Развитие БПЛА для нужд Росгидромета.

УДК 629 7 021 eLIBRARY.RU:55.47.07

Шепель В. А.
Ведущий инженер ФГБУ «НПО «Тайфун» 

The development of UAVs for the needs of Roshydromet 

Аннотация. Предлагается рассмотреть возможность комплексного подхода к использованию БПЛА для нужд Росгидромета. Для этого необходимо скоординировать требования к БПЛА от различных предприятий и сформировать единый перечень требований для выполнения сбора данных о параметрах атмосферы, контролю загрязнений и выполнению транспортных задач для доставки грузов на труднодоступные метеорологические станции.

Annotation. It is proposed to consider the possibility of an integrated approach to the use of UAVs for the needs of Roshydromet. To do this, it is necessary to coordinate the requirements for UAVs from various enterprises and form a single list of requirements to fulfill data collection on atmosphere parameters, control pollution and carry out transport tasks for the delivery of goods to hard -to -reach meteorological stations.

Ключевые слова. БПЛА, БАС, атмосферные процессы, экология, загрязнение окружающей среды.

Keywords. UAVs, UAS, atmospheric processes, ecology, environmental pollution 

Климатические изменения приводят к нестабильности атмосферных процессов. Это вносит ошибки в краткосрочные прогнозы и ограничивает развитие долгосрочных прогнозов. Также более пристального внимания требуют экологические проблемы. Поэтому роль Росгидромета в хозяйственной жизни страны резко возрастает.

Кроме того, происходит изменение в международной политической обстановке. Совокупность этих процессов требует преобразования Росгидромета в отдельную структуру и включения в состав подразделений представителей Минобороны и МЧС. Это позволит сократить время реагирования на чрезвычайные ситуации и сократить расходы на управленческий аппарат.

Для получения оперативных и более достоверных данных о процессах, происходящих в атмосфере необходимо разработать комплексную программу внедрения БПЛА в структуры Росгидромета.

Общепринято деление БПЛА по типу перемещения в пространстве: самолетный, вертолетный, аэростатный. Поскольку для полного удовлетворения нужд использование всех типов БПЛА, целесообразно говорить беспилотных авиационных системах (БАС), используемых для нужд Росгидромета.

Самолетный и вертолетный типы БАС могут быть использованы для получения данных о процессах, протекающих в атмосфере, получения данных о загрязнении, сбор информации для нужд сельского хозяйства, активного воздействия на метеорологические процессы. Аэростатный тип БАС можно использовать как для получения данных о метеорологических процессах, так и для доставки грузов на труднодоступные станции.

К разработке технического задания (ТЗ) на применение БАС в Росгидромете необходимо привлечь все ведущие институты: ФГБУ НПО «Тайфун», ФГБУ ЦАО, ГГО им А.И. Воейкова, ФГБУ ВНИИСХМ и другие.

Сложность при разработке ТЗ заключается в том, БАС должны работать и днем, и ночью, на разных высотах, и в условиях нестабильной атмосферы,

Это потребует внесения изменений в Воздушный кодекс страны. Поэтому к работе должны быть привлечены и юристы.

Кроме того, необходимо разработать критерии для сертификации БАС, применяемых в Росгидромете.

Отдельные сложности возникнут при разработке приборов для проведения метеорологических наблюдений. Так, например, существует портативная метеорологическая станция «Портативная электронная метеостанция, устанавливаемая на платформе БПЛА, предназначена для контактных измерений вертикальных профилей температуры воздуха, влажности воздуха и атмосферного давления.

Рис 1. Общий вид экспериментального образца портативной электронной метеостанции, устанавливаемой на БПЛА.

Измерения текущих значений метеорологических величин могут производиться как на этапе вертикального подъема БПЛА, так и на этапе его спуска в диапазоне высот атмосферного пограничного слоя от 0 м до 2000 м с пространственным разрешением до 25 м в режиме реального времени. Предусмотрен режим измерения в отдельных «точках зависания» БПЛА, задаваемых оператором. Информация об измеренных значениях метеорологических величин передается в наземный модуль по каналу радиосвязи в режиме реального времени. Вычисления средних, максимальных и минимальных значений метеорологических характеристик за заданный временной интервал производится в наземном модуле. Кроме того, портативная электронная метеостанция на БПЛА может выступать в качестве высотного модуля для реализации трассового метода измерений ветровых характеристик и температуры воздуха.»¹

При разработке данного прибора были применены иностранные комплектующие. В условиях санкций необходимо провести максимальное импортозамещение.

Наиболее оптимистично обстоят дела с БАС аэростатного типа.

«Так, в России успешно испытаны дирижабли, имеющие не сигарообразную, а дисковидную форму. Беспилотные дирижабли линзообразной формы планирует выпускать ОАО "Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики" при поддержке "Рособоронэкспорта" и "Ростехнологий". Они будут иметь от 22 до 200 м в диаметре и смогут переносить до нескольких сотен тонн груза. Пока созданы лишь демонстрационные масштабные модели таких дирижаблей. Пример – успешно испытанная модель ДП-27 "Анюта" (рис. 1.62). Дисковидная форма этого аппарата обеспечивает устойчивость к боковому ветру, простоту управления и высокую маневренность этого многоцелевого беспилотного дирижабля. Диаметр корпуса судна – 17 м с объёмом оболочки – 522 куб. м, грузоподъёмность – 200 кг, максимальная высота подъёма достигает 800 м. С помощью 4 двигателей по 25 л.с. аппарат развивает скорость до 80 км/ч, бензобак объемом 40 л позволяет демонстратору осуществлять полёт на дистанцию 300 км. Данный образец предназначен для проверки конструкционных решений и систем управления, которые впоследствии будут применены на полномасштабном опытном дирижабле [48].

Рис. 2. Экспериментальный дирижабль "Анюта" Долгопрудненского конструкторского бюро автоматики (Россия, 2011)

В другой разработке российских дирижаблестроителей (компания "Локомоскай" в сотрудничестве с ульяновским ЗАО "Авиастар-СП" [47]) основной особенностью является то, что помимо объемов гелия в аппарате присутствует полость, заполняемая подогреваемым воздухом (идея, предложенная К.Э. Циолковским в 90-х гг. XIX века). Благодаря такой конструкции, позволяющей контролировать подъемную силу, аппарат сможет совершать не только вертикальный взлет, но и зависать в одной точке или садиться на любую ровную площадку – в отличие от классических дирижаблей, которым необходимы специальные мачты для причаливания. Для передвижения аппарата используются электродвигатели (рис. 1.63). Кроме этого, по краям дирижабля планируется расположить небольшие крылья, которые тоже будут создавать некоторую подъемную силу. Дискообразная форма позволяет обеспечить устойчивость под напором ветра (до 20 м/с) при зависании аппарата над определенной точкой. По расчетам, AТЛА (аэростатический термобалластируемый летательный аппарат) "Локомоскайнер" будет способен развивать скорость до 110 километров в час, а максимальная дальность его полета составит 3000 км.

Рис. 3. Демонстрационная модель "Локомоскайнера" (Россия, 2010)»²

Для разработки приборов, устанавливаемых на различных БАС можно использовать НПО «Тайфун». Организация располагает ВММ и большой аэрозольной камерой. Эти сооружения могут стать опорными точками, как для разработки метеорологических приборов, так и БАС вертолетного типа.

В НПО «Тайфун» расположен также ФИАЦ (федеральный информационно-аналитический центр), имеющий опыт сбора и обработки информации. Целесообразно рассмотреть его в качестве единого центра сбора и обработки информации от БАС, так как объемы такой информации будут достаточно велики и понадобятся новые алгоритмы для ее обработки.

При разработке ТЗ следует обратить внимание на создание полигонов, на которых будут отрабатываться методы использования БАС для нужд Росгидромета.

На полигонах также необходимо организовать курсы подготовки операторов БАС. Помимо навыков управления беспилотниками оператор должен знать метеорологические особенности атмосферы для получения более объективной информации.

Отдельным вопросом стоит разработка методик выполнения измерений с помощью БАС.

Большой объем задач, возникающих при разработке ТЗ по данной тематике, требует привлечения большого числа заинтересованных организаций и координации работы всех организаций на уровне Правительства РФ. Очевидно, что грантами такую проблему не решить. Необходима целевая правительственная программа, позволяющая решать все поставленные вопросы в едином комплексе.

Однако эффект, полученный при реализации данной задачи, позволит значительно сократить потери от изменения климата и сократить экологический ущерб для окружающей среды.

1. http://meteosap.ru/development/bpla/

Портативные автоматические метеостанции на платформе БПЛА

2. https://arsenal-info.ru/b/book/3398882726/12

1.2.2.5. БПЛА аэростатического типа.