадки, а также возможность зависать во время полета. Из диаграммы на рис. 3 видно, что главным условием применения вертолетов является полет со скоростью менее 50 км/ч, включая режим висения.

Характеристики БПЛА, заявленные в публикациях, свидетельствуют, что редкие вертолеты рассматриваемого типоразмера проектируются для полетов более чем на 10 км, а большинство их используется для полетов вблизи места старта. Однако БПЛА небольших размеров вместе со стартовым комплексом и системой управления легко транспортируются к месту выполнения работ небольшим грузовым автомобилем, что в некоторых случаях облегчает решение проблемы малого радиуса действия вертолета.

Следует отметить, что концепция получения информации с носителя при помощи систем, интегрированных с пусковым комплексом, уже не может считаться передовой. В настоящее время представляет интерес другое решение, согласно которому запускаемый в некоторой точке Земли БПЛА на время полета становится частью стратегической системы, включающей в себя в конкретный момент времени комплекс всех «наблюдательных» средств в регионе. В таких системах беспилотные летательные аппараты будут выполнять функции либо наблюдения и передачи к ближайшему ретранслятору полученной информации, либо только ее ретрансляции. Запущенный БПЛА после достижения крейсерских режимов полета переходит из-под управления стартового комплекса под управление командного пункта, который может находиться практически в любом месте планеты. В этом случае нельзя заранее отдать предпочтение какому-то одному типу БПЛА: самолету, вертолету и др. Можно говорить об оптимизации применения в каждом конкретном случае определенного типа летательного аппарата с максимальным использованием его преимуществ при минимальном проявлении его недостатков.

Масса бортового комплекса, а также потребные дальность и скорость полета определяют конструктивные параметры и типоразмер БПЛА. По месту расположения управляющего модуля эти системы могут быть разделены на две группы: системы управления с управляющим модулем вне летательного аппарата и системы управления с управляющим модулем на борту БПЛА.

Для первой группы возможны следующие «сценарии» управления. Первый – когда полет носителя проходит в области визуального контакта с оператором, осуществляющим пилотирование. Носитель оборудован системой приема сигналов управления и исполнительными механизмами.

Второй предполагает полет носителя без визуального контакта. Пилотирование осуществляется управляющим модулем, расположенным вне носителя. Для восполнения недостающей информации о положении аппарата используются внешние или бортовые системы, определяющие необходимые для управления данные.

Вторая группа систем управления предусматривает полет носителя на любое удаление вплоть до максимального радиуса действия БПЛА. Пилотирование носителем осуществляется бортовым вычислительным комплексом. Постановка целевой задачи выполняется в форме замкнутого или незамкнутого полетного задания. Полетное задание закладывается в память БПЛА перед взлетом. В систему управления аппаратом входят датчики состояния и положения, вычислительный комплекс и исполнительные устройства. Возможно также и наличие системы связи для обмена данными с оператором.

Анализируя типы бортовых комплексов, можно сделать вывод, что БПЛА предназначены либо для полетов с малыми скоростями вблизи оператора, либо для полета вне визуального контакта с относительно большими скоростями и радиусами действия. Таким образом, проектирование малоразмерных беспилотных вертолетов должно производиться с оптимизацией летных характеристик как минимум для двух диапазонов скоростей (до и после 50-60 км/ч). Проектирование вертолета, предназначенного для полета с высокими горизонтальными скоростями, надо производить вместе с оценкой эффективности применения в таких случаях и самолетов, так как их показатели в рассматриваемом случае могут оказаться более приемлемыми. К числу определяющих факторов, кроме скорости полета, следует отнести и ограничения по габаритам, накладываемые требованиями эксплуатации.

Рис 2. Показатели энерговооруженности и весовой эффективности рассматриваемыъ самолетов и вертолетов

Рис 3. Возможные скорости горизонтального полета рассматриваемых БПЛА

Рис 4. Зависимость энерговооруженности от нагрузки на площадь 1c и окружной скорости концов лопастей

Наибольшее прикладное значение имеет проектирование вертолета для полета на малых скоростях. Проектировочными параметрами, влияющими на эффективноетъ несущем системы и скорость попета, являются окружная скорость концов лопастей, нагрузка на площадь, ометаемую лопастями несущего винта (НВ), и энерговооруженность аппарата, определяемая отношением мощности двигателя на режиме висения к весу аппарата.

Окружная скорость лопастей напрямую связана с частотой вращения винта и, следовательно, передаточным числом главного редуктора, определяющим его массу. При большой частоте вращения НВ получаются более легкие главный редуктор и винт, но и более высокие динамические нагрузки на элементы системы управления. При выборе меньшей частоты вращения НВ получается тяжелый и дорогой главный редуктор и более тяжелый, но более эффективный несущий винт.

На потребную мощность силовой установки вертолета влияют принятая удельная нагрузка на винт, необходимая максимальная горизонтальная скорость полета, наибольшая скороподъемность. Зачастую избыток мощности, необходимый для достижения неоправданно высоких летных характеристик, приводит к выбору более мощного и, следовательно, более тяжелого двигателя. Эго ведет к снижению массы полезной нагрузки и перерасходу топлива.

Проанализировав характеристики приведенных выше беспилотных вертолетов, можно увидеть, что основным назначением рассматриваемого типоразмера является выполнение работ на малых скоростях полета при удалении от места старта не более чем на 1000 м. В этих условиях переразмеренные двигатели с большим запасом мощности уместны лишь для аппаратов, нуждающихся в высокой маневренности.

На рис.4 представлены графики потребных значений энерговооруженностей на режиме висения вертолетов у земли. Сюда же нанесены значения располагаемых энерговооруженностей вертолетов из табл. 1. Относительное положение точек, соответствующих параметрам рассматриваемых вертолетов, показывает, что вертолеты 2, 3 имеют достаточный избыток энерговооруженности для обеспечения хороших летных характеристик и высокой маневренности. Эти аппараты имеют более высокую вертикальную скороподъемность и обладают необходимым избытком мощности для достижения высоких горизонтальных скоростей.

Таблица 2

Наименование ДА	Фирма страна-производитель	Масса взлетная, кг	Мощность СУ, л.с.	Масса полной нагрузки, кг	Диаметр НВ, м	Количество лопастей, шт.	Диаметр РВ, м	Количество лопастей, шт,	Скорость максимальная, км/ч	Продолжительность полета, ч	Радиус действия, км	Потолок, м
MW-2	Германия	19,5	3,8	4,5	2,02	1x2	0,47	2	80	1,5	0,28	4000
HoverCam	Англия	21	3,98	И	1,75	1x2	0,3	2	95	0,5	0,25	180
Heli-25	Израиль	25	6,5	-	2,32	1x2	-	-	80	2	-	2100
Z-1	Китай	25	-	-	3,25	1x2	0,65	2	111	-	-	4785
Vigilant	Франция	32	8	8	1,85	1x2	-	3	100	2	20	3000
Sprite	Англия	40	6	12	1,6	2x2	-	-	130	2	32	2440
Mi– 24D	США	42	13	-	1,92	1x2	-	-	-	-	-	-
RPH-1	Aerotronics, США	45,35	-	13,6	3,05	1x2	0,99	2	109	-	0,5	3050
RPH-2	Aerotronics, США	49,9	-	-	3,66	1x2	0,99	2	109	-	0,5	3050
APID-3	Швеция	55	12,5	20	2,98	1x2	0,62	2	100	2	10	-
CamCopter	Sthiebel Elektronische Geraete, Австрия	66	15	25	3,20	1x2	-	-	90	6	80	1700
R-50	Yamaha, Япония	67	12	20	3,07	1x2	0,520	2	80	0,5	0,15	100
Dragonfly	Aerotronics, США	68,05	-	31,75	3,05	1x2	0,99	2	200	-	-	3050
Hind-d	Boeing, США	74,8	25	27,2	3,35	1x3	0,66	2	111	1	-	3050
CL-227 Sentinel	Bombardier (Canadair), Канада	190	50	45	2,8	2x3	-	-	130	-	50	3000
Ka-137	«Камов», Россия	280	48	50	5,8	2x2	-	-	175	4	265	5000
Arch-50	Южная Корея	300	83	62	4,8	2x2	-	-	150	0,36	0,2	-
RPH-2	FUJI, Япония	305	83,5	100	4,8	1x2	0,8	2	120	1	0,2	-
CL-427	Bombardier (Canadair), Канада	340	100	-	4	2x3	-	-	209	7	-	5500
CL-327	Bombardier (Canadair), Канада	350	100	205	4,01	2x3	-	-	157	8,5	200	5500
Heliot	СAC Systemes, Франция, Dragon Fly, Италиия	450	105	205	6,6	1x2	1,2	2	120	2,5	50	'
Vigilante	SAIC/ATI, США	499	150	232	7,01	1x2		-	251	13	200	-
Hynes H-2T	США	748	317	335	-	1x3		2	142	3	-	3050
RoboCopter	США, Япония	794	168	295	8,18	1x3	1,3	2	-	1,4	-	-
Argus H / Priamos	Германия	1057	330	599	6Д	2x2		-	-	-	-	4000
Seamos	Германия	1060	420	420	6,1	2x2		-	167	4	120	-
Helstar A/V*	Израиль	1134	450	420	6,1	2x2		-	-	-	-	-
Model-379/ Fire Scout	Northrop-Grumman, США	1157	-	451	8,4	1x3	1,3	2	-	-	-	-
CH-84	США	1179	841	420	6,1	2x2		-	213	1,75	-	4575
Hynes H-5T	США	1225	454	420	7,82	1x3		2	169	3	-	3660

Опыт разработки беспилотных вертолетов в настоящее время обширен. Сегодня создано гораздо больше БПЛА различных типов, чем рассмотрено нами в этой статье. В табл. 2 приведены данные наиболее известных беспилотных вертолетов.

Исследования по созданию БПЛА ведутся в большинстве развитых стран. Вместе с тем недоверие и недооценка возможностей беспилотных аппаратов тоже существует. На это есть причины. Одной из них является конкуренция с пилотируемыми аппаратами, которые имеют проработанную технологическую и юридическую базу эксплуатации, действующую инфраструктуру хранения и ремонта. В результате стоимость работ, выполняемых пилотируемыми аппаратами, может быть ниже, чем уровень затрат, потребный для организации работ БПЛА. Поэтому в настоящее время БПЛА используют только в случаях чрезвычайной опасности для экипажа либо когда выполнить задание другим способом невозможно.

Имеет место конкуренция и с беспилотными аппаратами космического базирования. Большая продолжительность полета аппарата с относительно невысокими энергетическими затратами для поддержания орбиты, возможность наблюдения за интересующим участком земной поверхности или ретрансляции полученной информации без нарушения воздушного пространства других государств делает эти аппараты во многих случаях предпочтительнее атмосферных БПЛА. Однако использование космических беспилотных аппаратов обходится чрезвычайно дорого. Получение информации при наблюдении с орбиты зачастую затруднено атмосферными условиями и другими помехами. Часто возникает необходимость в наблюдении территории или объектов, находящихся вне траектории пролета или висения спутника. При этом, если эффект от необходимого наблюдения не окупает затрат на перемещение спутника или изменение его орбиты, возникает необходимость в применении более дешевых средств наблюдения, которыми могут быть атмосферные беспилотные летательные аппараты.

Следующей причиной, тормозящей использование БПЛА, является скептическое отношение к возможности управлять летательным аппаратом на расстоянии и к возможности автономных систем решать возникающие незапланированные задачи. Вследствие этого существует целый ряд запретов и ограничений на использование беспилотных аппаратов в мирное время. Таким образом, можно сказать, что до тех пор, пока не будет разработана относительно дешевая и надежная система управления летающим беспилотным роботом, широкого распространения атмосферные беспилотные аппараты не получат.

Существенной причиной, вызывающей предубеждения по отношению к беспилотным аппаратам, является малый срок их эксплуатации и, как следствие, низкая экономическая эффективность. Малый срок эксплуатации БПЛА определяется большой вероятностью повреждения при посадке из– за высокой степени влияния негативных факторов (порывы ветра, погрешности в срабатывании парашютных систем и т.п.). Главным образом это относится к беспилотным самолетам рассматриваемого типоразмера, осуществляющим посадку в сеть, либо на парашюте, либо на примитивные шасси. На режиме приземления вертолеты выгодно отличаются от самолетов. Однако для меньшей зависимости от случайных атмосферных условий они должны иметь достаточный запас энерговооруженности, что не всегда осуществимо из-за ограничений по габаритам и массе.

В настоящий момент беспилотные вертолеты выполняют главным образом при помощи различной аппаратуры функции «наблюдателя», ретранслятора радиосигналов, используются на сельскохозяйственных работах при опылении полей химикатами.

В заключение отметим, что, несмотря на медленные темпы внедрения беспилотных вертолетов в практику летной эксплуатации, с развитием и удешевлением портативных бортовых систем управления этот тип БПЛА имеет все шансы достойно конкурировать как с беспилотными самолетами, так и с пилотируемыми летательными аппаратами различных типов.

Олег КОМАРНИЦКИЙ, инженер МГТУ (МАИ)

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Ми-8МТ В горах Таджикистана

«Республика Таджикистан расположена на юго-востоке Средней Азии. На территории страны преобладает горный рельеф: Туркестанский, Зеравшанский, Гиссарский и Алтайский хребты, на юго-востоке – Памир. Климат резко континентальный». С такими весьма скудными энциклопедическими познаниями о Таджикистане я приехал сюда впервые в июле 1998 года.

Ми-8МТ миссии ООН. Январь 1999 г.

Задание было простым: провести инспекцию технического состояния вертолетов Ми-8, работающих здесь от украинской авиакомпании «Чайка» в составе миссии Организации Объединенных Наций. Развал Советского Союза в начале 90-х годов вызвал самые разные процессы на окраинах бывшей империи. Возникла взрывоопасная обстановка и в Таджикистане: с одной стороны, на афгано-таджикской границе – талибы, поддерживаемые из Пакистана, с другой стороны, внутри страны – правительственная оппозиция, имеющая в своем распоряжении отряды вооруженных боевиков.

Правительство Таджикистана, желая сгладить остроту проблемы и понимая, что у него самого не хватит сил навести порядок, обратилось за помощью к мировому сообществу. Так в стране появились сначала российские военные, а затем и несколько миротворческих миссий ООН. Часть контингента ООН была переброшена с Балкан, где к тому времени наступило затишье после первой югославской войны.

Два вертолета Ми-8 украинской авиакомпании «Чайка» появились в Таджикистане в начале 1998 года, выиграв тендер на обслуживание миссии ООН. Местом базирования был выбран аэродром Душанбе. Центральный офис миссии находился непосредственно в городе, и иметь под боком вертолет для оперативной работы было очень удобно. Неожиданно возникли трения с российскими военными авиаторами: на аэродроме уже базировался отдельный авиаполк погранвойск. Наше появление не входило в их планы, но впоследствии все было урегулировано путем переговоров, и для новоприбывших выделили две стоянки, поставили техдомик на стыке территорий местной авиакомпании и военных. Начались полеты в Гарм, Калайхумб, Шартуз, Хорог, Куляб, Тавидара, Ванч, Рушан, Пяндж и в Талоган в Северном Афганистане. Восьмерки, окрашенные в белый цвет, с большими буквами UN на бортах, «разбросали» по опорным точкам в горах офицеров-наблюдателей со снаряжением, аппаратурой связи и бытовым имуществом.

Единственной защитой экипажей вертолетов от обстрелов в горах была белая ООНовская окраска машин, позднее летчикам выдали синие бронежилеты. Началась ежедневная рутинная работа по обеспечению жизнедеятельности наблюдателей. Вертолетчики перевозили на внешней подвеске различные грузы, мобильные агрегаты электропитания, джипы. В горах, где другой транспорт неэффективен, а порой и невозможен, вертолет просто незаменим, мобильность наблюдателей определяется, большей частью, техническими возможностями винтокрылой техники. Когда на севере Афганистана произошло землетрясение, миссия ООН организовала на вертолетах доставку гуманитарной помощи пострадавшим и вывоз раненых в безопасные районы.

Летом 1998 года политическая обстановка в Таджикистане обострилась. В конце июля на горной дороге был расстрелян и сброшен в ущелье джип с наблюдателями ООН. Один из украинских экипажей на вертолете Ми-8МТВ (бортовой номер UR-27126) поднял из ущелья и вывез тела погибших в Душанбе. Руководство миссии, опасаясь провокаций в адрес своих сотрудников, потребовало от властей Таджикистана принять срочные меры и решило эвакуировать всех наблюдателей в столицу республики. В течение нескольких дней эта работа была выполнена. Если с военными авиаторами вертолетчики, работающие на миссию ООН, относительно быстро нашли общий язык, то с местными гражданскими летчиками было сложнее. Таджики считали, что украинские Ми-8 забрали у них довольно солидные и, главное, гарантированно оплачиваемые объемы работ. Они считали, что могли бы отработать не хуже, тем более, что лучше знали местные условия. Руководство же миссии ООН полагало, что лучше иметь специалистов из независимой страны, так спокойнее.

Ми-8 разных модификаций прекрасно зарекомендовали себя в работе в этих непростых условиях, показав все свои уникальные возможности: надежность, способность к длительной автономной эксплуатации в отрыве от баз технического обслуживания и простоту оперативного обслуживания. В горах милевская машина стала и разъездным автобусом, и грузовиком, и передвижным наблюдательным пунктом, а при необходимости и «каретой» скорой помощи или летучей техпомощью. На Ми-8 доставлялись в оперативные точки запасные части, двигатели, лопасти несущих винтов для ремонта в полевых условиях поврежденных «восьмерок» и «двадцатьчетверок».

В отличие от ухоженных собратьев из гарнизонов средней полосы, Ми-8 в Таджикистане работали в условиях, близких к боевым. Выгоревший камуфляж, потертости, закопченные бока машин свидетельствуют об интенсивной эксплуатации вертолетов. И гражданским, и военным (а в этом регионе, кроме «миротворческих», летают Ми-8 местной государственной авиакомпании, президентской гвардии Таджикистана, отдельного авиаполка погранвойск России) приходилось одинаково трудно летать по горным трассам, по своей сложности не уступающим вертолетным трассам в Кордильерах. Красота гор, заснеженные вершины, ущелья, разломы, горные реки – все это сверху очень красиво, но не всегда безопасно, особенно когда лететь приходится в туман. Вот тут бы локатор, а его на гражданском Ми-8МТВ нет. Связь в горах, в основном, осуществляется по рации.

При интенсивной эксплуатации в горах повышается аварийность. Так, в июле 1998 г. в районе аэропорта Таджикобад потерпел аварию вертолет Ми-8 президентской гвардии, в апреле 1999 г. в реку Пяндж упал Ми-8Т российских погранвойск. Что касается наших вертолетов, то они продолжали исправно и безаварийно служить в Таджикистане. К примеру, во время активизации боевых действий талибов на Северном Пяндже туда на Ми-8 для усиления погранзастав были переброшены тактические мобильные группы российской 201-й мотострелковой дивизии.

В этой горной стране рядом с нами работал летающий гигант Ми-26 авиаполка российских погранвойск. Он тоже летал по горным трассам, выполняя различную работу. Осенью 1999 г. за два полета из Душанбе на высокогорный аэродром Хорог этот вертолет перебросил столько грузов по ООНовской программе, что Ми-8 хватило бы на целый месяц.

В марте 2000 г., после двух лет работы в связи со стабилизацией обстановки в Таджикистане и сворачиванием действий миссий ООН вернулся в Симферополь украинский Ми-8МТВ (UR-27126). Ему предстоял небольшой отдых на родной базе и снова полеты. Возможно, опять в горячей точке планеты. А второй украинский вертолет «прослужил» в Таджикистане только год.

А наши российские коллеги-вертолетчики остались работать в горах Таджикистана: «молотят» винтами небо армейские восьмерки, продолжая свою нелегкую службу.

Иван РЫХЛИЦКИЙ, инженер компании «Кировоградские авиалинии», Украина

БЕЗОПАСНОСТЬ