Авторы: Губарев Бориc Анатольевич, Субботин Владимир Юрьевич, Чернов Владимир Германович
Изобретение отноcитcя к облаcти cоздания беcпилотных вертолетных комплекcов воздушной разведки, целеуказания и cиcтем управления ими. Аэромобильный комплекc cодержит беcпилотный вертолет (далее БВ) c блоком траекторного управления, пилотируемый вертолет c кабиной экипажа, оснащенной рабочим местом летчика с пультом управления полетом вертолета, автоматизируемым рабочим местом оператора с пультом управления БВ и индикатором слежения БВ, блок приема/передачи данных с пилотируемого вертолета, сопряженного радиоканалом с блоком передачи/приема данных БВ и блоком приема/передачи данных наземного командного пункта управления, БВ оснащен блоком оптико-электронной системы или радиолокационной станцией и блоком управления ими, интерфейсом, обеспечивающим их взаимосвязь с блоком траекторного управления полетом БВ. Пилотируемый вертолет оснащен вторым автоматизированным рабочим местом оператора с пультом управления, при этом оба автоматизированных рабочих места операторов информационно взаимосвязаны посредством аппаратурно-программных средств. Достигается повышение эффективности воздушной разведки и целеуказания. 3 ил.
Известно множество мобильных комплексов с беспилотными летательными аппаратами (БЛА), содержащих средства доставки их к месту «развертывания» и управления в процессе эксплуатации.
В подавляющем большинстве своем комплексы БЛА базируются на наземных транспортных средствах, которые осуществляют их доставку к месту «развертывания» и с них же осуществляется управление работой комплекса БЛА. Примером такого мобильного комплекса БЛА является комплекс воздушной разведки «ТИПЧАК» с БЛА самолетного типа, разработки ОАО «КБ ЛУЧ» концерна «ВЕГА», базирующийся на четырех транспортных средствах типа «КАМАЗ» (см. Новости аэрокосмического салона МАКС 2005,
2 от 17 августа 2005, стр.20).
Известен мобильный авиационный разведывательный комплекс с БЛА вертикального взлета и посадки (патент РФ
2067952, В64С 39/02) так же базирующийся на наземном транспортном средстве типа самоходной установки на гусеничном ходу.
В обоих приведенных выше аналогах управление функционированием БЛА осуществляется по радиоканалу с наземного транспортного средства, эффективность управления с которого, как известно, определяется устойчивостью качества распространения радиосигналов, причем последняя согласно требованиям связи с мобильным объектом, каким является БЛА по надежности не должна быть менее 0,9-0,95, что достижимо при прямой геометрической радиовидимости.
Существенные признаки вышеуказанных аналогов - базирование БЛА на наземном транспортном средстве и управление функционированием БЛА с наземного транспортного средства - накладывают ограничения как на потенциальные функционально-эксплуатационные характеристики самого БЛА в частности:
- на дальность низковысотного полета БЛА в условиях сильнопересеченной местности;
- возможность маневрирования в складках рельефа местности;
так и на характеристики комплекса БЛА в целом - в части мобильности комплекса из-за низкой проходимости его наземного транспортного средства и в связи с этим - невозможность или несвоевременность выдвижения комплекса на приоритетные по условиям функционирования плацдармы.
Известен вертолетный комплекс управления дистанционно пилотируемым летательным аппаратом (ДПЛА), суть которого - управление функционированием ДПЛА выполнено с борта пилотируемого вертолета, оснащенного автоматизированным рабочим местом оператора (см. патент РФ
2250486, В64С 19/00, G05D 1/00).
Вертолетный комплекс управления ДПЛА имеет рабочее место летчика с системой ручного управления, расположенное в кабине экипажа вертолета, содержит пульт управления вертолетом, телевизионный индикатор вертолета с телевизионной камерой, автоматизированное рабочее место оператора ДПЛА, оснащенное телевизионным индикатором ДПЛА и пультом управления ДПЛА, блоки передачи/приема команд на борт вертолета и с борта ДПЛА, а также наземный командный пункт управления с блоком приема/передачи данных для обеспечения принятия решений вертолетному комплексу.
По цели решаемой технической задачи и совокупности признаков известное техническое решение принято за прототип.
Известное техническое решение частично устраняет отдельные недостатки, отмеченные в предыдущих аналогах, связанных с ограничением летно-эксплуатационных характеристик ДПЛА. Однако управление ДПЛА с автоматизированного рабочего места оператора решено только на режиме висения пилотируемого вертолета (ПВ), что ограничивает эксплуатационную подвижность системы «ПВ-ДПЛА», снижая этим ее эффективность в районах с сильно пересеченной местностью. Кроме того, в прототипе технически не решены средства базирования комплекса с ДПЛА и уровень их мобильности.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание комплекса с беспилотным вертолетом, обладающего способностью к быстрому «развертыванию» в районах с различным профилем местности, способностью функционирования в порядках с пилотируемыми системами, например, боевыми вертолетами.
Технический результат от реализации заявленного изобретения заключается в повышении эффективности воздушной разведки и целеуказания и снижения стоимости комплекса, за счет отказа от специализированных, насыщенных техническими средствами и людскими ресурсами наземных станций управления.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном техническом решении, содержащим беспилотный вертолет ДПЛА (в дальнейшем по тексту будем вместо ДПЛА использовать аббревиатуру БВ) с блоком траекторного управления, пилотируемый вертолет с кабиной экипажа, оснащенной рабочим местом летчика с пультом управления полетом вертолета, автоматизируемым рабочим местом оператора с пультом правления БВ и индикатором слежения БВ, блок приема/передачи данных с пилотируемого вертолета, сопряженного радиоканалом с блоком передачи/приема данных БВ и блоком приема/передачи данных наземного командного пункта управления, БВ оснащен блоком оптико-электронной системы или радиолокационной станцией и блоком управления ими, интерфейсом, обеспечивающим их взаимосвязь с блоком траекторного управления полетом БВ, а пилотируемый вертолет оснащен вторым автоматизированным рабочим местом оператора с пультом управления блоком оптико-электронной системы или радиолокационной станцией, установленным на БВ, и блоком индикации информационных данных с вышеупомянутого оборудования БВ, при этом оба автоматизированных рабочих места операторов информационно взаимосвязаны посредством аппаратурно-программных средств с бортовым пилотажно-навигационным и радиоэлектронным оборудованием пилотируемого вертолета и с интерфейсом БВ, а также наземным командным пунктом управления аэромобильным комплексом БВ, кроме того, пилотируемый вертолет выполнен в виде носителя БВ к месту его применения, для чего оборудован соответствующим транспортировочным устройством и оснащением, обеспечивающим автономность эксплуатации аэромобильного комплекса БВ от баз дислокации, а информационная взаимосвязь автоматизированных рабочих мест операторов выполнена посредством компьютерных сетей, интегрированных в контур интерфейса пилотируемого вертолета, при этом в качестве транспортировочного устройства решена грузовая кабина фюзеляжа пилотируемого вертолета-носителя, позволяющая вмещать от одного и более БВ, оборудованная устройствами погрузки/разгрузки БВ и узлами крепления БВ внутри кабины, причем транспортировочное устройство в варианте для одного БВ выполнено, например, в виде съемной кабины/платформы, жестко закрепленной к фюзеляжу пилотируемого вертолета-носителя, пол которой решен в виде аппарели.
Проведенный заявителем анализ уровня техники показал, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Из чего следует, что заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна». Кроме того, из анализа уровня техники выявлено, что существенные признаки заявленного технического решения раннее не были использованы на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Техническое решение аэромобильного комплекса БВ поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - представлена структурная схема функционирования аэромобильного комплекса БВ;
на фиг.2 - техническое решение пилотируемого вертолета-носителя в варианте для одного БВ;
на фиг.3 - пример функционального взаимодействия аэромобильного комплекса БВ в порядках с пилотируемыми системами.
Аэромобильный комплекс беспилотного вертолета содержит пилотируемый вертолет-носитель 1 (далее ПВН) и беспилотный вертолет (БВ) 2. Кабина 3 ПВН 1 оснащена рабочим местом 4 летчика с пультом управления полетом 5 ПВН 1 и двумя автоматизированными рабочими местами 6, 7 операторов. Одно из автоматизируемых рабочих мест - рабочее место 6 оснащено пультом управления траекторного полета 8 БВ через блок траекторного полета 9 БВ, установленный на БВ 2 и пультом с индикатором слежения 10 за БВ.
Второе автоматизируемое место 7 оператора оборудовано пультом управления 11 специализированным оборудованием 12, например оптико-электронной системой, посредством блока 13, установленным на БВ и блоком индикации информационных данных 14, получаемых через блок 13 от оборудования 12 БВ.
Автоматизированные рабочие места 6 и 7 информационно взаимосвязаны между собой посредством аппаратурно-программных средств, интегрированных в контур интерфейса 15 ПВН 1 и выполненных в виде компьютерных сетей, отвечающих типовым протоколам Ethernet.
Это позволяет обеспечить информационную связь автоматизируемых рабочих мест 6 и 7 операторов с бортовым пилотажно-навигационным и радиоэлектронным оборудованием 16 ПВН 1.
В свою очередь, блок 9 управления траекторным полетом БВ 2 и блок управления 13 специализируемым оборудованием 12 БВ так же посредством аналогичных компьютерных сетей интегрированы в интерфейс 17 БВ 2.
Информационный обмен между интерфейсом 15 ПВН 1 и интерфейсом 17 БВ осуществляется посредством радиоканала через штатный блок приема/передачи данных 18 на ПВН 1 и блок передачи/приема данных 19 на БВ 2. Взаимосвязь аэромобильного комплекса БВ с наземным командным пунктом управления 20, оснащенного блоком приема/передачи данных 21, осуществляется по радиоканалу через блок 18 с ПНВ 1.
Организация аппаратурно-программной информационной взаимосвязи пилотажно-навигационного оборудования 16 ПВН 1 и интерфейса 17 БВ с датчиками контроля окружающего пространства (условно не показано), входящих в состав специализированного оборудования 12, как например, блока оптико-электронной системы или радиолокационной станции, позволяет повысить точность пространственного положения аэромобильного комплекса (пилотируемого вертолета носителя + БВ) за счет корреляции данных об их пространственном положении, автоматической привязки к характерным точкам земной поверхности и корректировки с электронной картой местности.
Совокупность указанных выше информационных связей позволяет создать целостную замкнутую систему управления аэромобильным комплексом БВ с устойчивой обратной связью, обладающую высокой мобильностью, позволяющую (комплексу) функционировать в порядках с пилотируемыми винтокрылыми аппаратами 22 (например боевыми), оперативно обмениваться информацией в обеспечение решаемой пилотируемыми винтокрылыми аппаратами 22 задачи.
В соответствии с функциональными задачами аэромобильного комплекса БВ техническое решение грузовых кабин ПВН 1 может быть решено в вариантах, позволяющих вмещать от одного и более БВ 2 (условно не показано).
Решение ПВН 1 в варианте для транспортировки одного БВ 2, как наиболее перспективное и апробированное в полунатурном моделировании, приведено на фиг.2.
Пилотируемый вертолет-носитель 1 выполнен по схеме «летающее шасси», а транспортировочное устройство решено в виде съемной кабины/платформы 23, которая жестко закреплена к фюзеляжу 24 ПВН 1. Крепление кабины/платформы 23 выполнено по периметрам ее торцевого шпангоута 25 и верхней части боковых панелей 26. Часть пола кабины/платформы 23, на которой размещается БВ 2, шарнирно закреплена к силовому каркасу 27 кабины/платформы и выполнена в виде аппарели 28, для обеспечения погрузки/выгрузки БВ. Аппарель 28 оснащена узлами 29 крепления БВ 2 на ней. Подвижность и фиксация аппарели 28 обеспечивается наличием соответствующих штатных механизмов ПВН 1 (условно не показаны) и запирающих устройств аппарели в полете.
Функционирование аэромобильного комплекса БВ осуществляется следующим образом.
По заданию с наземного командного пункта 20 ПВН 1 с БВ 2 на борту выдвигается (перелетает) в район функционирования аэромобильного комплекса. В районе функционирования ПВН 1 выбирает площадку для приземления и производит посадку. Силами экипажа БВ 2 выгружается из кабины/платформы 23 и приводится в рабочее состояние. После уточнения полетного задания БВ 2 и последовательно за ним ПВН 1 взлетают и каждый летит в зону своей ответственности.
Оператор автоматизированного рабочего места 6 с пульта управления траекторного полета БВ 8 через блок 9 корректирует вывод БВ 2 в заданный район, контролируя местоположения БВ 2 по индикатору слежения на пульте 10.
Оператор автоматизированного рабочего места 7 с пульта управления специализированным оборудованием 11 посредством блока 13 осуществляет управление специализируемым оборудованием 12 на БВ, посредством которого, как пример, осуществляется сканирование земной поверхности.
Результаты сканирования и координаты местоположения БВ 2, фиксируемые блоками 13 и блоком управления траекторным полетом БВ 9 соответственно, интегрируются в интерфейсе 17 БВ и посредством радиоканала, через блок передачи/приема 19 и блок приема/передачи 18 поступают в интерфейс 15 ПВН 1.
В интерфейсе 15 аппаратурно-прграммными средствами ПВН 1 производится дифференциация данных с БВ 2, в частности, корректировка местоположения комплекса (вертолет-носитель - БВ) с автоматической привязкой к электронной карте местности и выдача откорректированных результатов на рабочее место летчика и автоматизированные рабочие места 6, 7 в соответствии с их функциональной принадлежностью. В блоке индикации информационных данных 14 от специализированного оборудования 12 БВ производится «сшивка» кадров результата сканирования, их дешифровка и идентификация объектов.
В зависимости от цели поставленной задачи, «картинка» местности, привязанная к электронной карте местности, и откорректированные координаты идентифицированных объектов по радиоканалу транслируются с ПВН 1 на наземный командный пункт 20 и/или на другие объекты, задействованные в выполнении поставленной задачи, как например, боевые пилотируемые винтокрылые аппараты 22, для поражения выявленных аэромобильным комплексом БВ объектов.
После выполнения задания пилотируемый вертолет-носитель 1 и беспилотный вертолет 2 (при условии его целостности) возвращаются на выбранную ПВН 1 посадочную площадку и производят посадку. Силами экипажа ПВН 1 БВ или готовится к повторному полету, или загружается в кабину/платформу 23 и аэромобильный комплекс БВ возвращается на базу дислокации.
