Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Конспект лекций Современная элементная база систем управления ЛА - файл 1.doc


Конспект лекций Современная элементная база систем управления ЛА
скачать (2611.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc2612kb.17.11.2011 05:53скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
Реклама MarketGid:
Загрузка...
^

1.4 Основные задачи, стоящие перед разработчиками УАБ и артиллерийских снарядов


Таким образом, основные задачи, стоящие перед разработчиками УАБ и артиллерийских снарядов в РФ и за рубежом – создание систем, обеспечивающих доставку БЧ в район цели с высокой точностью со следующими дополнительными возможностями:

    1. применение днем и ночью в любых погодных условиях,

    2. возможность одиночного и залпового применения по одной или нескольким целям в одной атаке,

    3. применение без входа в зону действия ПВО противника,

    4. унификация и модульность построения,

    5. относительно низкая стоимость производства и эксплуатации,

    6. автономность действия,

    7. для УАБ, дополнительно, применение в широком диапазоне высот и скоростей, в том числе с малых и предельно малых высот,

    8. применение без ограничения ТТХ самолетов-носителей,

    9. минимум связи с самолетом-носителем [1].

Многие из перечисленных задач могут быть решены установкой на борт вооружения автономных инерциальных систем управления.

^

1.5 Разработка беспилотных летательных аппаратов в РФ и за рубежом


Рынок беспилотных летательных аппаратов — один из наиболее быстрорастущих сегментов авиационного рынка во всем мире. По прогнозам мировой печати инвестиции в эту область в ближайшее десятилетие будут исчисляться многими миллионами долларов.

На сегодняшний день разработкой БЛА для военных и гражданских целей в РФ занимается ряд фирм оборонного комплекса (ОКБ «Сокол» (Казань), НИИ «Кулон», КБ «Луч») и коммерческих организаций (ООО «ТеКнол»).

Сложно однозначно определить наиболее эффективный подход. С одной стороны, только налаженная кооперация оборонного комплекса способна создать сложный и многофункциональный БЛА, но с другой стороны, с учетом современных тенденций миниатюризации таких аппаратов, подключения частного капитала, а также простотой покупки электроники за рубежом (при условии не использования в изделиях военного назначения) задача по созданию БЛА вполне выполнима и небольшой коммерческой организацией.

^

1.5.1 Микро БЛА. Военное применение


В настоящее время без БЛА не обходится ни один вооруженный конфликт с участием армий развитых стран. Широкое внедрение подобных ЛА отвечает концепциям повышения автоматизации управления подразделениями и частями и сокращения потерь личного состава. Разведывательный комплекс, основанный на БЛА, служит для обеспечения командира на поле боя воздушной разведывательной информацией о текущей обстановке в его зоне ответственности. Использование такого комплекса позволяет обходиться без заявок на разведку в вышестоящий штаб (связанный с "большой" авиацией) и избавляет от ожидания результатов разведки. БЛА способны и уже активно выполняют задачи, решаемые разведгруппами.

Однако существующие БЛА и ДПЛА (дистанционно пилотируемые летательные аппараты) - это сложная, объемная техника, требующая подготовленных специалистов. Такую технику сложно разместить на переднем крае, не говоря о том, чтобы взять её с собой в разведку. Таким образом, перед разработчиками новых перспективных БЛА встала задача создания мобильных, простых в эксплуатации и дешевых средств ведения воздушной разведки.

Ряд научно - исследовательских учреждений и конструкторских бюро в США и во всем мире подошли к решению этой задачи через уменьшение размеров БЛА и упрощение управления ими, наделяя их большой автономностью - мини- и микро-БЛА. Повышенный интерес в этому классу аппаратов в последнее время, согласно данным Управления перспективных исследований и разработок МО США (DAPRA), является результатом одновременного появления новых достижений в области миниатюризации компонент ЛА и новых военно-технических концепций применения таких аппаратов, лежащих в русле перспективных концепций информатизации вооруженной борьбы. Идея серии БЛА размером с ладонь (MAV - micro air vehicle), была предложена DARPA. Для оценки технической реализуемости аппаратов DARPA проводит работы по основным компонентам таких аппаратов (планеру, энергосиловой установке, двигателю, полезной нагрузке – информационным датчикам, системе управления и навигации). DARPA финансирует работы по ряду таких устройств, в том числе по лёгким батареям и пьезоэлектрическим моторам для машущих крыльев. Последние могут быть эффективны для микроаппаратов нетрадиционных аэродинамических компоновок, осуществляющих полёт по принципу птиц или насекомых. Целевая потребность в аппаратах этого класса связывается с прогнозируемыми условиями ведения конфликтов в XXI-м веке. При этом особо выделяются боевые действия в нестандартных условиях, например, в городских [4].

Локально управляемые мини- и микро-БЛА позволят значительно уменьшить время ожидания, свойственное существующим средствам разведки, и, действуя по требованию отдельного солдата, выдавать информацию относительно окружающей обстановки, повышать ситуационную осведомленность и на этой основе повышать эффективность предпринимаемых действий, снижая требования к численности и уменьшая потери среди личного состава подразделений.
^

1.5.2 БЛА для задач гражданского потребителя


Кроме военных областей применения существует большое количество потенциальных коммерческих приложений БЛА. Они включают оперативный контроль движения, контроль границ, противопожарный дозор и спасательные операции, мониторинг в лесном хозяйстве, наблюдение живой природы, мониторинг и фотосъемку недвижимости и др.

^

1.6 Основные задачи, стоящие перед разработчиками БЛА


Почти все существующие серийные БЛА, способные решать рассмотренные задачи, имеют вес более 15 килограммов и размеры по некоторым измерениям порядка 2 метров. Это существенно ограничивает круг их применения и увеличивает стоимость, поэтому основной тенденцией развития БЛА в России и в других странах на сегодняшний день является уменьшение стартовой массы и размеров БЛА, при сохранении большой дальности и длительности полета. Данная концепция развития выдвигает определенные требования, связанные с миниатюризацией бортовой электроники и электроники входящей в состав полезного груза, а также требования к использованию передовых технологий расчета и изготовления конструкции ЛА. В связи с этим данный класс БЛА начал формироваться совсем недавно. Несколько таких ЛА разработано американскими конструкторскими организациями, причем они применялись в военной операции против Ирака. Аналогичные работы ведутся также в Израиле, Франции и России.

Другими требованиями к проектируемым БЛА является невысокая стоимость и многофункциональность аппаратов.

Рассматриваемые тенденции характерны еще для одного из классов ЛА – мини- и микро-ИСЗ.

^

2 Современная элементная база СУ рассматриваемых аппаратов


Задачи, стоящие перед разработчиками современных БЛА военного и гражданского применений выдвигаю жесткие требования к организации, составу, а также характеристикам СУ. В рамках представленного материала будут рассмотрены элементы системы навигации ЛА – подсистемы СУ, решающей задачу оценивания вектора состояния ЛА в полете. Рассмотрим элементный состав типовой системы навигации для каждого из рассматриваемых классов аппаратов. Отметим, что под типовой будем понимать некоторое обобщенное представление системы навигации современных аппаратов.
^

2.1 Типовая система управления мини- и микро-БЛА


Состав типовой системы навигации БЛА можно описать следующим образом:

  • GPS-приемник,

  • бесплатформенная инерциальная навигационная система (или набор ДУСов и акселерометров),

  • датчик абсолютного давления,

  • дифференциальный датчик давления (измеритель скорости движения БЛА).

GPS-приемник служит для определения координат аппарата, горизонтальной скорости и угла поворота траектории БЛА. Одной из особенностей спутниковых систем навигации является определение высоты произвольной точки со значительной погрешностью. Поэтому, в качестве высотомеров применяются датчики абсолютного давления.

Контур стабилизации скорости движения используется почти на каждом БЛА, что требует включение в состав аппаратуры СУ некоторого датчика скорости ЛА. Стабилизация углового положения БЛА требует включения в состав бортовой аппаратуры ДУСов, информация с которых часто обрабатывается совместно с данными с GPS-приемника. С одной стороны, это позволяет компенсировать температурные дрейфы ДУСов, с другой – обеспечить управляемое движение аппарата в случае пропадания сигнала с приемника, что может быть вызвано естественными причинами (уход из зоны видимости спутников, неполадка аппаратуры) и искусственным подавлением сигнала с GPS.

При рассмотрении микро-БЛА, отмечают, что навигация с использованием GPS была бы почти идеальным решением, но существующие системы слишком тяжелы и энергозатратны для применения на микро-БЛА. Инерциальная навигация для микро-БЛА ждет разработки микрогироскопов с низким дрейфом и соответствующих акселерометров. Применение в городских условиях с сужающимися коридорами улиц сложной геометрии, наличием препятствий, в том числе движущихся, составляют неординарную внешнюю среду для мини- /микро-БЛА. Оперативное участие оператора для стабилизации аппарата и управления рассматривается для ранних проектов, но условия и ограничения полета делает это решение неэффективным для большого количества приложений. Например, необходимый маневр аппарата в ответ на порыв воздуха может быть отработан человеком-оператором, однако оперативное участие оператора в управлении может быть реализовано только для простых сценариев применения. Ясно, что необходим значительный прогресс в областях миниатюрных систем навигации, систем наведения и управления [4].

Малый масштаб аппаратов ставит огромные технические проблемы, но это представляет и главные преимущества, не только в терминах новых заданий, но и в терминах потенциально короткого изготовления и тестирования (во временном масштабе). Так что вариант достаточно быстрого развития миниатюрных БЛА военного назначения в не слишком отдаленном будущем представляется вполне реалистичным.

Таким образом, на сегодняшний день основной тенденцией в разработке СУ, в частности систем навигации БЛА военного и гражданского применения является миниатюризация. Однако условие по сохранению основных функций требует искать новые технологии создания миниатюрных, высоко функциональных устройств и обязательного сохранения в составе бортовой аппаратуры основных информационных датчиков.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   10



Скачать файл (2611.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru