Применение беспилотных летательных аппаратов в гражданских целях. Беспилотные летательные аппараты - разведка пожаров

Следует различать демонстрационные полеты, любительские вылеты или спортивные соревнования от авиационных работ. Для выполнения первых (как, впрочем, и вторых) достаточно зарегистрировать свой БПЛА в Федеральном агентстве воздушного транспорта. В случае визуальных наблюдений (видеосъемка) владельцу БПЛА следует обращаться за разрешениями в органы местной администрации (в случае полетов в населенных пунктах) и в зональные центры управления воздушным движением (в иных случаях). С аэрофотосъемкой же все намного сложнее.

Следующие законы определяют существующее в этом отношении законодательство: Воздушный кодекс РФ, Федеральные правила использования воздушного пространства РФ, инструкция по разработке, установлению, введению и снятию временного и местного режимов, а также кратковременных ограничений, которая была утверждена приказом Министерства Транспорта РФ №171 от 27.06.11, и Табель сообщений о движении Воздушных судов в РФ.

Рис. 1. Структура единой системы организации воздушного движения РФ

Структура единой системы управления воздушным движением разбивает территорию РФ на зоны ответственности органов воздушного движения, которые осуществляют разрешения и контроль на использование воздушного пространства всеми участниками воздушного движения (Рис.1).

В случае полетов БПЛА для обеспечения безопасности требуется разрешение на использование воздушного пространства.

Разрешение получается путем введения местного или временного режимов ограничения ИВП (рис.2).

Рис. 2. Режимы ограничения полетов

В чем основная разница этих режимов? Временный режим используется в воздушном пространстве вне зон международных воздушных линий, постоянных воздушных линий, аэродромов, аэропортов. Представления на местный или временный режим поддаются в зональный центр или главный центр ЕСОрВД - не менее чем за 5 (в главный) или за 3 суток (в зональный).

Структура подачи заявок на получение разрешения на использование воздушного пространства такова (Рис. 3):

Рис. 3. Структура подачи заявок

После подачи представления в главный центр либо в зональный центр вы получаете номер режима. Затем за день до АФС составляется суточный план работы, где указывается тип воздушного судна, его характеристики, имя ответственного на площадке запуска за съемки и его контактные данные, время выполнения полетов, высота полета и другие параметры. За два часа до выполнения полетов руководитель, пилот-оператор звонит диспетчеру, докладывая о начале работ. По их завершении он снова звонит оператору, докладывая об окончании работ.

Для выполнения аэрофотосъемочных работ необходимо получение, как минимум, трех основных документов:

Разрешение на съемку Генерального штаба вооруженных сил РФ;

Разрешение на съемку оперативного управления штаба военного округа, в зоне ответственности которого находится снимаемый объект;

Разрешение территориальных органов безопасности ФСБ;

Дополнительно:

Разрешение местной городской администрации в случае полетов над территориями населенных пунктов;

А также необходимо обладать лицензией на право работы с использованием сведений, составляющих государственную тайну.

При аэрофотосъемке существуют и такие тонкости, как закрытые территории, запретные зоны, приграничные полосы – на АФС в этих местах требуются дополнительные разрешения.

Следующим шагом после окончания АФС является передача полученных материалов на контрольный просмотр военного цензора в оперативном управлении штаба военного округа. Без заключения военного цензора использование материалов в открытом доступе запрещено.

Это весь перечень правовых аспектов аэрофотосъемки. Возможно, это не все ответы на интересующие вас вопросы, в таком случае, вот они:

Вопрос: Сколько в среднем времени уходит на согласование во всех инстанциях?

Ответ: Как правило, разрешения ГШ получаются за 10-15 дней. Еще месяц занимает получение дополнительных стандартных разрешений. То есть, в среднем, время согласования – 1,5-2 месяца; просмотр же материалов может занимать от недели до пары месяцев.

В: Необходимо ли каждый раз получать все разрешения в случае, например, NDVI -съемки на своих полях агрономом в течение 1 сезона?

О: Получаемые разрешения действуют в течение двух лет, однако, вряд ли вы просто так получите лицензию на право работы со сведениями, составляющими государственную тайну. Аэровизуальное наблюдение подходит для агрономов в случае необходимости периодически осматривать поля, однако, видеосъемка не позволит вычислить NDVI . Выход – использование услуг по АФС организаций, имеющих такую лицензию.

В: Получение материалов АФС военными делает их по умолчанию секретными со всеми вытекающими требованиями, как быть в таком случае?

О: Для этого флешка или магнитный носитель фотокамеры должны быть до того учтены в режимно-секретном органе. Пилот-оператор либо ответственный представитель должен иметь соответствующий допуск. Соответствующий носитель он получает перед полетами в этом органе, в соответствии с инструкцией выполняет все действия при АФС или присутствует при их выполнении, и по завершении сдает носитель обратно, спецпочтой направляя на контрольный просмотр в штаб ВО, и только после этого получает заключение или акт контрольного просмотра, в соответствии с которым выполняется дальнейшая работа с этими материалами. Магнитный носитель все равно остается зарегистрированным в этом органе и считается как секретный.

В: Каким образом выполняется регулярная съемка, например, раз в неделю?

О: Разрешение ГШ выдается один раз и действует 2 года, а военный цензор при контрольном просмотре может задать вопрос: «На каком основании, получив одно разрешение, вы несколько раз подаете материалы на просмотр?». На это потребуется обосновать цензору необходимость проведения многократных работ.

В: Кто и каким образом осуществляет контроль исполнения согласований?

О: Органы управления воздушным движением и Министерство обороны. В случае нарушения законов, предприятия могут приостанавливать и лишать лицензии и штрафовать с конфискацией БПЛА.

В: Можно ли получить разрешение на разовую работу, например, через вашу компанию?

О: ГК «Геоскан» может получить такие разрешения и выполнить работы по АФС, однако разрешение и право проведения работ оформляется именно на ГК «Геоскан». Возможна такая ситуация, при которой компании предоставляется со стороны оператор и БПЛА, а представитель оказывает авиационные услуги, однако это тема отдельного разговора.

Надеемся, что мы исчерпывающе ответили на ваши вопросы, и теперь вы будете более полностью подкованы в правовых аспектах использования БПЛА.

В тех случаях, когда возникает опасность поражения значительной зоны территории катастрофами, вызванными техногенными, террористическими или природными факторами, пилотная авиация не всегда может успешно применяться по ряду причин. Главными проблемами являются высокая стоимость полёта, которая составляет в среднем 25 тысяч рублей в час, метеорологические условия, которые препятствуют полёту и время реагирования до 6 часов. Поэтому беспилотные летательные аппараты (БПЛА) приобретают все большую популярность при тушении пожаров и возгораний в лесных массивах, полях и прочих угодьях.

Временные промежутки, в которые осуществляется Комплекс мер и действий, направленных на спасение людей, материальных ценностей и ликвидацию пожара. Основной вид боевых действий подразделений пожарной охраны, направленных на ликвидацию пожаров и уменьшению последствий от них.

">тушение пожаров , имеют определённую динамику, поэтому процесс ликвидации источников возгорания привязан к этому фактору. Совокупность одновременно протекающих физических процессов и химических реакций окисления горючих веществ и материалов. Сопровождающаяся, как правило, световым и тепловым излучением и выделением дыма.

">Горение до обнаружения пожара – это начальный промежуток. После установления факта возгорания и выезда оперативной бригады к месту пожара проходит также определённый период.

Разведка пожара и начало тушения входят в следующие временные интервалы, после чего следует тушение непосредственно пламени, локализация беспламенного горения и дотушивание – ликвидация прочих очагов горения на территории, подвергшейся действию огня. Окончательным этапом работ является окарауливание, во время которого осуществляется тушение скрытых очагов пожара. Поэтому БПЛА исполняют роль разведывающего устройства, контролирующего размеры очагов возгорания, осуществляют оперативную подачу картины пожара и таким образом помогают руководителю тушения пожара правильно координировать действия пожарного расчёта.

Функциональные характеристики БПЛА

БПЛА оперативно предоставляет информацию о виде пожара, участках его локализации, скорости огня, возможных направлениях распространения, в том числе в направлении населённых пунктов, производственных объектов и мест с повышенными характеристиками пожароопасности (торфяники, лесозаготовочные и деревообрабатывающие пункты). Это позволяет руководителю тушения пожара направлять в наиболее опасные места возгорания технические средства, пожарную технику и боевой расчёт. Оценивая финансовые аспекты использования БПЛА , можно отметить, что цена часа эксплуатации в пять раз ниже в сравнении с традиционными средствами авиационной охраны лесов (вертолёты и самолёты).

Инновационными способами воздушной разведки является оснащение БПЛА специальными датчиками, работающими в микроволновом и инфракрасном режимах. Дополнительно к ним необходимо монтировать теплолокатор, который позволит определить границы горящей площади и размеры зоны активного действия пламени. БПЛА , оснащённые необходимой аппаратурой весом до 50 кг, прошли успешную проверку при использовании сотрудниками МЧС в Удмуртии. Управление аппаратами осуществляется со станций наземного управления.

При возникновении ситуаций, когда разведка проводится в особо опасных для человека условиях, отличающихся повышенной радиоактивной и химической опасностью, обычно применяются вертолётные БПЛА , которые передвигаются с относительно невысокой скоростью и могут чётко фиксировать все изменения на изучаемой площади.

Дополнительное специализированное оборудование беспилотных аппаратов

БПЛА часто оснащаются лидарными комплексами, проводящими зондирование в спектральном диапазоне. Аэрозольный лидар применяется для оценки, характеристики и изучения перемещения аэрозольных частиц. Жидкость и кристаллические частицы в атмосфере изучают поляризационные лидары. При авариях на АЭС применяются лидары DIAL, осуществляющие измерение изотопов йода в атмосфере. Направление и скорость ветра, уровень содержания высокомолекулярных примесей определяет СО 2 -гетероидный лидар, а характеристику турбулентности в атмосфере можно сделать по показаниям турбулентного лидара.

В том случае, когда необходимо обнаружить Быстро протекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная привести или приводящая к возникновению ЧС техногенного характера.

">взрыв , выбросы раскалённых газов, применяется радиометр с инфракрасным излучением. Компактность и многофункциональность лидарного комплекса, установленного на БПЛА , позволяет использовать его в самых разных ситуациях при мониторинге параметров внешней среды.

GPS-приёмник ГЛОНАС представляет общую картину по результатам зондирования в спциальной картографической системе, когда результаты измерения накладываются на зоны изучаемой территории, показывая места изменения концентрации веществ и локализации очагов пожара.

Компьютерные системы, которыми оснащены БПЛА , наличие нескольких ретрансляторов позволяет оценивать тушение пожара на расстоянии нескольких тысяч километров, оперативно регулируя действия пожарно-спасательных бригад.

Основные виды российских моделей БПЛА

В число наиболее используемых на территории РФ БПЛА входит дистанционно-пилотируемый аппарат «Искорка» , который ретранслирует оператору картину пожара на расстояние нескольких десятков километров. Он представляет собой что-то среднее между ракетной беспилотной техникой и обычной авиацией. Благодаря монтажу ИК-аппаратуры и телекамеры картина чрезвычайных случаев развёртывается, словно из-под крыла летательного устройства.

Тепловизионную или телевизионную круглосуточную передачу изображения обеспечивает ДПЛА «Пчела-1Т» , которая подаёт информацию в режиме рабочего времени, показывая, таким образом, постоянную картину меняющихся условий. Изначально эта модель использовалась в военно-промышленном комплексе.

Беспилотные вертолёты класса ZALA разработаны для наблюдения за изменением метеорологических условий на подстилающей поверхности. В их задачу входит теле- и тепловизионное изображение местности, накопление и анализ информации, а также ретранслирование, уточнение координат. Особенно ценным является тот факт, что в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций, представляющих угрозу для жизни человека, беспилотные вертолёты успешно выполняют свои функции.

Преимуществами вертолётных БПЛА является возможность посадки на неподготовленных участках, автоматический взлёт и приземление, наличие компьютеризированного контроля, который позволяет изменять дальность и высоту полёта.

Таким образом, технические возможности БПЛА настолько высоки, что они позволяют не ограничиваться физиологическими характеристиками человека, удобны, экономичны, многофункциональны. Это делает отрасль производства БЛА наиболее перспективной ввиду способности локально, перманентно и дистанционно оценивать различные условия и производить ретрансляцию в отдалённые точки на центральные пульты контроля.

Изобретение относится к летательным аппаратам, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА). Техническим результатом является повышение эффективности управления БПЛА. Для этого предложен способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, в котором берется "n" БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например, для контроля газо и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м, при этом второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газонефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), и может быть использовано для их применения и управления БПЛА как самолетного, так и вертолетного типов.

В результате развития мирового топливно-энергетического комплекса (ТЭК) количество и масштаб объектов этой отрасли достигли поистине глобального уровня, многократно возросла и сложность эксплуатируемой на них техники и различного специализированного оборудования. Все это привело не только к росту объемов добычи, переработки и транспортировки природных источников энергии - углеводородного сырья, но и повлекло за собой постоянный рост уровня ущерба, наносимого промышленности и экологии в результате неизбежно происходящих в ТЭК аварий разного рода. Кроме того, чрезвычайно высокая степень зависимости национальных экономик и общества большой части государств мира от нормального функционирования топливно-энергетического комплекса сделало его инфраструктуру одной из приоритетных целей для атак террористов и экстремистов.

Наиболее уязвимы при этом оказываются элементы продуктопроводной системы - магистральные нефте- и газопроводы, компрессорные подстанции, газораспределительные станции и крановые площадки, а также хранилища, склады с оборудованием и другие здания, сооружения и объекты. Повреждения, наносимые таким объектам, могут приводить к аварийным ситуациям, крупному экономическому ущербу и серьезному загрязнению окружающей среды. В том числе - сопровождающихся человеческими жертвами.

В этой связи постоянно растет необходимость обеспечения непрерывного мониторинга объектов ТЭК. Однако системы подобного назначения, применяемые сегодня, - наземные, авиационные и космические - не удовлетворяют потребностям потенциальных заказчиков в полном объеме по целому ряду параметров. В частности, по непрерывности наблюдения и разрешающей способности бортовой аппаратуры.

По мнению экспертов, задачи диагностики, охраны и защиты объектов ТЭК могут вполне решить беспилотные авиационные комплексы. Именно современные беспилотные авиационные комплексы (БАК), созданные на базе беспилотных и пилотно-беспилотных летательных аппаратов, вполне могли бы стать экономически и технически приемлемым средством мониторинга наземных объектов на достаточно значительной площади и на большом удалении, да еще и в течение весьма длительного времени. В том числе - круглосуточно и практически в любых климатических условиях.

Все это налагает на БПЛА специфические требования на системы их управления, в частности на подсистемы устойчивости и управляемости, точного определения координат полета, непрерывного мониторинга наблюдаемой поверхности и передачи этих данных на землю.

Дополнительным условием является низкая себестоимость БПЛА, включая систему управления, также надежность в эксплуатации при низкой стоимости обслуживания.

Широко известны израильские БПЛА фирмы Aeronautics двойного назначения, в настоящее время подписан большой контракт на их поставку в Россию.

Их недостатки. Т.к. эти БПЛА двойного назначения, то не могут быть эффективно применены требования по кратности применения, ресурсу и эксплуатационному совершенству.

Известен комплекс бортового оборудования БПЛА фирмы TRANSAS, см. www.TRANSAS.RU , включающий в себя: пилотажно-навигационное оборудование в составе: спутниковую навигационно-инерциальную систему «БИСНС-11», датчик магнитного курса, систему воздушных сигналов, ультразвуковой высотомер;

систему автоматического управления, включающую в себя: автопилот, систему управления полезной нагрузкой, блок управления двигателем;

радиосвязное оборудование, включающее в себя: командную радиолинию и радиолинию передачи данных;

систему электроснабжения, включающую в себя: блок аккумуляторных батарей, электрогенератор, стабилизатор напряжения и выпрямитель тока.

Недостатки: при приемлемых габаритно-массовых характеристиках (ГМХ) не очень высокая точность, так, например, выдача угла курса = 5°, координат = 20 м, накопление погрешности определения координат = 12 м за время полета. Далее довольно приличный вес, в сумме 4,5 кг, что годится для БПЛА средних и более размеров. Если же добавить ИК-камеру, тепловизор, блок ночного наблюдения, то это уже слишком.

Также известен бортовой комплекс БПЛА навигации и управления, см. www.teknol.ru , включающий в себя:

ИНС/СНС интегрированная система: полностью автоматический полет по заданному маршруту;

эффективное парирование ветровых воздействий;

стабилизация углов ориентации БПЛА в полете;

стабилизация видеокамеры;

выдача телеметрической информации о параметрах полета и состояния бортового оборудования;

автоматическое пилотирование вне зоны визуальной видимости;

оперативное изменение маршрута в полете (при наличии канала радиосвязи);

программное управление бортовым оборудованием;

запись параметров движения БПЛА в бортовой накопитель.

Комплекс содержит: инерциальную навигационную систему; приемник спутниковой навигации GPS или ГЛОНАСС; автопилот; накопитель летных данных (опция), датчик воздушной скорости (опция).

Недостатки: набор комплекса не оптимизирован, предназначен для решения очень многих задач, некоторые вообще редко применены, поэтому для решения конкретных задач не нужны.

Известен БПЛА «Пантера» и его система управления, впервые показанный на экране РЕH TV 28.01.10 в программе «Военная тайна».

Этот БПЛА по конструкции интересен тем, что является конвертопланом, т.е. может взлетать и садиться как вертолет и летать как самолет за счет поворота двигателей. Система управления выполнена следующим образом. Оператор на мониторе отслеживает параметры полета: высоту, скорость, текущие координаты полета и наблюдает с помощью видеокамеры и тепловизора, что происходит на поверхности земли, и по их результатам принимает решение о дальнейшем маршруте полета.

Недостатки очевидны: никакой самостоятельности (автономности) полета и в случае выхода из строя радиоканала возвращение в точку взлета проблематично, если вообще возможно, т.к. отсутствует инерциальная система.

Беспилотник «Турман» выполнен из композита по нормальной аэродинамической схеме с прямым крылом и двумя двухбалочными независимыми V-образными стабилизаторами. В хвостовой части фюзеляжа установлен бензиновый поршневой двигатель с толкающим винтом. Универсальность БПЛА «Турман» обусловлена модульной конструкцией аппарата, что позволяет использовать различную по массогабаритным характеристикам и целям нагрузку во внешних сменяемых контейнерах. Это увеличивает возможность многоцелевого применения БПЛА.

Особенностью БПЛА «Турман» является способность взлета с помощью катапульты и парашютной управляемой посадки в перевернутом положении, сохраняя тем самым целевую нагрузку в наружном контейнере в случае неудачного взлета и посадки. При снижении на парашюте типа «крыло» включается система складывания крыла, что улучшает управляемость и сохранность БПЛА «Турман» при посадке.

Комплекс «ФИЛИН-1» предназначен для выполнения задач по оперативно-тактической разведке техническими средствами, обладает большой автономностью и мобильностью. Наличие шести БПЛА в составе комплекса позволяет вести постоянную разведку или целеуказание в районе объекта наблюдения. Комплекс «ФИЛИН-1» решает ряд боевых задач: патрулирование местности в любое время суток; обнаружение и идентификация объектов; передача информации о представляющих угрозу обнаруженных объектах; подавление средств ПВО.

Мониторинг воздушной и наземной обстановки БПЛА связан с просмотром некоторого участка местности и получением информации с помощью фото-, теле-, и видеосистем с сохранением ее на бортовом накопителе. В процессе полета в заданном районе БПЛА по радиоканалу в реальном масштабе времени может передавать разведывательную информацию на модуль системы связи, управления и обработки информации.

Оператор БПЛА оценивает поступающую информацию и по командному радиоканалу управляет самим БПЛА и его целевой нагрузкой, например телевизионной камерой, с целью наилучшего наблюдения неподвижных или движущихся объектов и определения их типа и координат.

Его недостатки: военная направленность, работа по площадям и в пределах прямой радиовидимости каждого БПЛА со станцией управления и наведения, нет связи с GPS или ГЛОНАСС, что не позволяет с высокой точностью лететь по заданному маршруту.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности безусловного выполнения полетного задания БПЛА.

Для решения поставленной задачи предлагается Способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, отличающийся тем, что берется "n" БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например, для контроля газо и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м; второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета; при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газо- нефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь; при потере одного БПЛА в результате отказа двигателя, столкновения с птицей и пр., оставшиеся два БПЛА успешно выполнят поставленную задачу контроля, при этом любой из оставшихся БПЛА может стать ведомым, а другой займет верхний эшелон 150 м; при достижении половины или более связь "этажерки" передается на соседнюю наземную станцию управления; содержит канал наземного оборудования и канал бортового оборудования, причем канал наземного оборудования содержит: персональный компьютер, модем GSM/GPRS и приемо-передающую антенну, соединенные последовательно; канал бортового оборудования содержит приемники GPS/Глонасс, инерциальную систему, соединенные следующим образом: выходы приемников GPS и Глонасс соединены с первым и вторым входами модема, первый выход инерциальной системы соединен двунаправленной шиной с третьим входом модема, второй выход - с входами управляющих поверхностей БПЛА, выходы специального оборудования - с четвертым входом модема, выход которого через приемо-передающую антенну и радиоканал соединен с каналом наземного оборудования; при "n" БПЛА число радиоканалов связи БПЛА с каналом наземного оборудования также = "n", при этом разделение каналов временное, а управление БПЛА происходит в реальном масштабе времени с каналом наземного оборудования.

На фиг.1 показана структурная схема способа управления БПЛА, которая содержит: 1 и 2 - первая и вторая станции управления БПЛА соответственно, 3 и 4 - первая и вторая насосо-перекачивающие станции, 5, 6 и 7 - первый, второй и третий БПЛА соответственно, 8 - нефтепровод или газопровод (или оба одновременно, назовем трубопровод), 9, 10 и 11 - каналы наблюдения состояния трубопровода первым, вторым или третьим БПЛА соответственно, 12, 13 и 14 - радиоканалы связи второй станции наблюдения с первым, вторым и третьим БПЛА соответственно, 15, 16 и 17 - радиоканалы связи первой станции наблюдения с первым, вторым и третьим БПЛА соответственно, 18 - радиоканал связи первого БПЛА со вторым, 19 - второго с третьим, 20 - первого с третьим, 21 - радиорелейная линия связи между первой и второй станциями наблюдения и между первой и второй насосо-перекачивающими станциями.

На фиг.2 показана структурная схема устройства управления одного БПЛА (УУ БПЛА) и его связь с наземной станцией управления, где изображено: 22 - оператор наземной станцией управления 1, 23 - персональный компьютер (ПС), 24 и 25 - модемы наземной станции и БПЛА соответственно, 26 - микроконтроллер (МС) БПЛА, 27 - инерциальная система БПЛА, 28 - приводы управляющих поверхностей БПЛА (элероны, руль высоты и т.д., также тягой двигателя), 29 и 30 - приемники навигационных сигналов систем GPS и ГЛОНАСС соответственно, 31 - спецоборудование БПЛА: видеокамера, тепловизор, лазерный газоанализатор и др. (может быть самая различная комплектация в зависимости от назначения), связи МС 26 с блоками БПЛА условно не показаны. Модем 25 БПЛА соединен с приемопередающей антенной А2 для связи с наземной станцией управления 1 или 2.

Структурная схема на фиг.1 имеет следующие соединения.

Первая наземная станция управления 1 соединена со второй наземной станцией управления 2 шиной связи 21, например, радиорелейной, также как и соседние насосо-перекачивающие станции 3 и 4. Первый 5, второй 6 и третий 7 БПЛА соединены между собой радиоканалами 18, 19 и 20, а с наземными базовыми станциями 1 и 2 радиоканалами 15, 16 и 17 (с станцией 1) и радиоканалами 12, 13 и 14 (с станцией 2). Также БПЛА 5, 6 и 7 соединены каналами 9, 10 и 11 (средствами) наблюдения с трубопроводом 8.

Устройство управления на фиг.2 имеет следующие соединения. Наземная станция наблюдения 1 (также и станция 2) содержит соединенные последовательно - оператор 22, ПС23, модем 24, приемопередающую антенну А1. БПЛА 5 (также 6 и 7) имеет следующий состав аппаратуры и соединения: МС26 (соединения условно не показаны), выходы приемников GPS29 и ГЛОНАСС 30 соединены с входами модема 25 и с инерциальной системой 27, который двунаправленными шинами соединен с блоком специальной аппаратуры 31 и инерциальной системой 27, выход ее через приводы 28 соединены с управляющими поверхностями БПЛА (элероны, руль направления и пр.).

Известным недостатком существующих систем с одиночным БПЛА является тот факт, что при потере связи с БПЛА, либо самого БПЛА появляются три проблемы:

1. Остается невыполненной поставленная задача.

2. Непонятна причина случившегося.

3. Потерян сам БПЛА.

Проблемы 2 и 3 серьезных последствий не имеют - это всего лишь технические проблемы. Проблема 1 имеет существенное значение, поскольку является проблемой для заказчика.

В случаях, когда выполнение задачи БПЛА имеет приоритетное по отношению к затратам значение, целесообразно создание «облака» - то есть звена из нескольких БПЛА, связанных между собой определенным алгоритмом поддержки и функционирования. Ранее, когда БПЛА обладали высокой стоимостью, концепция «облака» была труднореализуема. Сейчас стоимость отдельного БПЛА имеет устойчивую тенденцию к снижению, поэтому применение «облака» выгодно - во-первых, потому, что вероятность выполнения задачи увеличивается, а во-вторых, потому, что увеличение этой вероятности не приводит к существенному увеличению стоимости решения.

Система управления беспилотным летательным аппаратом (СУ БПЛА) предназначена для контроля и управления БПЛА, а также решения остальных задач, связанных с выполнением БПЛА задания оператора.

СУ БПЛА состоит из наземного и бортового оборудования. В состав наземного оборудования входит персональный компьютер 23 с установленным специализированным ПО и модем 24 GSM/GPRS для приема телеметрической и передачи управляющей информации. Бортовое оборудование состоит из приемника GPS 29/ГЛОНАСС 30, инерциальной системы 27, системы комплексирования, бортового вычислителя МС26, GSM/GPRS модема 25, также спецоборудования 31, управления поверхностями 28.

Основные задачи наземного оборудования СУ БПЛА:

1. Прием GPS/ГЛОНАСС координат от БПЛА и индикация положения БПЛА на мониторе оператора.

2. Задание оператором координат цели (маршрута), высоты и скорости полета и передача этих данных на БПЛА.

3. Передача команды «Взлет» на БПЛА.

4. Обмен информацией с БПЛА в процессе полета.

5. Изменение цели (маршрута) полета в процессе полета.

Назначение бортового оборудования БПЛА:

1. Определение GPS/ГЛОНАСС координат и их передача на наземное оборудование.

2. Прием целевой информации от наземного оборудования.

3. Выполнение команд оператора наземного оборудования.

4. Определение с помощью инерциальной системы своего положения в пространстве, комплексирование полученных данных с показаниями GPS/ГЛОНАСС приемника с целью выполнения полета в автоматическом режиме.

5. Возврат к месту старта при потере сигнала GPS/ГЛОНАСС либо другой неисправности.

Дополнительные возможности использования БПЛА.

1. Поиск лиц, занимающихся террористической либо экстремистской деятельностью.

2. В интересах пограничников - поиск и обнаружение нарушителей границы.

3. В интересах миграционной службы - поиск и обнаружение нелегальных мигрантов, работающих на закрытых объектах.

4. В интересах ГИБДД - обнаружение и предупреждение транспортных коллапсов, оперативный поиск машин, виновных в ДТП.

5. В интересах Госрыбнадзора - поиск браконьеров.

6. В интересах министерства лесного хозяйства - раннее обнаружение и предупреждение пожаров.

7. Поиск, обнаружение и обезвреживание других БПЛА. Известны случаи, когда БПЛА используются террористами для контрабанды или доставки оружия и боеприпасов. Необходимы БПЛА противодействия другим БПЛА.

Формула изобретения

1. Способ применения беспилотных летательных аппаратов, основанный на их адаптации режимов полета, отличающийся тем, что берется n БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую "этажерку", первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловного выполнения поставленной задачи, например для контроля газо- и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м, при этом второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газонефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при потере одного БПЛА в результате отказа двигателя, столкновения с птицей и пр. оставшиеся два БПЛА успешно выполнят поставленную задачу контроля, при этом любой из оставшихся БПЛА может стать ведомым, а другой займет верхний эшелон 150 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при достижении половины или более пути между наземными соседними станциями связь "этажерки" передается на соседнюю наземную станцию управления.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит канал наземного оборудования и канал бортового оборудования, причем канал наземного оборудования содержит: персональный компьютер, модем GSM/GPRS и приемопередающую антенну, соединенные последовательно; канал бортового оборудования содержит приемники GPS/Глонасс, инерциальную систему, соединенные следующим образом: выходы приемников GPS и Глонасс соединены с первым и вторым входами модема, первый выход инерциальной системы соединен двунаправленной шиной с третьим входом модема, второй выход - с входами управляющих поверхностей БПЛА, выходы специального оборудования - с четвертым входом модема, выход которого через приемопередающую антенну и радиоканал соединен с каналом наземного оборудования.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при n БПЛА число радиоканалов связи БПЛА с каналом наземного оборудования также равно n, при этом разделение каналов временное, а управление БПЛА происходит в реальном масштабе времени с каналом наземного оборудования.

Изобретение относится к области авиационной техники. Беспилотный авиационный комплекс (БАК) безаэродромного базирования содержит беспилотный летательный аппарат (БПЛА) и стартовую наземную станцию, содержащую мобильную платформу и установленные на ней энергетическую установку и блок управления полетом БПЛА. БПЛА выполнен в виде двухконсольного крыла, на поворотных консолях которого установлены движители. Консоли выполнены с возможностью их поворота на 180° относительно продольной оси крыла вокруг корпуса для полезной нагрузки. На платформе стартовой наземной станции установлен вертикально трансмиссионный вал, связанный с редуктором, и стартовое устройство, установленное с помощью трех опор. Стартовое устройство содержит средства для передачи вращения от трансмиссионного вала к БПЛА, а также средства для его фиксации и расфиксации при заданной скорости вращения трансмиссионного вала. Опоры стартового устройства выполнены телескопическими с независимой регулировкой их длины от блока управления для предполетной коррекции пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата. БАК снабжен системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата. Достигается увеличение дальности и длительности действия, а также эффективности беспилотного летательного аппарата. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2403182

Изобретение относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), используемым в составе подвижного беспилотного авиационного комплекса (БАК) безаэродромного базирования.

Известны беспилотные летательные аппараты, например, Eagle Eye американской фирмы Bell (www janes com) типа V-22 Osprey с поворотными винтами, позволяющими летательному аппарату взлетать по-вертолетному, а затем переходить на самолетный режим полета.

Недостатком такого типа летательных аппаратов является ограничение дальности, высоты и времени его работы вследствие использования для подъема и полета летательного аппарата ограниченных внутренних источников энергии, например топлива на борту.

Известен беспилотный авиационный комплекс фирмы «Израел Аэроспэйс Индастриз ЛТД» (WO 2007/141795 A1, B64C 27/20, 13.12.2007 - наиболее близкий аналог), включающий наземную станцию, подъемную платформу, несущую полезную нагрузку и движитель из четырех вентиляторов с электроприводом, обеспечивающих вертикальную подъемную силу и позволяющих поддерживать заданную высоту платформы на режиме висения без аэродинамических несущих поверхностей, таких как крылья. Комплекс включает также привязь, оперативно связывающую наземную станцию с платформой, которая обеспечивает электрическую связь между платформой и наземной станцией.

Использование движителями внешнего источника энергии, установленного на мобильной платформе, а также невозможность совершать самостоятельное перемещение вне привязки к наземной станции - ограничивают функциональные возможности такого беспилотного авиационного комплекса. В частности, высота подъема платформы ограничена длиной привязи, которая продиктована, в том числе, массой входящего в нее кабеля.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности действия беспилотного летательного аппарата, расширение контролируемой площади, дальности его действия и длительности его функционирования за счет использования внешнего источника энергии (установленного на мобильной платформе) для накопления кинетической энергии и обеспечения «прыжкового взлета» беспилотного летательного аппарата на заданную высоту и его перехода на самолетный режим работы.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в беспилотном авиационном комплексе, содержащем беспилотный летательный аппарат, включающий движители и корпус для полезной нагрузки, и стартовую наземную станцию, содержащую мобильную платформу, например колесную, и установленные на ней энергетическую установку и блок управления полетом беспилотного летательного аппарата, согласно изобретению беспилотный летательный аппарат выполнен в виде двухконсольного крыла, на консолях которого установлены движители, причем консоли выполнены с возможностью их поворота на 180° относительно продольной оси крыла вокруг корпуса для полезной нагрузки, например шарообразного, а на платформе стартовой наземной станции установлен вертикально трансмиссионный вал, связанный с редуктором, и стартовое устройство, которое установлено с помощью трех опор и содержит средства для передачи вращения от трансмиссионного вала к беспилотному летательному аппарату, а также средства для его фиксации и расфиксации относительно стартового устройства.

В частности, стартовое устройство может быть снабжено двумя жестко связанными с трансмиссионным валом кронштейнами с захватами, взаимодействующими с ответными силовыми узлами беспилотного летательного аппарата и выполненными с возможностью их фиксации и расфиксации при заданной скорости вращения трансмиссионного вала.

Опоры стартового устройства выполнены телескопическими с независимой регулировкой их длины от блока управления для предполетной коррекции пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата.

Беспилотный авиационный комплекс снабжен также системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата.

Использование стартового устройства для подъема беспилотного летательного аппарата путем «прыжкового взлета» (термин, используемый, например, применительно к автожиру) за счет внешнего источника питания обеспечивает ему запас кинетической энергии, которая используется для его подъема на заданную высоту и для перехода на самолетный режим работы. Выполнение беспилотного летательного аппарата в виде крыла, консоли которого вместе с движителями на них имеют возможность поворота на 180 градусов относительно продольной оси крыла, обеспечивает беспилотному летательному аппарату различные режимы работы - от взлетного режима, обеспечивающего его раскрутку с помощью стартовой наземной станции, до самолетного режима, обеспечивающего автономный длительный полет. Движители могут быть выполнены с турбореактивными, с турбовинтовыми, а также с поршневыми или электрическими двигателями.

Вертикальный трансмиссионный вал, передающий вращение с кронштейнов стартового устройства беспилотному летательному аппарату при зафиксированных захватах, позволяет раскрутить его до заданной скорости вращения трансмиссионного вала, обеспечивая ему запас кинетической энергии. При расфиксации захватов кронштейнов, например, при заданной скорости вращения трансмиссионного вала, беспилотный летательный аппарат совершает «прыжковый взлет» до необходимой расчетной высоты. При раскрутке беспилотного летательного аппарата на трансмиссионном валу стартовой наземной станции, консоли его крыла с движителями находятся в положении, обеспечивающими его вращение. Возможность автоматической предполетной коррекции стартовой пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата, а также возможность предполетной автоматической статической балансировки его (дистанционно со стартовой наземной станции или по заданной программе) направлены на обеспечение точности и безопасности его взлета.

Блок управления полетом, размещенный на стартовой наземной станции, обеспечивает дистанционное управление работой беспилотного летательного аппарата, в частности подает сигналы для изменения взаимного положения консолей с движителями как для работы па самолетном режиме, так и в противоположном положении - для работы в стартовом режиме. Беспилотный авиационный комплекс снабжен системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата, выполненной, например, с помощью известной системы перемещаемых грузов.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1 - беспилотный авиационный комплекс с беспилотным летательным аппаратом (с турбовинтовыми двигателями) при стартовом положении консолей крыла;

Фиг.2 - беспилотный авиационный комплекс с беспилотным летательным аппаратом (с турбореактивными двигателями) при стартовом положении консолей крыла;

Фиг.3 - беспилотный летательный аппарат при положении консолей крыла, соответствующем самолетному режиму полета;

Фиг.4 - схематичное изображение различных этапов вывода беспилотного летательного аппарата на самолетный режим полета,

Беспилотный авиационный комплекс состоит из собственно беспилотного летательного аппарата 1 и стартовой наземной станции 2 (фиг.1), которая служит для обеспечения «прыжкового взлета» беспилотного летательного аппарата и дистанционного управления его полетом.

Беспилотный летательный аппарат 1 выполнен в виде двухконсольного крыла, на консолях 3 и 4 которого соответственно установлены движители 5 и 6. Движители 5 и 6 могут быть выполнены, например, в виде турбовальных двигателей с винтами 7 и 8 с изменяемым углом установки лопастей. Кроме этого, они могут иметь стабилизирующие поверхности 9 и рули и 10 для управления полетом беспилотного летательного аппарата 1 (фиг.1 и 2).

Беспилотный летательный аппарат 1 имеет корпус 11 полезной нагрузки, выполненный, например, шарообразной формы для уменьшения лобового сопротивления при запуске. Корпус 11 полезной нагрузки предназначен для размещения в нем автономных бортовых источников питания, топлива для двигателей, а также различного оборудования для приема, управления и передачи на землю различной информации.

Консоли 3 и 4 выполнены профилированными по всей длине для создания подъемной силы при горизонтальном полете БПЛА, а также имеют возможность поворота на 180 градусов относительно продольной оси крыла.

Стартовая наземная станция 2 выполнена в виде платформы 12, установленной на транспортном средстве, например, на автомобильном, железнодорожном или водном. На платформе 12 установлены блок 13 управления полетом беспилотного летательного аппарата, энергетический узел 14, а также редуктор 15 с вертикальным трансмиссионным валом 16 и стартовое устройство 17, которое установлено с помощью трех телескопических опор 18.

Стартовое устройство 17 снабжено несколькими жестко связанными с трансмиссионным валом 16 кронштейнами 19 с захватами на концах (не показаны), взаимодействующими с ответными силовыми узлами беспилотного летательного аппарата 1 для передачи ему вращения от трансмиссионного вала 16. Захваты выполнены быстродействующими, с возможностью их фиксации и мгновенной расфиксации относительно стартового устройства 17 при заданной скорости вращения трансмиссионного вала 15 и связаны с блоком управления 13.

Телескопические опоры 18 выполнены с независимой регулировкой их длины от блока управления 13 для предполетной коррекции пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата 1.

Беспилотный авиационный комплекс снабжен системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата 1, которая может быть выполнена, например, за счет внутренней системы изменения его центровки, например, путем перекачки топлива или изменением положения полезной нагрузки в корпусе 11.

Беспилотный авиационный комплекс осуществляет запуск беспилотного летательного аппарата (БПЛА) 1 следующим образом. Стартовая наземная станция 2 прибывает на место старта и разворачивает свою платформу 12. БПЛА устанавливают на стартовое устройство 17, связанное с трансмиссионным валом 16, и соединяют силовые узлы крепления БПЛА с захватами на кронштейнов 19 стартового устройства 17. Затем приводят БПЛА 1 в стартовое положение (позиция А на фиг.4), при котором консоли 3 и 4 крыла с движителями 5, 6 повернуты относительно друг друга на 180 градусов относительно продольной оси крыла. После этого с помощью блока управления автоматически проводят коррекцию стартового пространственного положения БПЛА путем независимой регулировки длины телескопических опор 18 для осуществления точного и безопасного старта. Кроме этого, проводят предполетную автоматическую статическую балансировку БПЛА.

Затем осуществляют раскрутку БПЛА с помощью трансмиссионного вала 16 редуктора 15 наземного энергетического узла 14 стартовой наземной станции 2. При достижении заданных расчетных оборотов трансмиссионного вала 16 блок 13 управления полетом БПЛА подает команду на расфиксацию узлов захвата кронштейнов 19. Кинетическая энергия, накопленная БПЛА, преобразуется в подъемную силу и позволяет ему осуществить «прыжковый взлет» на расчетную высоту (положения А-Г фиг.4). Блок 13 управления полетом в момент отрыва (положения А и Б фиг.4) изменяет шаг консолей 3, 4 крыла, придавая крылу свойства несущего винта.

В процессе исчерпания кинетической энергии БПЛА блок управления 13 осуществляет переходный режим с «взаимным» разворотом консолей 3, 4 крыла до их положения, соответствующего полету БПЛА «по самолетному» (положения В-Г фиг.4).

При начале падения БПЛА (из положения Г фиг.4) включаются движители 5, 6, и БПЛА переходит в самолетный режим полета (положение Д фиг.4) за счет бортовых источников энергии. Автономный полет БПЛА выполняет по программе блока управления полетом 13 на самолетном режиме.

Выполнение запуска с использованием эффекта «прыжкового взлета» позволяет существенно экономить бортовые источники энергии, что увеличивает длительность работы БПЛА, дальность и эффективность его действия.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Беспилотный авиационный комплекс, содержащий беспилотный летательный аппарат, включающий движители и корпус для полезной нагрузки, и стартовую наземную станцию, содержащую: мобильную платформу, например колесную, и установленные на ней энергетическую установку и блок управления полетом беспилотного летательного аппарата, отличающийся тем, что беспилотный летательный аппарат выполнен в виде двухконсольного крыла, на консолях которого установлены движители, причем консоли выполнены с возможностью их поворота на 180° относительно продольной оси крыла вокруг корпуса для полезной нагрузки, например шарообразного, а на платформе стартовой наземной станции установлен вертикально трансмиссионный вал, связанный с редуктором, и стартовое устройство, которое установлено с помощью трех опор и содержит средства для передачи вращения от трансмиссионного вала к беспилотному летательному аппарату, а также средства для его фиксации и расфиксации относительно стартового устройства.

2. Беспилотный авиационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что стартовое устройство снабжено жестко связанными с трансмиссионным валом кронштейнами с захватами, взаимодействующими с ответными силовыми узлами беспилотного летательного аппарата и выполненными с возможностью их фиксации и расфиксации при заданной скорости вращения трансмиссионного вала.

3. Беспилотный авиационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что опоры стартового устройства выполнены телескопическими с независимой регулировкой их длины от блока управления для предполетной коррекции пространственной ориентации беспилотного летательного аппарата.

4. Беспилотный авиационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что он снабжен системой предполетной автоматической статической балансировки беспилотного летательного аппарата.