Автор: Скорякина Елизаета Николаевна
Возраст:15 лет
Место учебы :МБОУ СОШ №93
Город, регион:Барабинск, Новосибирская область.
Руководитель: Шейко Валерий Викторович

Что такое микросамолет и какие задачи он решает?

Введение

Микросамолет (сверхлегкий самолет) — моторный сверхлегкий летательный аппарат тяжелее воздуха с крылом, создающим подъемную силу при движении в атмосфере, аэродинамическим (с помощью рулей) или смешанным управлением. Мировой опыт разработки и эксплуатации микросамолетов свидетельствует о расширении сферы практического применения микросамолетов. МЛА - это полуавтономный летательный аппарат, размером менее 15 см в любом измерении, весом около 100 грамм. МЛА должен выполнять различные военные задания, обладая при этом приемлемой ценой (менее 1000 долларов). На аппарате должна быть установлена видеокамера с отображением в режиме реального времени, навигационная и связная аппаратура. МЛА должен летать от 20 минут до 2-х часов с радиусом действия свыше 10 километров и скоростью больше 45 км/ч.

Создаваемые МЛА будут висеть у бойца на поясе подобно гранате. При необходимости проведения разведки аппарат с помощью несложной пусковой установки запускается и сразу на запястье оператора на дисплее пульта управления можно увидеть в режиме реального времени результаты разведки.
Помимо разведывательных полетов над открытой местностью, МЛА проектируется и для ряда других задач, таких, как обследование внутренних областей зданий. Эти задачи могут выполнить только они.Не стоит путать сверхлегкие самолеты с моделями самолетов (или игрушечными самолетами).Одно из важнейших направлений в современной авиации связано с разработкой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), первые образцы которых появились еще в середине прошлого века, как отдельный вид перспективного оружия. Как известно микросамолеты широко используются в армии, т.к они при разветки сокращают риск потери солдат и они очень удобны при разветки. Вообщем армия оснащенная микросамолетами имеет большое преимущество перед противником. В настоящее время БПЛА различных типов и назначения не только стоят на вооружении многих армий мира, но и начинают активно использоваться в гражданской сфере. Широкий спектр практических применений БПЛА охватывает решение следующих основных задач:

• оптическая, радиолокационная, химическая, бактериологическая и радиационная разведка;
• нанесение ударов для уничтожения объектов и живой силы противника;
• радиоэлектронная борьба;
• мониторинг экологической обстановки;
• поддержание сетевых телекоммуникаций;
• контроль морского судоходства и т.д.

Логика развития беспилотной авиации на рубеже XX-XXI вв. привела к возникновению класса малогабаритных летательных аппаратов (МЛА).

Анализ тенденций, опыта и проблем разработки МЛА представляет существенный интерес и актуальность.

Анализ тенденций развития малогабаритных БПЛА

Появление класса малогабаритных БПЛА обусловлено целым рядом различных факторов, главными из которых являются:

• возникновение принципиально новых областей потенциального применения БПЛА, например, в составе комплектов индивидуального оснащения бойца в качестве средства оперативного сбора информации об особенностях и характере боевой обстановки или в качестве средства локального поражения противника;
• ужесточение требований к функциональным и эксплуатационным возможностям БПЛА, включая повышение скрытности и оперативности сбора и передачи разведывательной информации, а также значительное снижение массогабаритных характеристик.

Рассмотрим наиболее типичных представителей данной модельной группы и функциональные особенности их систем управления.

Виды

MicroStar (рис. 1,а, рис. 2,) ‑ перспективный образец микролетательного аппарата для индивидуальной экипировки бойцов спецназа. Оснащается средствами GPS, видео и инфракрасной камерами, приемопередающим устройством. Продолжительность полета – 20 мин, высота полета ‑ до 100 м.

Рис. 1. Беспилотные летательные аппараты мини- и микроклассов

 

Рис. 2. Микролетательный аппарат MicroStar

Blank Widow ‑ образец микролетательного аппарата для индивидуальной экипировки бойцов спецназа. Прототипы аппарата разрабатывались по заказу Агентства перспективных оборонных исследований США DARPA с 1986 г. Оснащен электрическим винтовым двигателем, цветной видеокамерой, приемопередатчиком с рабочей частотой 433 МГц, автопилотом и системой спутниковой навигации. Максимальные линейные размеры аппарата составляют порядка 15 см, масса ‑ 80...100 г, продолжительность полета ‑ 30 мин, скорость полета ‑ около 50 км/ч; высота полета ‑ 230 м.Имеет в своем составе жидкокристаллический дисплей, позволяющий отображать видеоинформацию с борта микролетательного аппарата.

Mesicopter ‑ это экспериментальный образец микролетательного аппарата, построенного по вертолетной схеме. Разработан при поддержке NASA для демонстрации и изучения возможностей MEMS-технологий в создании микролетательных аппаратов сантиметровых размеров.

MfcroBat — экспериментальный образец микролетательного аппарата, построенного на основе MEMS-технологий по схеме с машущим крылом. Разрабатывается по заказу Агентства перспективных оборонных исследований США DARPA. Линейный размер составляет около 20 см, масса порядка 10 г.

Micromechanical Flying Insect (MFI) ‑ экспериментальный образец микролетательного аппарата, создаваемого по заказу Агентства перспективных оборонных исследований США DARPA на основе MEMS-технологий по схеме с машущим крылом. В разработке конструктивных принципов использованы бионические аналогии с летающими насекомыми. Линейные размеры не превышают 25 мм.

Трудности, с которыми столкнулись разработчики, обусловлены прежде всего тем, что при малых габаритных размерах летательного аппарата его аэродинамические поверхности (крылья или профилированный фюзеляж) имеют крайне низкие аэродинамические характеристики, а органы управления в виде отклоняемых поверхностей – малоэффективны.

Мини-БПЛА "Альбатрос" предназначен для разведки и наблюдения в течение длительного времени в интересах спецподразделений, сил правопорядка и других ведомств.

Высокие летные характеристики достигаются оптимизированной компоновкой БПЛА, обеспечивающей высокое аэродинамическое качество, и высокоэкономичным четырехтактным бензиновым двигателем, оснащенным системой зажигания с микропроцессорным управлением и многокамерным карбюратором. Специально спроектированный воздушный винт дополнительно способствует повышению эффективности силовой установки. Расход топлива при крейсерской скорости 50 км/ч не более 40 г/ч.

"Стриж-М" (НИИ ПФМ ХАЙ, Украина) ‑ перспективный образец малогабаритного БПЛА. Мини-БПЛА "Стриж-М" оснащен электрической силовой установкой и позволяет получать оперативную видеоинформацию для передовых специальных подразделений. Изображение с бортовой телекамеры в реальном масштабе времени передается на монитор наблюдателя, видеомагнитофон и другие наземные средства (рис. 9,а). Возможна установка двух телекамер для получения стереоскопического изображения зоны наблюдения.

Конструкция БПЛА выполнена из композиционных материалов и обеспечивает многократное применение БПЛА при низкой стоимости изготовления. Запуск осуществляется с помощью легкого ручного пускового устройства, посадка ‑ под парашютом. Сборка БПЛА перед запуском максимально упрощена. Крыло крепится к фюзеляжу, проводится автоматизированная проверка бортового оборудования, БПЛА ставится на пусковое устройство и он готов к полету.

Устойчивость видеоизображения обеспечивается собственной аэродинамической устойчивостью БПЛА и гироскопической системой стабилизации. В качестве полезной нагрузки используется цветная или черно-белая телекамера, работающая при низком уровне освещенности. Электрическая силовая установка обеспечивает простоту и надежность применения и не требует высокой квалификации обслуживающего персонала. Низкая акустическая, визуальная, тепловая и радиолокационная заметность обеспечивает возможность скрытного применения.

Заключение

Обобщение результатов проведенного обзора позволяет выявить основные тенденции в развитии малогабаритных БПЛА:

1. Все более расширяющийся спектр возможных применений БПЛА, наряду с ужесточением требований, предъявляемых к данным устройствам в существующих сферах использования, создают тенденцию к микроминиатюризации БПЛА
2. Микроминиатюризация БПЛА неразрывно связана с многократным усложнением проблемы их стабилизации ввиду резкого повышения восприимчивости малогабаритных аппаратов к воздействию внешних возмущений, что, в свою очередь, предопределяет тенденцию существенного расширения адаптивных возможностей бортовой системы управления.
3. Особенности функционирования и прикладного применения малогабаритных БПЛА существенно затрудняют использование человека-оператора (как объекта с малым быстродействием и существенным ограничением психофизиологических возможностей) в контуре управления устройства.

Основные задачи:

• Задачи, выполняемые МЛА:
• Разведка (фото и видео в режиме реального времени);
• Ретрансляция связи в городских условиях;
• Биологическая, химическая и ядерная разведка;
• Поисково-спасательные работы. Разведка внутренних областей зданий;
• Размещение датчиков на горизонтальных и вертикальных поверхностях, на транспортных средствах;
• Использование МЛА в управляемых боеприпасах (передача информации о результатах их применения и корректировка);
• Использование МЛА при поисково-спасательных работах (использование в НАЗЕ пилота) и т.д.

Список литературы

1. Климов Д.М., Васильев А.А., Лучинин В.В., Мальцев П.П. Перспективы развития микросистемной техники в XXI веке // Микросистемная техника. 1999. № С. 3-6.
2. Бочаров Л.Ю., Мальцев П.П. Состояние и перспективы развития микроэлектромехническнх систем за рубежом // Микросистемная техника. 1999. №1. С. 41-46.
3. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В. и др. Интеллектуальные системы управления беспилотными летательными аппаратами на основе комплексного применения технологий нечеткой логики и ассоциативной памяти // Авиакосмическое приборостроение. 2002. №2. С. 29-42.
4. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П., Евстигнеев Д.В. Интеллектуальная система управления автоматической посадкой беспилотного летательного аппарата на основе комплексного применения технологии нечеткой логики // Новые методы управления сложными системами. Москва, Наука, 2004