Кладун Е.А., Мельник В.Н., Карачун В.В.

Национальный технический университет Украины “КПИ”

о причинах ухудшения тактико-технических характеристик беспилотных летальных аппаратов

Принимает все более широкое развитие концепция создания дистанционно управляемых и беспилотных летальных аппаратов (БПЛА). Только в небе над Ираком, по данным газеты “The New York Times”, действуют около тысячи БПЛА различных конструкторских модификаций. Небо над Ираком буквально кишит летающими роботами. Самыми распространенными беспилотниками являются “Global Hawk”, “Predator”, “Hunter”, “Pioneer”, “Shadow” и другие. Больше всего часов налета у “Predator”. Этот БПЛА, при скорости 120 км/ч и высоте полета 3 – 4,5 км, способен находится в воздухе в течение 24 часов. При необходимости, он оснащается ракетами “Hellfire” для поражения заданных целей (рис.1).

“Global Hawk”, к примеру, действует на большей высоте – до 18 км. Он снабжен дорогостоящей новейшей аппаратурой, в том числе электронно-оптической, а также имеет широкополосный спутниковый канал связи.

В настоящее время несколько ведущих авиационных компаний работают над проектами сверхмалых БПЛА – 33-сантиметровый “Wasp” весом до 200 граммов. Его движением управляет бортовой компьютер, а запуск можно осуществлять с мобильных установок.

Прошли успешные испытания тяжелые бронированые ударные беспилотники, вооружение которых составляет ПТУР “AGM-114K”Hellfire” и “Hydra-70”.

Одно из новых направлений развития БПЛА – самолеты-истребители. В настоящее время более 30 стран мира разрабатывают беспилотные самолеты. Одним из самых активных в этой сфере является Китай.

Жесткие ограничения на массогабаритные характеристики приводят к неизбежной повышенной чувствительности навигационного оборудования и фюзеляжа к внешним возмущающим воздействием, в частности, к воздействию акустического излучения. Особенно сильно это влияние будет проявляться на малых высотах вследствие реверберационных явлений. Отсюда возникает опасность увеличения погрешностей бортовой аппаратуры и, естественно, снижения тактико-технических характеристик аппарата в целом. Срабатывает закон массы – более легкие элементы легко “раскачиваются” в звуковых полях и при наличии угловых колебаний фюзеляжа возникают напряжения поверхности, воспринимаемые прибором как “полезный” входной сигнал. Причем, уменьшение влияния звуковых полей пассивными методами в данном случае не представляется реализуемым вследствие жестких массовых ограничений. Выход из создавшейся ситуации, по-видимому, состоит в реализации изоляционных требований самой конструкцией БПЛА.

Антисимметричная составляющая звукового давления при некоторых условиях может вызвать проявление волнового совпадения. В этом случае энергия возмущающего воздействия полностью передается из одного полупространства в другое. Амплитуда генерируемых колебаний стремится к бесконечности.

Бортовая аппаратура вообще и ее элементная база, в частности, вполне определенным образом реагируют на эти обстоятельства. Так, в системах инерциальной навигации появляются девиации осей фигуры или же дрейф главной оси. Чувствительные элементы систем коррекции реагируют на возмущающее воздействие и формируют управляющие сигналы, искажающие действительную картину. Наконец, фюзеляж летательного аппарата самовозбуждается, что может привести к возникновению усталостных факторов в материале. С другой стороны, здесь параллельно может решаться

задача создания акустически “прозрачного ”аппарата.

Все перечисленное выше, в своей совокупности приводит к неизбежному ухудшению тактико-технических характеристик и ставит под вопрос безусловное выполнение тактических задач.

Что касается гироскопического интегратора линейных ускорений, то наличие перекрещивающихся осей карданового подвеса гироскопа при работе прибора в замкнутом реверберационном акустическом пространстве приводит к появлению особенностей функционирования гироинтегратора в натурных условиях. Эти особенности в своей совокупности послужат причиной дополнительной погрешности измерений.

Рассмотрим подвес как совокупность абсолютно твердых, недеформируемых тел.

Тогда, под действием плоской звуковой волны давления кожух с гиромотором будут испытывать возмущающее действие двух моментов – и . Вектор первого направлен вдоль оси наружной рамки и равен:

,

где – давление в падающей волне; - площадь поверхности кожуха; – расстояние от оси вращения кожуха до точки приложения равнодействующей сил акустического давления.

Вектор второго момента направлен вдоль оси вращения внутренней рамки и равен:

,

где – расстояние до центра приложения равнодействующей сил акустического давления.

Наличие возмущающего момента приводит к отклонению главной оси на угол , нарушающему требование перпендикулярности оси фигуры и оси наружной рамки. Это, в свою очередь, скажется на искажении входного сигнала –

,

и, следовательно, на появлении погрешности измерений.

Возникновение возмущающего момента вызовет прецессию подвижной части на угол , который внесет изменения в выходной сигнал, соответствующий также погрешности измерений.

Наличие в подвесе гироскопа перекрещивающихся осей приводит к тому, что кожух с гиромотором, по сути дела, является физическим маятником, подверженным действию волны давления. Причем наиболее опасной является ее антисимметричная составляющая

,

приводящая к раскачке относительно осей подвеса кожуха и оси наружной рамки. Очевидно, что симметричная составляющая давления не представляет серьезной опасности для подвеса.