Возможности применения радиозондов беспилотными летательными аппаратами для получения метеорологической информации

Системный анализ, управление и обработка информации УДК 623.746.519

ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАДИОЗОНДОВ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Е.Б. Середа, А.А. Привезенцев

Приведены способы и основные технические средства получения метеорологической информации, их характеристики и параметры для выпуска и сопровождения радиозонда в режиме свободного полета. Проанализированы основные характеристики основных типов беспилотных летательных аппаратов (БЛА), определены их возможности для транспортирования радиозондов. Предложен технически и экономически целесообразный способ получения достоверной метеорологической информации путем зондирования атмосферы в заданных районах и высотах с помощью существующих метеорологических комплексов (МРК) путем доставки радиозондов на беспилотных летательных аппаратах в точку зондирования.

Ключевые слова: метеорологическая информация, беспилотный летательный аппарат, радиозонд, зондирование, метеорологический комплекс.

В настоящее время для получения метеорологической информации для военных и гражданских потребностей (стрельба артиллерии, полеты авиации, ликвидация последствий стихийных бедствий и промышленных катастроф, оказание помощи экстренной медициной помощи, организация гуманитарной помощи, строительство, судоходство) используются различные виды удаленного зондирования атмосферы, такие как выпуск и сопровождения радиозонда в режиме свободного полета и радиотехническое беззондовое определение параметров атмосферы. Наиболее достоверным из них является выпуск и сопровождения радиозонда в режиме свободного полета.

Для реализации зондирования в режиме свободного полета радиозонда применятся специальные метеорологические комплексы 1Б44 «Улыбка» (рис. 1), 1Б77 «Улыбка-М» (рис. 2), АРВК «Вектор-М» (рис. 3), АВК-1, АВК-1М, «Марл-А», которые позволяют определить наземные и высотные метеорологические параметры: температуру воздуха, направление и скорость ветра, относительную влажность воздуха, метеорологическую дальность видимости, плотность воздуха, высоту нижней границы облачности, атмосферное давление [1].

Рис. 1. 1Б44 «Улыбка»

Рис. 2. 1Б77 «Улыбка-М» 165

Рис. 3. АРВК «Вектор-М»

Зондирование этими метеорологическими комплексами осуществляется путем выпуска и сопровождения радиозонда в режиме свободного полета на газонаполненной оболочке (рис. 4), сопровождение которого продолжается до потери сигнала и зависит от параметров зонда, характеристик комплекса, состояния атмосферы [2].

Рис. 4. Пуск радиозонда на газонаполненной оболочке

Для организации радиопеленгационного и радиолокационного зондирования применяются различные типы зондов: 1Б74, 1Б74-1, МРЗ-5, 1Б72, 1Б72-1, 1Б73, 1Б73-1, МРЗ-З, МРЗ-4, РЗМ-2, РЗМ-Ц.

Основные технические характеристики метеорологических комплексов 1Б44 «Улыбка», 1Б77 «Улыбка-М», АРВК «Вектор-М» приведены в табл. 1.

Основные технические характеристики метеорологических радиозондов МРЗ-ЗМК, РЗМ-2, РЗМ-Ц приведены в табл. 2. [3]

Таблица 1

Основные технические характеристики метеорологических комплексов 1Б44 «Улыбка» 1Б77 «Улыбка-М» АРВК «Вектор-М»

Наименование 1Б44 1Б77 АРВК

характеристики «Улыбка» «Улыбка-М» «Вектор-М

Высота зондирования, км до 30/40 (режимы Метео/КН) до 30/40 (режимы Метео/КН) до 40

Максимальная дальность до 150/200 до 150/200 до 250

зондирования, км

Минимальная дальность не более 100 не более 100 20

зондирования (до пункта выпуска радиозонда), м

Таблица 2

Основные технические характеристики метеорологических радиозондов МРЗ-ЗМК, РЗМ-2, РЗМ-Ц

Наименование МРЗ-ЗМК РЗМ-2 РЗМ-Ц

характеристики

Несущая частота излучения 1680 1680 и 1780 1680 и 1782

сверхрегенеративного приемопередатчика радиозонда, МГц

Масса полетная, кг, не более 0,2 0,21 0,21

Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм, не более 180х100х200 325x170x160 325х170х160

Время непрерывной работы, часов, не ме- 2 3 3

нее

Недостатками существующей системы зондирования метеорологическими комплексами являются:

- осреднение полученных метеопараметров в ближайшей зоне пролета зонда и, как следствие, низкая точность метеопараметров в конкретной интересующей точке пространства;

- невозможность управлять полетом зонда и получать интересующие метеопараметры в заданной точке;

- радиозонды являются изделиями одноразового применения, они не возвращаются на базу после выпуска на газонаполненной оболочке;

- необходимость согласования пуска зондов с рядом заинтересованных организаций в строго отведенное время в целях обеспечения безопасности полетов.

Нивелировать эти недостатки возможно путем запусков радиозондов с помощью беспилотных летательных аппаратов различных типов, получение и обработку информации с радиозондов проводить с помощью серийно выпускаемых метеорологических комплексов, т. е. организовать техническую систему «БЛА-МРК».

Основными типами БЛА, выпускаемых отечественной промышленностью для военных и гражданских нужд, являются «Форпост», «Юрлан-10», «Гранат-4», «Тахион», «Элерон-ЗСВ», «Элерон-10СВ», «Грифон-41», «Supercam X6M2», «ZALA 421-02X», «ЭРА 101» (рис. 5...8). Основные технические характеристики этих БЛА приведены в табл. 3 [4-12].

Рис. 5. БЛА «Элерон-ЗСВ»

Рис. 6. БЛА «Грифон-41»

167

Рис. 7. БЛА «ZALA 421-02X»

Рис. 8. БЛА «ЭРА 101»

Таблица 3

Основные технические характеристики БЛА

Наименование характеристики «Форпост» «Орлан-10» «Гранат-4»

Тип БЛА самолетный самолетный самолетный

Старт с полосы с катапульты с катапульты

Посадка на полосу на парашюте на парашюте

Тип двигателя ДВС ДВС ДВС

Продолжительность полета, час до 17,5 до 16 до 6

Максимальная высота полета, км до 5,8 до 5000 до 4

Дальность действия, км 150/250 (в зависимости от типа антенны) до 120 до 100

Скорость полета, км/ч 126... 148 90.150 90.140

Масса полезной нагрузки, кг до 100 до 5 до 3

Наименование характеристики «Элерон-ЗСВ» «Элерон-10СВ» «Тахион»

Тип БЛА летающее крыло летающее крыло летающее крыло

Старт с катапульты с катапульты с катапульты

Посадка на парашюте на парашюте на парашюте

Тип двигателя электрический на АКБ электрический на АКБ электрический на топливном элементе

Продолжительность полета, час до 1,5 до 2,5 до 2

Максимальная высота полета, км до 5 до 4 до 4

Дальность действия, км до 50 до 60 до 40

Скорость полета, км/ч 70.130 75.135 65.120

Масса полезной нагрузки, кг до 0,8 до 4,5 до 5

Окончание табл.3

Наименование характеристики «Грифон-41» «8ирегсат Х6М2» «ZALA 421-02X» «ЭРА 101»

Тип БЛА коптер гексакоптер вертолет конвертоплан

Старт вертикально вертикально вертикально вертикально

Посадка вертикально вертикально вертикально вертикально

Тип двигателя электрические на АКБ электрические на АКБ ДВС электрические на АКБ

Продолжительность полета, час до 1 до 1 до 2 до 1

Максимальная высота полета, км до 1 до 0,5 до 3 до 2,1

Дальность действия, км до 15 до 10 до 50 до 450

Скорость полета, км/ч до 30 30...50 до 60 120.180

Масса полезной нагрузки, кг до 2,5 до 1 до 25 до 7

Для организации зондирования с помощью размещенных на БЛА радиозондов необходимо разработать капсулу из радиопрозрачного материала оптимальной аэродинамической формы с быстросъемным механическим креплением для размещения в ней радиозонда с возможностью его работы на борту БЛА или сброса по команде с земли (рис. 9).

Рис. 9. Вариант размещения полезной нагрузки на БЛА в виде сбрасываемой

(несбрасываемой) капсулы

Сбрасываемый радиозонд для стабилизации в воздухе и уменьшении скорости свободного падения необходимо оборудовать упрощенной парашютной системой.

Вариантами применения БЛА при организации такого технического решения могут быть:

- пролет БЛА по траектории, максимально приближенной к расположению интересующей зоны метеоразведки (например, исходя из возможностей БЛА, по траектории пролета боеприпаса, или по ее дискретным участкам) без выпуска радиозонда;

- пролет БЛА по траектории, максимально приближенной к расположению интересующей зоны метеоразведки (например, исходя из возможностей БЛА, по траектории пролета боеприпаса, или по ее дискретным участкам) с выпуском радиозонда (нескольких радиозондов при возможности их размещения на борту БЛА).

Предложенный способ применения БЛА для получения метеорологической информации с помощью размещенных на них радиозондов позволит:

- управлять полетом зонда и получать интересующие метеопараметры в заданной точке;

- использовать радиозонд многократно после замены штатных батарей питания в случае невыпуска радиозонда и его работе в капсуле на борту БЛА;

- применять различные типы зондов для получения большего объема метеорологической информации при размещении их нескольких типов на борту БЛА;

- в ряде случаев не осуществлять согласование по полетам БЛА;

- использовать серийно выпускаемые типы метеорологических комплексов, БЛА, радиозондов без доработок в системе «БЛА-МРК»;

- повысить безопасность зондирования за счет частичного отказа от пусков радиозондов на газонаполненной взрывоопасным водородом оболочке.

Список литературы

1. Основы устройства ракетно-артиллерийского вооружения: Радиотехнические средства артиллерии: учеб. пособие для вузов / Е. Б. Середа, А. А. Привезенцев, А. А. Глыбовский, С. А. Забелина. 2-е изд. Пенза, Филиал ВА МТО, Пенз. арт. инж. инт, 2017. - 366 с.

2. Антонович К.М., Фролова Е.К. Обзор современных методов получения метеорологической информации для использования в ГНСС технологиях // Сборник статей по матер. междунар. науч. конгр. "Интерэкспо Гео-Сибирь". 2006.

3. Продукция гражданского и общепромышленного назначения// Вектор Метео// АО «УПП «Вектор» [Электронный ресурс] URL: http://www.vektor.ru/ produktsiya/grajdanskaya produktsiya/vektor meteo. (дата обращения 22.01.2019).

4. Российский БПЛА "Форпост" над Сирией// Информационное агентство «Оружие России» [Электронный ресурс] URL: http://www.armsexpo.ru/news/ vooruzhenie i voennaya tekhnika/rossiyskiy bpla forpost nad siriey/ (дата обращения 22.01.2019).

5. [Электронный ресурс] URL: http://www.armsexpo.ru/armament-/samples/1865/66018/?sphrase id=11630131. (дата обращения 1.02.2019).

6. АРМИЯ-2016. Самолёты без пилотов// Военное обозрение: сетевой журнал. 2016 [Электронный ресурс] URL: https://topwar.ru/101556-armiya-2016-samolety-bez-pilotov.html. (дата обращения 22.01.2019).

7. Каталог продукции// НПО «Плаз» [Электронный ресурс] URL: www.plazlink.com/products/grifon 41.html. (дата обращения 23.01.2019).

8. [Электронный ресурс] URL: http://www.enics.ru/catalog. (дата обращения 1.02.2019).

9. Каталог продукции// АО «ЭНИКС» [Электронный ресурс] URL: http://integral-russia.ru/2017/12/05/ooo-izhmash-bespilotnye -sistemy-predstavilo-malyj-bespilotnyj -letatelnyj -apparat-tahion/. (дата обращения 23.01.2019).

10. Каталог продукции// Группа компаний ZALA AERO [Электронный ресурс] URL: http://zala.aero/produkciya/.(дата обращения 29.01.2019).

11. Каталог продукции// Группа компаний «Беспилотные системы» [Электронный ресурс] URL: http://unmanned.ru/uav/.ю(дата обращения 30.01.2019).

12. Каталог продукции// Группа компаний AEROXO [Электронный ресурс] URL: http://aeroxo.ru/.(дата обращения 30.01.2019).

Середа Евгений Борисович, канд. техн. наук, начальник кафедры радиотехнических систем, cool. seb2010@yandex. ru, Россия, Пенза, филиал ВА МТО, Пензенский артиллерийский инженерный институт,

Привезенцев Александр Александрович, канд. техн. наук, заместитель начальника кафедры радиотехнических систем, v40 796179@yandex. ru, Россия, Пенза, филиал ВА МТО, Пензенский артиллерийский инженерный институт

OPPORTUNITIES FOR THE APPLICATION OF RADIOZONDONS UNLIMITED AIRCRAFT FOR OBTAINING METEOROLOGICAL INFORMATION

E.B. Sereda, A.A. Privezhentsev

The methods and basic technical means of obtaining meteorological information, their characteristics and parameters for the release and maintenance of the radiosonde in free flight mode are presented. The main characteristics of the main types of unmanned aerial vehicles (UAVS) are analyzed, their capabilities for the transportation of radiosondes are determined. A technically and economically feasible method for obtaining reliable meteorological information by sensing the atmosphere in the given areas and altitudes using existing meteorological complexes (MRK) by delivering radiosondes on unmanned aerial vehicles to the point of sensing is proposed.

Key words: meteorological information, unmanned aircraft, radiosonde, zones have arisen from different, meteorological complex.

Sereda Yevgeny Borisovich, Candidate of Technical Sciences, Head of the Department of Radio Engineering Systems, cool. seb2010@yandex. ru, Russia, Penza, branch of IA MTO, Penza Artillery Engineering Institute.

Privezentsev Alexander Alexandrovich, Candidate of Technical Sciences, deputy. Head of the Department of Radio Engineering Systems, v40 796179@yandex. ru, Russia, Penza, branch of IA MTO, Penza Artillery Engineering Institute.

УДК 681.7.08

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ ОБЪЕКТАМИ

В ПРОСТРАНСТВЕ

С. В. Потоцкий

В статье дается краткое изложение способа определения расстояния между двумя объектами в пространстве, с помощью оптико-электронного средства (например) видеокамеры, путем определения косинуса пространственного угла по изображению объектов в видеокадре и известным расстояниям до объектов. Приведены примеры практического применения предложенного способа.

Ключевые слова: измерения, оптико-электронное средство, видеосъемка, определение расстояния, прямые измерения, косвенные измерения.

В практике испытаний одной из задач траекторных измерений является задача определения расстояния между двумя объектами (точками) в пространстве. Это может быть расстояния £ (величина промаха) между зенитно - управляемой ракетой (ЗУР) и мишенью на момент подрыва боевой части (БЧ) ЗУР (рис. 1), между ракетой и наземной целью на момент подрыва БЧ ракеты (рис. 2), между пусковой установкой (ПУ) и ракетой при выбросе ракеты из пусковой установки (рис. 3).

171