Ными аппаратами
 Скачать 4.29 Mb.
|
|
X, Y, Z и долей градуса по углам крена, тангажа и рыскания. Часто этого достаточно, чтобы производить обработку без использования опорных точек. В любом случае, наличие таких данных значительно упрощает обработку и позволяет выполнять некоторые этапы обработки полностью в автоматическом ре- жиме. Система прямого геопозиционирования, представляющая собой навигацион- ные комплексы GPS/IMU, предназначена для определения пространственного по- ложения носителя, скорости и направления его перемещения. В состав системы прямого позиционирования комплекса картографирования на базе БЛА должны входить: блок инерциальных измерений, включающий тройку гироскопов для определения углов отклонения осей чувствительности от первоначального положения; блок спутниковых измерений GPS/ГЛОНАСС, включающий двухчастотный спутниковый приемник геодезического класса; бортовой вычислитель, осуществляющий согласование инерциальных и спутниковых измерений в реальном времени. Перед использованием системы прямого позиционирования необходима ее калибровка, заключающаяся в совместной обработке результатов фотограмметри- ческих, инерциальных и спутниковых измерений по результатам обработки мате- риалов, полученных при съемке специального полигона. В режиме картографической съемки средние квадратические погрешности определения параметров линейного и углового положения БЛА будут зависеть от характеристик съемочной аппаратуры и высоты полета. При этом обязательно должно выполняться условие обеспечения точности определения плановых коор- динат объектов местности не хуже 5 м без наземной подготовки. Если при съемке использовался двухдиапазонный GPS/ГЛОНАСС приемник в дифференциальном режиме (или постобработка данных GPS/ГЛОНАСС), то для получения наиболее точных результатов обработки требуется минимальное число опорных точек (обычно достаточно нескольких точек на блок из 100 снимков), а в ряде случаев обработку можно проводить вообще без опорных точек. В сентябре 2014 г. в рамках учений «Восток-2014» была проведена проверка функциональных возможностей аэрофотосъемочного комплекса с БЛА «Геоскан- 101» разработки компании «ПЛАЗ» (г. Санкт-Петербург). «Геоскан-101» и «Гео- скан-200» являются представителями класса специализированных картографиче- ских авиационных комплексов, реализованных на базе БЛА. 181 Результаты проверки показали, что в интересах Топографической службы ВС РФ такие комплексы можно использовать для решения следующих задач: оперативное исправление топографических карт и создание фотодокументов местности на локальные районы (площадью до 10 км 2 за один полет) при заблаго- временной подготовке театра военных действий в топогеодезическом отношении; создание трехмерных карт на территорию полигонов и учебных полей. Создаваемые трехмерные модели могут успешно использоваться для инфор- мационного обеспечения планирования действий войсковых подразделений, орга- низации их маскировки, а также применения ударных комплексов авиации и ар- тиллерии. Преимуществами использования комплексов «Геоскан-101» и «Геоскан-200» для решения указанных задач по сравнению с другими аэрофотосъемочными ком- плексами, являются: компактное исполнение; небольшой промежуток времени между проведением съемки и получением - картографической продукции; сравнительно низкая себестоимость производства и эксплуатации; небольшое время развертывания и подготовки к применению; простота эксплуатации и обработки получаемой информации; высокая степень автоматизации на всех стадиях подготовки, эксплуатации и обработки данных; сравнительно невысокие требования к квалификации эксплуатирующего персонала. К факторам, ограничивающим применение комплексов «Геоскан-101» и «Геоскан-200» в интересах Минобороны, относятся: наличие в составе бортовой нагрузки БЛА навигационного приемника, рабо- тающего только с сигналами системы GPS; недостаточная максимальная дальность устойчивой связи между на-земной станцией управления и БЛА; недостаточный температурный диапазон применения комплексов. В состав комплекса картографирования на базе БЛА, помимо воздушного, должен входить наземный сегмент. Его наличие необходимо для выполнения фото- грамметрической обработки материалов съемки с БЛА с использованием сопрово- дительных навигационных данных и опорной информации, с целью высокоточной координатной привязки объектов местности к заданной системе координат. 182 О.А. МИХАЛЁВ, кандидат технических наук, начальник НИО-3 Военной академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Будённого (г. Санкт-Петербург) А.Ф. ГАЛИМОВ, адъюнкт кафедры радиосвязи Военной академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Будённого (г. Санкт-Петербург) АНАЛИЗ БЕСПИЛОТНЫХ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМ В КАЧЕСТВЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ РЕТРАНСЛЯТОРА РАДИОСИГНАЛА В ИНТЕРЕСАХ СИСТЕМЫ СВЯЗИ МО РФ. Современные условия ведения боевых действий ужесточили требования к полноте информационного обеспечения процессов управления боевыми действия- ми и как следствие расширяются требования к авиационным системам как постав- щикам информации о противнике в информационные сети систем управления вой- сками [1], [2]. При этом исследуются вопросы применения авиационных систем в роли активного элемента, обеспечивающего устойчивое, непрерывное, оперативное и скрытное функционирование системы управления войсками в условиях целена- правленного противодействия. Вышесказанное приводит к усиливающемуся вниманию к созданию беспи- лотных авиационных систем (БАС) на основе совокупности беспилотных летатель- ных аппаратов (БЛА), привязных аэростатных комплексов (ПАК), дрейфующих аэростатов (ДА), стратосферных дирижаблей (СД) включающих в себя наземную систему управления (НСУ), технические средства обеспечения (ТСО). Оборудова- ние взлёта и посадки, транспортных средств оборудования БАС. На сегодняшний день практически все созданные отечественные БЛА пози- ционируются как носители оптико-электронной аппаратуры. За редким исключе- нием БЛА выступают в роли универсальных платформ, РЭБ. Министерством обо- роны ведутся разработки ударных машин. Западные разработчики БЛА, в том числе США, основные усилия также со- средоточили на разработке разведывательных и разведывательно-ударных БЛА. В марте 2014 года американское агентство DARPA [3] представило информацию о проведении работ по созданию аппаратуры связи, которая в состоянии обеспечить достаточно большой регион эффективным Интернет-покрытием с пропускной спо- собностью канала не менее 1 Гбит/сек. Американские военные создали специаль- ное приемо-передающее оборудование, которое может работать в миллиметровом радиочастотном спектре. Данная аппаратура разрабатывается специально для уста- ревших БЛА RQ-7 Shadow, которые в целях разведки уже не используются, но произведено их большое количество. Также разрабатываются ретрансляторы ра- диосигнала на базе радиостанций тактического звена AN\PRC-154. 183 В Российской Федерации разработкой БЛА как платформы для аппаратуры радиосвязи занимается ОАО «Компания «Сухой» (в рамках НИОКР «ЗОНД» раз- рабатывается БЛА «ЗОНД-1»). В «ОКБ им. Н.И. Камова» реализован опытный ре- транслятор на базе БАС с вертолётным многофункциональным БЛА КА-137. ООО «Специальный Технологический Центр» разработал БЛА Орлан-10, СТЦ «ЮРИ- ОН» разрабатывает возможность использования радиостанции в качестве ретранс- ляторов радиосигнала на гражданских БЛА типа квадрокоптер. БЛА с аппаратурой связи на борту способны повысить дальность связи в УКВ диапазоне минимум в два раза, и они значительно дешевле по сравнению с ретрансляторами связи, размещёнными на космических и воздушных носителях. Поэтому БЛА с аппаратурой радиосвязи на борту является приемлемой альтерна- тивой. С помощью БЛА можно в сжатые сроки развернуть сеть доступа, которая позволит предоставить услуги современной системы интегрированной цифровой связи на необорудованной территории в интересах силовых ведомств. На сегодняшний день не так много отечественных ПЛА способно стать воз- душной платформой для аппаратуры радиосвязи. Для обеспечения данной задачи нужен БЛА с достаточной грузоподъёмностью, который должен иметь продолжи- тельное время полета. Также он должен иметь приемлемую дальность полёта, что- бы в случае необходимости обеспечить облёт всей зоны ответственности подразде- лений МО, а способ взлёта и посадки должен обеспечить его применение с необо- рудованных площадок. То есть все не имеющие возможности нести дополнитель- ную транспортную нагрузку БЛА и мини-БЛА изначально непригодны для реше- ния вопроса обеспечения связи. Анализ производимых отечественной промышленностью БЛА показал, что интерес представляют следующие образцы. Лёгкие БЛА малого радиуса действия. Из всех рассмотренных БЛА этого класса целесообразней использовать БЛА «Типчак» (у данного летательного аппа- рата достаточно продолжительное время барражирования – 2,5 часа, полезная нагрузка составляет 10 килограммов, боевой радиус составляет 40 километров). Лёгкие БЛА большого радиуса действия. В этом классе БАС с функцией платформ для средств радиосвязи интерес представляет «Орлан-10». БЛА «Орлан-10» имеет неоспоримое преимущество по способу стар- та\посадки и по компактности исполнения, что позволяет сделать его максимально мобильным. Однако данный БЛА уступает БЛА «Дозор-100» по грузоподъёмности (5 килограмм) и по дальности полёта (600 километров), зато выигрывает по време- ни нахождения в воздухе (12 часов). Все БЛА среднего и тяжёлого класса имеют приемлемую транспортную нагрузку, что позволит разместить на них значительно более мощные ретранслято- ры связи, сложные антенно-фидерные комплексы и, как следствие, реализовать расширение зоны покрытия радиосигнала. Но недостатком остаётся зависимость от аэродромного-технического обеспечения, следовательно применение данных БЛА 184 целесообразно только в рамках объединений где возможно обеспечить также их боевую устойчивость. В отдельную категорию можно выделить БАС с вертолётным БЛА. Данные системы имеет самую большую полезную нагрузку (до 80 килограммов), но имеет небольшую дальность полёта (до 137 км) и время полёта составляет до 4 часов. Исходя из вышеперечисленного в условиях увеличения зон ответственности частей и подразделений МО, повышения требований к мобильности и кардиналь- ного уменьшения времени на принятие решения в той или иной ситуации, появле- ние на вооружении комплексов разведки управления и связи, необходимо средство, которое позволит обеспечить высокую связность между удалёнными друг от друга подразделениями МО. С этой точки зрения наибольшую перспективу для применения имеют лёгкие БЛА большого радиуса действия (БЛА «Орлан-10»), их легче всего включить в штат подразделений МО, так как вся БАС достаточно компактна и не требует аэро- дромного обеспечения, при условии уже созданных в соединениях рот БЛА. В чём предполагается выигрыш в применении ретрансляторов связи на БЛА? Самое главное, между наземными абонентскими станциями осуществляется вставка автоматического ретранслятора радиосигнала или станции радиодоступа, между которыми обеспечивается условия прямой видимости и практически полностью исключается влияние подстилающей поверхности. Зависимость высот антенн от дистанции между ними в условиях нормальной рефракции показаны на (Рисунок 1.) [4]. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 100 км Необходимая высота антенны абонента м П ри де ль на я да ль но ст ь пр ям ой в ид им ос ти 1 м 3 м 10 м 30 м Рисунок 1 – Зависимость высот антенн от дальности Следующий выигрыш заключается в том, что на ослабление радиоволны при распространении влияет только свободное пространство и рефракция. Расчёты показывают, что на дистанции в 150 км, при мощности передатчик 1-3 Вт, ослабление радиосигнала для разных частот не превысит 95 дБ при средней чувствительности приёмников -101-120 дБ. Если данные показатели использовать при расчёте энергетического потенциала радиотрассы по первому уравнению 185 передачи, то дистанция радиосвязи увеличивается на 10-20 % в зависимости от используемых антенно-фидерных устройств [4], [5]. 0 30 60 90 120 150 20 36 52 68 84 100 Расстояние между бортовыми антеннами ПАК и БПЛА dкм L(D) 600 МГц 2400 МГц 5800 МГц За ту ха н и е си гн ал а н а тр ас се р ас п р о ст р ан ен и я 0 30 60 90 120 150 100 90 80 70 60 50 Расстояние между бортовыми антеннами БПЛА и ПАК d км У р о ве н ь си гн ал а н а вх о д е п р и ём н и ка ,[дБ(Вт)] ПРМ P Рисунок 2 – Ослабление электромагнитной волны в свободном пространстве Проведённый анализ систем и средств связи предполагаемого для воздушно- го базирования показал что: ретрансляционное оборудование для существующих и перспективных плат- форм должно быть построено на базе универсальных, многодиапазонных програм- мируемых цифровых радиостанций и широкополосных СВЧ систем связи общего пользования, использующих стандарты радиосредств сухопутных подразделений; ретрансляторы должны обеспечивать одновременную работу в широком диапазоне частот, возможность оперативной смены диапазона, использовать режим ППРЧ, чтобы заставить средства РЭБ осуществлять поиск в широкой полосе частот как можно дольше; возможность формирования радиосигналов различных стандартов и измене- ния ширины полосы канала ретранслятора с адаптацией параметров модуляции и кодирования при изменении помеховой обстановки или загрузки сети, расширения номенклатуры используемых простых и сложных сигналов; для снижения электромагнитной доступности ретрансляторов радиосигнала для систем РЭБ противника необходимо предусмотреть адаптивное регулирование выходной мощности передатчика, применение широкополосных шумоподобных сигналов и направленных антенн; для сведения к минимуму возможности постановки прицельной помехи при- ёмникам наземных станций и воздушных ретрансляторов необходимо применение дуплексного разноса частот приёма и передачи; подвижность воздушных ретрансляторов в районах применения усложняет их обнаружение, идентификацию и пеленгование средствами радиоэлектронной разведки противника; ретрансляторы на воздушных носителях должны обеспечивать малое время функционирования соединения «борт - земля» и «борт-борт» в одной и той же конфигурации. Слабые стороны применения БРРС: 186 использование больших высот полёта носителя БРРС (от 2-5 км), повышают их электромагнитную и энергетическую доступность для средств РЭР и радиоэлек- тронного подавления (РЭП); наличие прямых дуплексных каналов радиосвязи между БЛА и наземным пунктом управления (НПУ), позволяющих осуществить РЭП путём воздействия помехой на любые из этих каналов; РЭП приёмных устройств многоканальных ретрансляторов позволяет сни- зить возможности по организации связи большого количества корреспондентов (в том числе энергетически недоступных) одновременно, применяя ограниченный ре- сурс помех. Минусы применения лёгких БЛА как носителей ретранслятора заключаются в сильной зависимости от сложных метеорологических условий, таких как ско- рость ветра свыше 15 м/с, обледенение [6]. Данные факторы существенно влияет на выбор высоты полёта, что в свою очередь влечёт к снижению электромагнитной доступности на участке «НПУ-БЛА» и «БЛА – наземный абонент». Недостатками применения разведывательных и ударных БЛА в качестве ре- трансляторов является: ограниченный ресурс канала передачи данных приходится делить между, передачей данных телеуправления и телесигнализации, разведки и ретрансляции сигналов связи; увеличение количества каналов ретрансляции приводит к увеличению мас- согабаритных показателей целевого оборудования, что ведёт увеличению требова- ний по грузоподъёмности БЛА. сложность совмещения ретрансляционного оборудования с радиостанциями наземных тактических подсетей сети радиосвязи. Поэтому для полной реализации всех потенциальных возможностей разме- щения ретрансляторов радиосигнала на БЛА необходимо создание целевой полез- ной нагрузки именно для решения задач обеспечения связи наземных подразделе- ний действующих в отрыве от основных сил. Радиолиния ППРЧ h П А К БПЛА с РРС R КТС ВПА ПВ Старт -1 Прямая линия связи отсутствует КТС ВПА ПВ Старт -1 Подразделения разведки Ра ди ол ин ия П ПР Ч БПЛА ОЭР h Б Л А БПЛА с РРС Сеть доступа IEEE 802.11 b\g 1 Мб\с h Б Л А Сеть доступа IEEE 802.11 b\g 1 Мб\с Р-175 Р-16-5 УН Р-175 Строевые подразделения Прямая линия связи отсутствует Рисунок 3 – Схемы применения БЛА и ПАК с ретранслятором радиосигнала на борту 187 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. В. В. Ростопчин, «Современная классификация беспилотных авиаци- онныхсистем военного назначения», WWW.UAV.RU, 2013. [В Интернете]. Режим доступа: http://bp-la.ru/. [Дата обращения: 13.11.2013]. 2. Красильников М. Н., Современные информационные технологии в за- дачах навигации и навидения беспилотных летательных аппаратов, Москва: ФИЗ- МАТЛИТ, 2009, С. 1-36. 3. Ричард Ридгвэй, «DARPA. NewsEvents. Releases», 7.03.2014. [В Ин- тернете]. Режим доступа: http://www.darpa.mil/NewsEvents/Releases/2014/04/07.aspx. [Дата обращения: 1.10.2014]. 4. Дмитриев В. И., Галимов А. Ф., «Энергетический расчёт участка меж- ду высокоподнятой антенной и беспилотным летательным аппаратом составной радиолинии», Научно технический сборник № 91. Труды академии. С. 30-37, 2015. 5. Дмитриев В.И., Галимов А.Ф., Пылаев Н.А., «Энергетический расчёт участка между беспилотным летательным аппаратом и подвижным объектом, со- ставной радиолинии». Научно-технический сборник №91. Труды ВАС., № 91, С. 23-30, 2015. 6. Дмитриев В. И., Галимов А. Ф., «Учёт метеорологических факторов при обосновании высоты полёта БЛА с бортовым ретранслятором радиосвязи» Научно технический сборник №83. Труды ВАС., С. 228-235, 2014. 188 А.В. МОЛОСТВОВ, испытательный полигон 3 ЦНИИ МО РФ О.П. МАРКОВ, испытательный полигон 3 ЦНИИ МО РФ С.В. ШИШКОВ кандидат технических наук., до- цент кафедры проектирования и эксплуатации РАВ Пензенского филиала Военной академии ма- териально-технического обеспечения имени гене- рала армии А.В. Хрулева ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В ИНТЕРЕСАХ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ПОЛИГОНОВ В настоящее время руководством Министерства обороны Российской Феде- рации уделяется большое внимание разработкам беспилотных летательных аппара- тов (БЛА). Стимулом к развитию беспилотной авиации послужило успешное и ши- рокое применение БЛА странами НАТО в ходе проведения специальных операций против террористических организаций и вооруженных сил некоторых государств. Развитие современных и перспективных технологий позволяет сегодня БЛА успешно выполнять такие функции, которые в прошлом были им недоступны и выполнялись другими значительными силами и средствами. К малогабаритным БЛА относят летательные аппараты массой не более 50- 60 кг, не требующие для запуска и посадки специальных взлетно-посадочных по- лос. Такие БЛА запускаются с помощью пневматической или резино-жгутовой катапульты, либо с руки оператора. Летательные аппараты выполняются по клас- сической аэродинамической самолетной схеме, либо по аэродинамической схеме «летающее крыло». На борту БЛА размещаются: силовая установка, средства управления, нави- гации и связи, целевая нагрузка. Силовая установка представляет собой двигатель внутреннего сгорания, электро - либо турбореактивный двигатель. Реже встречаются БЛА с пульсирую- щим воздушно-реактивным двигателем. Основную функциональность БЛА определяет его полезная нагрузка. В ка- честве полезной нагрузки может быть использовано: цифровой фотоаппарат; видеокамера; тепловизор; средства имитации воздушных целей. Основные лётно-технические характеристики малогабаритных БЛА: взлетная масса – до 60 кг; радиус действия – до 100 км; размах крыла – до 2,5 м; 189 время полета – 1- 5 часов; высота полета – до 5 км; скорость полета – 60 – 140 м/с; масса полезной нагрузки – 1-3 кг; гарантийный ресурс летательного аппарата – от 50 до 100 полетов. С помощью современных высокотехнологичных БЛА возможно определение координат объектов на основе точного фотограмметрического расчета, выполняе- мого в реальном масштабе времени с компенсацией влияния как угловой динамики БЛА, так и рельефа местности [1]. Положение курсора при этом на экране монито- ра наземной станции управления на изображении динамически, без задержек, пере- считывается в координаты на местности как в системе координат СК-42, так и в си- стемах ПЗ-90 и WGS-84. В пилотажно-навигационной системе таких БЛА ведется инерциальное счисление координат с частотой до 50 Гц при непосредственном измерении пара- метров углового положения. Это позволяет реализовывать достижение предельной, принципиально возможной, точности определения координат объектов по изобра- жениям: до 15 м в абсолютном выражении и до единиц метров в относительном выражении. На испытательном полигоне предлагается применять БЛА для решения сле- дующих задач: картографирование, аэрофотосъемка и видеосъемка стрельбового поля; осуществление поиска и топографической привязки мест разрывов боепри- пасов ствольной и реактивной артиллерии реальном времени, т.е. БЛА в этом слу- чае выступает как измерительное средство; проведение паспортизации измерительных пунктов (средств) полигона; проведение тренировок операторов измерительных пунктов (средств) поли- гона, а также стрелков-зенитчиков и операторов комплексов разведки; проведение облетов зенитно-ракетных комплексов, звуко-тепловых, оптико- электронных и радиолокационных средств разведки; обеспечение своевременного обнаружения посторонних лиц и домашнего скота в местах возможного падения боеприпасов при проведении испытаний; обеспечение мониторинга объектов в случае возникновения аварийных и чрезвычайных ситуаций, когда нахождение людей на этой местности невозможно по соображениям безопасности; осуществление охраны (мониторинга) объектов полигона; своевременное обнаружение степного пожара и оценка его масштаба, для принятия решения о привлечении сил и средств по его тушению. В связи с высокой стоимостью БЛА предполагается его использовать при проведении важных и особо важных работ. Для обеспечения максимального разрешения целевого оборудования необ- ходимо выполнять полет БЛА на минимальной высоте над подстилающей поверх- 190 ностью. Однако при этом существуют ограничения на минимальную высоту полета вызванные рядом требований: обеспечение прямой радиовидимости с БЛА при передаче команд управления и получения телеметрической и видовой информации; обеспечение безопасного полета на сложных рельефах и при наличии высотных сооружений (вышки, мачты, опоры); обеспечение безопасного пролета БЛА над местами разрывов при ведении огня ствольной артиллерией, минометами и РСЗО. Дальность прямой радиовидимости с БЛА рассчитывается по формуле: (1); где – дальность прямой радиовидимости, км; и – высота расположения передающей и приемной антенн соответственно, м [2]. Из приведенной формулы видно, что в силу существенной разницы в высоте полета БЛА и высоте наземных антенн наибольший результат при увеличении дальности прямой радиовидимости можно получить путем увеличения высоты полета БЛА. График зависимости дальности прямой радиовидимости с БЛА от высоты полета при высоте наземной антенны 3 м представлен рисунке 1. Рисунок 1 – График зависимости дальности прямой радиовидимости с БЛА от высоты полета Таким образом, для выполнения полетов БЛА в условиях испытательного полигона 3 ЦНИИ МО РФ (ст. Донгузская) необходимо иметь комплекс с БЛА, обеспечивающий высоты применения 0…1000 м над уровнем моря. Для решения задач аэрофотосъемки в качестве целевого оборудования в 191 составе БЛА могут применяться авиационные аэрофотоаппараты (АФА) или цифровые аэрофотоапараты (ЦАФА). По сравнению с видеокамерами они имеют большую разрешающую способность и используются, главным образом, для ведения плановой съемки местности. Послеполетная обработка («сшивка») изображений в ручном или автоматизированном режиме позволяет получать детальные фотопланы местности. Для обеспечения стрельбовых работ максимальная дальность полета БЛА должна быть 100-110 км. Комплекс БЛА должен иметь самодостаточный, целостный, логически завершённый комплекс программно-аппаратных средств предполетной подготовки и планирования полета на видео и аэрофотосъемку, сопровождения полета и коррекции полетного задания, обработки поступающей с борта видеоинформации в масштабе реального времени и послеполетной обработки, оперативной подготовки отчета и передачи «на лету» данных об обнаруженных объектах. Оснащение испытательного полигона комплексами БЛА расширит функциональный потенциал полигона, повысит оперативность получения данных и принятия решения. Кроме того комплекс БЛА может использоваться как дополнительное средство измерений при проведении испытаний боеприпасов ствольной и реактивной артиллерии. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. А.Ю. Сечин, М.А. Дракин, А.С. Киселева, «Беспилотный летательный аппарат: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования». 2. А.В. Журавлева, учебное пособие «Радиоэлектроника». 192 Д.А. ШЕВЦОВ, доктор технических наук, профес- сор ГОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» С.М. МУСИН, доктор технических наук, профес- сор, АО «Технодинамика» (г. Москва) И.С. ТУРЧЕНКО, кандидат технических наук, АО «Технодинамика» (г. Москва) МНОГОПУЛЬСНОЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАНАЛА ГЕНЕРИРОВАНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Анализ научно-технических публикаций отечественных и зарубежных авторов [1, 2] показывает, что одной из основных тенденций при проектировании выпрямительных устройств для беспилотных летательных аппаратов (БЛА) является реализация многопульсного и многофазного выпрямления напряжения переменного тока. Многопульсное выпрямительное звено позволяет уменьшить уровень пульсаций выходного напряжения и снизить требование к значению емкости сглаживающего фильтра. Применение специализированных высокооборотных генераторов, имеющих 6 и более выходных фаз (кратных 3-м) позволяет реализовать многофазное выпрямление напряжения переменного тока, а также снизить массо-габаритные характеристики агрегата и преобразователя канала генерирования постоянного тока. Рассмотрим перспективную структуру системы электроснабжения (СЭС) для БЛА, имеющую два канала генерирования: переменного и постоянного тока, элек- трически развязанные между собой. Рисунок 1 – Структура перспективной СЭС смешанного типа с двумя генераторами переменного тока переменной частоты Приведенная на рисунок1 структура СЭС содержит два генератора перемен- ного тока, соединенные через коробку агрегатов (КА) с двигателем (Д). Один из синхронных генераторов (СГ1) является регулируемым при помощи регулятора возбуждения (РВ) и формирует на выходе трехфазное напряжение 115/200В часто- той 1000Гц для питающий потребителей переменным током. Нерегулируемый вы- сокооборотный синхронный генератор (СГ2) с постоянными магнитами второго канала формирует многофазное напряжение 115/200В переменной повышенной ча- 193 стоты и питает стабилизированное выпрямительное устройство (СВУ), формиру- ющее 270 В. От шины «270В» возможно, при применении понижающего преобра- зователя, получить напряжение 27 В постоянного тока для питания соответствую- щей аппаратуры. В рамках реализации предлагаемого варианта СЭС, предлагается новая структура трехфазного многопульсного СВУ (рисунок2), которая базируется на применении дросселей насыщения (ДН). Стоит обратить внимание на то, что применение в структурах бортовых 13 Рисунок 2 – Структура многопульсного СВУ на базе ДН Предлагаемая структура СВУ содержит: источник напряжения переменного тока A1, трехфазный диодный мост A2 с 6-ю ДН, включенными последовательно с силовыми диодами, блок маломощных разделительных диодов A3, выходной сглаживающий фильтр (ВСФ), нагрузку (Н), систему управления (СУ) с датчиком выходного напряжения (ДВН), усилителем сигнала рассогласования (УСР), источником опорного напряжения (ИОН), управляющим элементом (УЭ). Количество троек фаз первичного источника A1 и, соответственно, количество выпрямительных мостов с ДН выбирается в результате оптимизационных расчетов. Выбор магнитопровода дросселя насыщения [3] для конкретного решения зависит от обеспечения необходимого геометрического фактора. По методике [4] были рассчитаны параметры ДН для СВУ, имеющего номи- нальную выходную мощность 3кВт с выходным напряжением 270В постоянного тока. Расчет был проведен для различных частот питающего напряжения с дей- ствующим значением 115 В, формируемого генератором, а именно: 1,5 кГц, 2,5 кГц, 5 кГц. Расчеты были проведены для 6-фазного синхронного генератора пе- ременного тока. Результаты расчетов сведены в табл. 1. В данной таблице приведе- ны следующие рассчитанные параметры ДН: количество витков, размеры выбран- ных тороидальных сердечников (D, d, h), массы сердечника и обмотки ДН, потери в сердечнике и обмотке ДН, массы одного и всех ДН в структуре ВУ, потери в ме- 194 ди и в стали одного ДН и суммарные всех ДН в структуре ВУ, суммарный КПД ДН, суммарная удельная масса ДН. Таблица 1 Мощность, кВт 3 Вых. напряжение, В 270 Частота сети, Гц 1500 2500 5000 Количество фаз 6 6 6 B s , Тл 1,1 Количество витков 607 450 210 D, мм 50 42 35 d, мм 35 30 25 h, мм 10 10 10 масса сердечника, кг 0,074 0,050 0,035 масса обмотки ДН, кг 0,067 0,042 0,019 масса ДН, кг 0,14 0,092 0,055 Потери в меди ДН, Вт 13,5 8,54 4,0 Потери в стали ДН, Вт 0,12 0,17 0,3 Потери Σ в ДН, Вт 13,6 8,71 4,3 Потери Σ всех ДН, Вт 163,5 104,5 51,7 КПД Σ ДН, % 94,5 96,5 98,2 Масса Σ ДН, кг 1,685 1,1 0,654 Уд. масса Σ ДН, кг/кВт 0,562 0,369 0,218 ВЫВОДЫ Применение многофазного генератора переменного тока для построения канала электропитания постоянного тока, позволяет реализовать многопульсное выпрямление, отказаться от ненадежных и пожароопасных электролитических конденсаторов, что положительно сказывается как на уменьшении массы устройства, так и на повышении его надежности. Предлагаемая структура СЭС может найти применение на вертолетах, ра- кетной технике и беспилотных ЛА с энергоемким оборудованием. Предложенные структуры СЭС можно реализовать с применением стабили- зированных выпрямительных устройств на дросселях насыщения. Согласно ре- зультатам расчетов, сведенным в табл. 1, можно заключить, что оптимальным яв- ляется увеличение фазности (пульсности) выпрямления (фаз питающего генерато- ра) до 2-3-х троек и увеличение частоты генератора до 5 кГц. Стоит учесть, что при таких частотах следует встраивать ВУ в корпус генератора, чтобы исключить вли- яние паразитных эффектов в проводах. При частоте выходного напряжения генера- тора порядка 5 кГц, СВУ на ДН имеет удельную массу активных компонентов, значение которой ниже, чем у известных зарубежных и отечественных аналогов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Грузков, С.А. Системы электроснабжения летательных аппаратов. Том 1 [Текст] / С.А. Грузков, С.Ю. Останин, А.М. Сугробов, А.Б. Токарев, П.А. Тыричев. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 568 с. 195 2. Шевцов, Д.А. Однообмоточные дроссели насыщения в авиационных источниках вторичного электропитания [Текст] / Д.А. Шевцов, И.С. Турченко / Вестник Московского авиационного института, №3 т.20. - М., 2013. - с. 145 – 153. 3. Стародубцев, Ю.Н. Магнитные свойства аморфных и нанокристаллических сплавов [Текст] / Ю.Н. Стародубцев, В.Я. Белозеров – Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2002. - 384 с. 4. Шевцов, Д.А. Методика проектирования управляемых дросселей авиационных выпрямительных устройств нового поколения [Текст] / Д.А. Шевцов, И.С. Турченко / Вестник Московского авиационного института, №1 т.22.– М., 2015. – с.122-131. 5. ГОСТ 54073-2010. система электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нормы качества электроэнергии [Текст]. – М.: Стандартинформ, 2010. 196 К.Л. ОВЧАРЕНКО, адъюнкт кафедры технических средств комплексов контроля ракетно- космических объектов Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского И.Ю. ЕРЕМЕЕВ, доктор технических наук, профес- сор, начальник кафедры технических средств ком- плексов контроля ракетно-космических объектов Во- енно-космической академии имени А.Ф. Можайского МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА РАДИОКОНТРОЛЯ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ VSAT С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕТРАНСЛЯТОРА НА ЛЁТНО-ПОДЪЁМНОМ СРЕДСТВЕ В настоящее время всё более активное использование получают системы, построенные на базе технологии VSAT (Very Small Aperture Terminal), излучения- ми которых занято не менее 80% всего частотного ресурса ССС. Их широкое рас- пространение обусловлено низкими затратами на развёртывание и эксплуатацию, надежностью и безопасностью связи. К системам, построенным на базе технологии VSAT, принято относить ССС, содержащие в своем составе следующие компоненты: – Центральную земную станцию (ЦЗС), предназначенную для управления распре- делением ресурсов системы; – Земную станцию (ЗС), предназначенную для передачи и приёма пользовательской информации; – Космический аппарат-ретранслятор (КА), предназначенный для ретрансляции сигналов ЦЗС и ЗС. Общие принципы организации связи в спутниковых системах VSAT иллю- стрируются на рисунке 1. Рисунок 1 — Структура организации связи в ССС VSAT Под прямым каналом передачи данных в VSAT системах понимается канал в направлении от ЦЗС до ЗС через КА, под обратным — от ЗС до ЦЗС через КА. В 197 зависимости от назначения и энергетики КА сети VSAT могут иметь радиальную, узловую или смешанную структуры. При организации связи по радиальной топо- логии («звезда») пользовательские данные между ЗС передаются через ЦЗС, а при узловой («каждый с каждым») – напрямую, минуя ЦЗС. Для ЗС ССС VSAT характерны сравнительно небольшие габариты антенных систем (до 1,8 м.) и узкие диаграммы направленности (ДН), ширина основного ле- пестка которых не превышает нескольких градусов. Эквивалентная изотропно из- лучаемая мощность (ЭИИМ) ЗС ССС VSAT ограничивается с целью недопущения создания помех смежным КА на геостационарной орбите. В свзи с активным развитием ССС участились случаи несанкционированного использования частотного ресурса, в результате чего операторы спутниковой связи вынужнены терпеть убытки. Однако, метод подавления пиратских сигналов путем увеличения мощности собственных ЗС, наиболее часто используемый оператора- ми, не всегда может быть применим. К одним из альтернативных способов борьбы с указанными нарушениями относится определение местоположения (ОМП) ис- точника мешающих сигналов. Традиционно, для функционирования системы ОМП пространственно- временная база измерения КИП может быть сформирована на основе КА, располо- женных на геостационарной орбите. Для оценивания КИП необходимо обеспечить энергетическую доступность, под которой понимается возможность комплекса РК производить измерения КИП по радиосигналам ЗС с заданной точностью. Как пра- вило, для получения значений КИП с заданной точностью необходимо добиться отношения сигнал/шум (ОСШ) не менее 10 дБ [1]. При реализации данных подходов либо не удаётся обеспечить энергетиче- скую доступность излучений ввиду узких ДН ЗС CCC VSAT, либо время формиро- вания базы измерений координатно-информативных параметров (КИП) составляет около суток. В качестве измеряемых КИП могут выступать амплитуда |