Беспилотные летательные аппараты в условиях Арктики

В связи с рядом экономических и политических причин, которые в настоящее время становятся все более актуальными, растет интерес к Арктике как официальных арктических стран (Россия, Канада, США, Дания и Норвегия), так и других стран и международных организаций. Заинтересованность в применении беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) определяет особую роль и место таких комплексов в системе специализированной техники российских министерств и ведомств.

Без нормативов

Основными областями использования БПЛА в гражданском секторе экономики являются: производственный, геофизический и экологический мониторинг, дистанционное зондирование, наблюдение и охрана. Непосредственно к задачам, которые можно решать в арктических широтах с помощью БПЛА, можно отнести:

• обнаружение малоразмерных воздушных и наземных объектов;
• поиск и обнаружение морских судов;
• контроль морских границ и правил рыболовства;
• аэрофотосъемку и картографию;
• контроль гидро- и метеообстановки;
• геологоразведку;
• разведку ледовой обстановки, слежение за волнением моря, поиск косяков рыбы;
• охрану важных объектов (например, трубопроводов и другой инфраструктуры).

Сегодня производить легкие БПЛА в состоянии многие страны, в том числе и Россия. Большое число российских компаний выпускает достаточно качественные образцы небольших БПЛА малого радиуса действия, способных совершать полеты на малых высотах. Такие БПЛА используются силовыми ведомствами, МЧС, гражданскими компаниями и даже продаются за рубеж. Однако в области высотных БПЛА, обладающих значительной дальностью полета, лидерство США и Израиля является пока неоспоримым. Даже европейские страны вынуждены приобретать их технику, хотя и продолжают работы по разработке собственных моделей.

Серьезные проблемы связаны с использованием воздушного пространства, выделением частотного диапазона для управления БПЛА и передачей информации с борта на землю и наоборот. Отсутствие законодательной и нормативной базы в РФ в области беспилотной авиации создает большие препятствия разработчикам и потенциальным потребителям. Даже в оборонной сфере проектные работы регламентируются общетехническими требованиями 20-летней давности, а для проектирования коммерческих БПЛА никакой нормативной базы не существует вовсе.

В настоящее время в правительстве идет работа над программой возрождения малой авиации, в которую составной частью войдет и беспилотная авиация. В условиях, когда рынок имеет большой потенциал для роста, необходимо консолидировать усилия разработчиков, заказчиков и всех ветвей власти.

Северные проблемы

Применение БПЛА в арктических широтах имеет целый ряд технических сложностей, к которым можно отнести непростые метеоусловия, отсутствие наземной инфраструктуры, влияние внешних помех на радионавигационное обеспечение (особенно при выполнении продолжительных полетов). Также к беспилотным и дистанционно пилотируемым аппаратам выдвигаются первоочередные требования по массогабаритным характеристикам, автономности функционирования, минимальному энергопотреблению и стоимости.

Эксплуатационные характеристики БПЛА серьезно зависят от совершенства бортового оборудования, в частности – от качества информационно-измерительных сигналов, которые используются в управлении. Источником данных сигналов о параметрах движения, таких как местоположение, ориентация, скорость и другие, являются различные измерительные системы и навигационные комплексы.

В арктических широтах условия окружающей среды сложны для функционирования БПЛА из-за пассивных и активных помех, в связи с чем их системы управления должны обеспечивать высокую точность движения, эффективное маневрирование и др. При этом проведенные отечественными и зарубежными авиакомпаниями полеты по трассам Polar-1, Polar-2, Polar-3 и Polar-4 показывают низкую эффективность систем наблюдения, связи и управления воздушными судами над акваторией Северного Ледовитого океана.

Второй и третий класс

Основным недостатком существующих систем классификации БПЛА является то, что они не учитывают характеристики наземной инфраструктуры: пункта управления, системы жизнеобеспечения, транспортировки и предполетной подготовки, стартовых и посадочных площадок, а также наличие сети наземных станций и линий их наземной связи.

Также очевидно, что не все БПЛА из-за ограничений по полезной нагрузке, дальности и высоте полета имеют возможность использовать аппаратуру для выполнения ряда функциональных задач, задач по управлению и навигации. Поэтому имеет смысл произвести отбор БПЛА, которые можно эксплуатировать в арктических широтах в настоящее время.

Исходя из вышеизложенного, предлагается следующая классификация БПЛА:

Класс 1. По полезной нагрузке не соответствуют требованиям к установке аппаратуры навигации и управления БПЛА. Практически, это радиоуправляемые БПЛА, которые могут эксплуатироваться только в выделенном воздушном пространстве.

Класс 2. По полезной нагрузке 100–120 кг соответствуют требованиям к установке аппаратуры навигации и управления БПЛА. Дальность и высота полета обеспечивают выполнение основных задач в гражданском секторе экономики.

Класс 3. По полезной нагрузке 150–200 кг соответствуют требованиям к установке аппаратуры навигации и управления БПЛА, а также дополнительного оборудования. Дальность полета обеспечивает выполнение основных задач, но требуется развитая структура наземных станций наблюдения, управления и связи, которая отсутствует в арктических широтах.

Таким образом, имеет смысл рассматривать вопросы обеспечения безопасности полета в общем воздушном пространстве БПЛА класса 2: взлетная масса 500–600 кг, крейсерская скорость 130–150 км/ч, дальность полета равна прямой радиовидимости, – а также  перспективы создания инфраструктуры для применения БПЛА класса 3.

Бортовое оборудование

Для обеспечения задач наблюдения в реальном времени, включая труднодоступные участки местности, а также определения координат исследуемых участков, полезная нагрузка БПЛА должна содержать:

• устройства получения видовой информации;
• спутниковую навигационную систему (ГЛОНАСС/GPS);
• устройства радиолинии видовой и телеметрической информации;
• устройства командно-навигацион-ной радиолинии;
• устройство обмена командной информацией;
• устройство информационного обмена;
• бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ);
• устройство хранения видовой информации.

Современные ТВ-камеры обеспечивают представление оператору в реальном времени картины наблюдаемой местности в формате, наиболее близком к характеристикам зрительного аппарата человека, что позволяет ему свободно ориентироваться на местности и при необходимости выполнять пилотирование БПЛА. Возможности по обнаружению и распознаванию объектов определяются характеристиками фотоприемника и оптической системы телекамеры.

Применение радиолокационной станции (РЛС) позволяет получать информацию круглосуточно и при неблагоприятных метеоусловиях. А сменные модули помогают снизить стоимость и реконфигурировать состав бортового оборудования для решения поставленной задачи в конкретных условиях применения.

Так, обзорное курсовое устройство закрепляется неподвижно под некоторым углом к строевой оси летательного аппарата, обеспечивающим необходимую зону захвата на местности. В состав обзорного курсового устройства может входить телевизионная камера с широкопольным объективом. В зависимости от решаемых задач она может быть оперативно заменена или дополнена тепловизионной камерой, цифровым фотоаппаратом или РЛС.

Арсений Митько, к. т. н., Арктическая академия наук