Применение аэростатов в интересах обеспечения военной связи. Типовой ряд привязных аэростатов для средств наблюдения и связи Привязные аэростаты

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 2/2006, стр. 54-57

Подполковник С.И.МЕХ ,

начальник группы

Научно-исследовательского института

Вооруженных Сил Республики Беларусь

Полковник Ю.А.СЕМАШКО ,

заместитель начальника

по учебной и научной работе

военного факультета

Белорусского государственного университета

информатики и радиоэлектроники

Динамичный характер ведения современных военных действий, стремление противника уничтожить жизненно важные объекты инфрастуктуры государства, к которым, в первую очередь, относятся система управления Вооруженными Силами и ее основной элемент - система связи, вызывают необходимость поиска путей совершенствования качества их функционирования. Повышения устойчивости, мобильности, пропускной способности системы связи можно достичь за счет создания разветвленных сетей связи, в том числе с использованием телекоммуникационных систем (ТС), развернутых на самолетах, беспилотных летательных аппаратах, аэростатах.

В настоящее время в ряде государств, в том числе в Российской Федерации, особое внимание уделяется проработке концепций использования аэростатов в качестве несущих платформ телекоммуникационных систем для гражданских и военных нужд .

Данная идея не является новой. В бывшем СССР и за рубежом работы по передаче радиосигналов с привязных аэростатов, поднятых на высоту 2-3 км, велись еще в 1930-х гг. Во время Великой Отечественной войны эти системы были значительно улучшены и обеспечивали достаточно надежную связь. Так, именно на привязном аэростате в блокадном Ленинграде был установлен передатчик, транслировавший первое исполнение 7-й симфонии Шостаковича.

В конце 50-х годов Киевским общественным бюро по воздухоплаванию была разработана аэростатная ретрансляционная станция, представлявшая собой привязной аэростат с жесткой оболочкой объемом 220 тыс. куб. м и расчетной рабочей высотой до 9 км .

Во время ведения боевых действий в Афганистане использование аэростатов в условиях горной местности позволяло Советской Армии увеличивать дальность радиосвязи в 4 - 5 раз. Именно таким образом обеспечивалась связь с командными пунктами, находившимися вне прямой видимости. Уже несколько десятилетий военно-морские силы используют воздухоплавательные технологии, поднимая на аэростатах трос-антенну, что обеспечивает связь с погруженными подводными лодками .

Телекоммуникационные системы, развернутые на аэростатах, имеют ряд достоинств, которые выгодно отличают их от других носителей. Основными из них являются:

Аэростаты удовлетворяют требованиям геостационарности (возможность продолжительного нахождения над одной точкой земной поверхности), стратосферные телекоммуникационные платформы на базе аэростатов можно размещать в любом месте, обеспечивая удовлетворение нужд мобильных сетей связи, сети Интернет, телевизионного и радиовещания как с точки зрения качества гарантируемых предоставляемых услуг, так и с точки зрения их экономической эффективности;

Качество передаваемого сигнала через ТС, размещенную на аэростате, приближается по характеристикам к спутниковому, что позволяет с помощью этих систем решать комплексные задачи телекоммуникационного и информационного обеспечения в условиях, где невозможно или нецелесообразно прокладывать кабель;

Аэростаты обеспечивают высотное положение передатчиков и ретрансляторов и способны заменить десятки и сотни типовых мачт. Стоимость аэростатной телекоммуникационной платформы на порядок ниже суммарных затрат на антенно-мачтовые устройства (радиус охватываемой одним аэростатным комплексом территории в зависимости от оборудования и высоты подъема может составлять от 50 до 1000 км);

Зоны покрытия аэростатными ТС позволяют создавать целостные информационные магистрали (глобальные беспроводные сети) и решать проблему «последней мили» (отрезок инфраструктуры от основной магистрали до конечного потребителя - длиной от нескольких сот метров до 20 - 30 километров);

В отличие от ТС, развернутых на искусственных спутниках земли, обеспечивается возможность оперативного дистанционного управления ТС, их ремонта и переоснащения.

Однако наряду с несомненными достоинствами аэростатных ТС существуют и недостатки в эксплуатации, основными из которых являются:

Необходимость сохранения аэростатной ТС в устойчивом состоянии, что важно для стабильной передачи сигнала, влечет за собой потребность в разработке специальных систем, способных поддерживать равновесие даже при ураганном ветре;

Существующие аэростаты, имеющие сигарообразную форму, вынуждены выполнять маневры с большим радиусом разворота для установки станции над нужной территорией, что создает трудности в осуществлении передачи в процессе движения;

Необходимость введения запрета на полеты воздушных судов в районах расположения средневысотных и маловысотных аэростатов;

Низкая живучесть аэростатов при использовании их в условиях боевых действий, что требует обеспечения их противовоздушной защиты, охраны и обороны наземных элементов.

Обзор источников показывает, что сегодня можно выделить три основных категории аэростатов, которые используются для обеспечения телекоммуникационных потребностей. К ним относятся: стратосферные аэростаты (высота подъема 20 - 25 км), средневысотные (1 - 10 км) и маловысотные (до 1 км) (малообъемные) аэростаты.

Среди основных проектов стратосферных аэростатов, разрабатываемых в мире, можно выделить: Sky Station компании Sky Station International (США), HASPA (High-Altitude Superpressure Powered Aerostat) (США), Stratellite компаний Sanswire Technologies и Telesphere Communications (США); систему ISD (Германия), StratSat британской компании Advanced Technology Group, Stratospheric Wireless Access Network (Япония) и «Беркут» воздухоплавательного центра «Авгуръ» (РФ). Характеристики данных аэростатов приведены в таблице 1 .

Стратосферные аэростаты представляют собой стабильно находящиеся на заданной высоте беспилотные платформы, обеспечивающие подъем до 2 тонн полезной нагрузки, управляемые с наземного диспетчерского центра. Положение аэростата контролируется при помощи наземных станций слежения, для коррекции маршрута полета и маневрирования используются новейшие системы контроля полета, например GPS (Global Positioning System). Непосредственно на оболочке аэростата располагаются панели с солнечными батареями, что позволяет накапливать солнечную энергию и использовать ее для удержания аппарата в течение многих месяцев в заданной точке. Для связи между аэростатами и передачи данных могут использоваться спутники связи (для связи с орбитальным спутником широкополосный передатчик Sky Station будет использовать частоты 47,2 - 47,5 ГГц и 47,9 - 48,2 ГГц для связи с землей).

Сеть таких аэростатов позволит обеспечивать высококачественный телекоммуникационный сервис, исключив само понятие «мертвой зоны». Прогнозируется, что площадь обслуживания каждого аппарата составит от 20 000 км2 (дирижабль ISD) до 600 000 км2 (Stratellite) , что, по предварительным оценкам, сопоставимо с потенциалом огромного количества антенных мачт наземного базирования (например, один аэростат Stratellite или StratSat способен заменить до 14 000 мачт ).

В составе телекоммуникационного оборудования на аэростате могут использоваться станции сотовой, 3G/4G мобильной связи, мультимедийных услуг MMDS, пейджинговой, фиксированной беспроводной телефонии, высокочастотного телевизионного вещания и др. Помимо предоставления доступа в Интернет, такие глобальные беспроводные системы позволят выводить на рынок телекоммуникаций такой специфический продукт, как «антенный массив», который будет поддерживаться ресурсом аэростатных платформ. Эти ТС будут обладать большой пропускной способностью информации. Так, одна ТС, размещенная на ISD, позволит одновременно поддерживать до 100 000 телефонных переговоров, а в будущем на ней можно будет размещать также и высокопроизводительные серверы для обработки данных . По оценкам разработчиков , аэростатная ТС, например Stratellite, будет способна обеспечивать скорость передачи данных от 25 до 155 Мбит/с - в зависимости от установленного оборудования и высоты подъема платформы.

Срок постоянной вахты аэростата составляет от 6 месяцев до 5 лет.

Особое внимание необходимо обратить на российские аэростатные ТС «Беркут». Эта разработка может быть использована как в гражданских, так и в военных целях . С помощью серии подобных аэростатных ТС можно обеспечить полный охват всей территории России и ряда сопредельных областей. Стратосферный дирижабль будет поддерживать информационный канал с орбитальным спутником, передавая сигнал на привязные аэростаты типа «БАРС», которые будут применяться для решения проблемы «последней мили». Для дирижабля «Беркут» разработан специальный мобильный пневмоэллинг, позволяющий дирижаблям стартовать и швартоваться в регионах с неразвитой инфраструктурой или удаленных от экономических центров. Как считают военные эксперты, обширные пространства России и трудноконтролируемые протяженные границы делают аэростаты оптимальной техникой по критерию «эффективность - стоимость» .

Основными достоинствами ТС, размещенных на стратосферных аэростатах, являются:

Способность сохранять устойчивое состояние при неблагоприятных погодных условиях;

Большая площадь обслуживания (для покрытия территории Республики Беларусь требуется (в зависимости от модели) от 2 до 6 аэростатов);

Высокая грузоподъемность (вес полезной нагрузки колеблется от 1000 до 2000 кг в зависимости от модели);

Способность находиться в воздухе длительное время (от 6 месяцев до 5 лет);

Возможность установки солнечных батарей для обеспечения энергоснабжения находящейся на борту телекоммуникационной аппаратуры;

Автономное нахождение в воздухе.

К недостаткам можно отнести необходимость развертывания и содержания специальных довольно сложных систем старта и швартовки, слежения и управления, включающих наземные и спутниковые станции, что значительно увеличивает стоимость обслуживания ТС.

В связи с этим стратосферные аэростаты могут применяться совместно различными министерствами и ведомствами в качестве многоцелевой платформы. Министерство обороны Республики Беларусь в данном случае может участвовать в совместном проекте по эксплуатации аэростатов или арендовать в своих интересах ресурс телекоммуникационного оборудования аэростата для ретрансляции трафика, организации сети радиодоступа мобильных абонентов, обработки данных, развертывания вычислительных сетей и др.

Эксперты высоко оценивают перспективы ТС, развернутых на средневысотных аэростатах. Основными разработчиками и производителями средневысотных аэростатов являются ARC (США), «Пума» и «Ягуар» (РФ). ARC способен поднимать груз до 700 кг на высоту от 3 до 10,5 км с охватом территории диаметром от 55 до 250 км (или 1,5 млн. потребителей) в зависимости от имеющегося на аэростате оборудования. Характеристики аэростатов «Пума» и «Ягуар» приведены в таблице 2 .

Эти аэростаты могут нести на борту различную аппаратуру связи, будучи, таким образом, сравнительно недорогой альтернативой спутниковым носителям. Полезный груз размещается на ферме, подвешенной под оболочкой, в защитном мягком герметичном обтекателе. Обтекатель аэростата вмещает цифровые передатчики различных видов связи (телефонной, пейджинговой, телевизионной и др.), обеспечивая ее на частотах любого типа на территории до 100 000 квадратных километров.

Кабель-трос удерживает аэростат во время подъема, спуска и стоянки на рабочей высоте, обеспечивая электроснабжение бортовых систем и полезного груза, а также отвод молнии и статического электричества (аэростат «Пума»). Наземный комплекс обслуживания гарантирует нормальное функционирование аэростата на рабочей высоте, его подъем и спуск, наземное обслуживание на всех этапах работы, а также обслуживание полезного груза.

Комплекс наземного обслуживания включает в себя аэростатное удерживающее устройство, оснащенное лебедкой, средства газо- и воздухораспределения и профилактического обслуживания, систему энергоснабжения, наземный пункт управления.

Основными достоинствами ТС, размещенных на средневысотных аэростатах, являются:

Достаточно большая площадь покрытия при небольшой высоте подъема;

Высокая мобильность (скорость подъема и спуска); -простота эксплуатации (подъема, спуска, управления);

Способность находиться в воздухе в течение одного месяца;

Высокая грузоподъемность;

Не требует установки специальной аппаратуры для сопряжения с наземными терминалами.

Aeros в качестве носителя телекоммуникационного оборудования ARC.

В качестве недостатков можно отметить:

Наличие кабеля-троса;

Необходимость обеспечения электроснабжения при помощи наземной станции по кабелю-тросу.

Средневысотные аэростаты могут найти самое широкое применение при организации связи в интересах управления Вооруженными Силами в мирное и военное время на стратегическом и оперативном уровне.

В первую очередь целесообразно рассмотреть вопрос о применении их в качестве воздушных опорных узлов связи при развертывании опорной сети системы связи объединения. Благодаря способности аэростата обслуживать значительную территорию без «мертвых зон» при многостанционном доступе при построении опорной сети связи не потребуется частое изменение ее структуры, что сократит количество сил и средств, привлекаемых для ее развертывания. Воздушные опорные узлы связи будут применяться тогда, когда наземные станции не смогут обеспечить требуемый уровень живучести опорной сети связи или их применение окажется нерациональным. Это может произойти в случае действий войск объединения на разных направлениях, при глубоком вклинении противника, при обеспечении связи с окруженными войсками, при ведении маневренных действий, при проведении контрударов. Опорная сеть связи в этом случае может строиться не во всей полосе обороны объединения, а очагово, по направлениям действий войск. Наличие воздушных опорных узлов связи сделает опорную сеть связи «объемной», что, несомненно, повысит ее устойчивость.

Другим направлением использования средневысотных аэростатов является обеспечение радиодоступа подвижных абонентов к ресурсу опорной сети связи в зоне обслуживания. Установка на аэростате станции радиодоступа позволит сократить количество аналогичных наземных станций, обеспечить подвижных абонентов всем спектром телекоммуникационных услуг от телефонной связи до передачи данных и видеоизображения.

Большое значение придается разработке маловысотных (малообъемных) привязных аэростатов , среди которых выделяются комплексы «БАРС» и «Рысь», разработанные Воздухоплавательным центром «Авгуръ» и ИППИ РАН (РФ), состоящих из наземного причального устройства, привязного аэростата и базовой радиомодемной станции, с которой установленная на платформе передающая станция связана кабель-тросом . В качестве носителя ТС был взят малообъемный аэростат, который значительно проще в изготовлении и эксплуатации, чем западные воздухоплавательные системы такого же класса. Автоматизированную работу лебедки обеспечивает компьютер, благодаря чему за несколько минут можно плавно поднимать и опускать аппарат, контролируя работоспособность кабель-троса (кевларовый трос, комбинированный с оптоволоконным и электрическим кабелями).

Комплексы позволяют использовать в единой системе как имеющиеся антенны, так и возможности маловысотной платформы. Полезная нагрузка включает оборудование для доступа в Интернет, передачи цифрового телевидения, обеспечения сотовой, пейджинговой, транкинговой связи, обеспечения проведения видеоконференций, электронной торговли (в том числе и для государственных нужд) и др.

Радиооборудование подключается «витой парой» к маршрутизатору (серверу) локальной сети. Максимальная грузоподъем
ность аэростатных установок - 100 - 120 кг, что позволяет реа-лизовывать телекоммуникационные проекты (например, базовая станция стандарта CDMA весит 54 кг). С помощью платформ будут создаваться телекоммуникационные и ретрансляционные сети для обеспечения высококачественной беспроводной связи, что также позволит решить целый ряд специальных задач. Для наполнения оболочки и первого подъема аэростата требуется 4-6 человек. Регулярные операции, в том числе инспекция и повторное наполнение, требуют участия 1-2 человек.

Характеристики аэростатов «БАРС» и «Рысь»приведены в таблице 3 .

При создании сети связи с помощью малообъемных аэростатов-носителей обеспечиваются:

Гибкость архитектуры сети и возможность ее оперативной модификации (высокая мобильность);

Высокая скорость передачи информации, а также соединение АТС между собой беспроводными каналами связи со скоростью до 10 Мбит/с (а с учетом новейших технологий - значительно больше);

Быстрота проектирования и реализации, что важно при жестких требованиях ко времени построения сети;

Покрытие территории без «мертвых зон»;

Простота управления оборудованием.

Основным недостатком малообъемных аэростатов является малая грузоподъемность.

Малообъемные дирижабли могут найти широкое применение в тактическом звене управления в качестве ретрансляторов и станций радиодоступа для обеспечения связи при действиях соединений (воинских частей) на широком фронте, очаговом ведении обороны, при маневренных действиях, при передвижении войск. Применение малообъемных дирижаблей должно увязываться с использованием средневысотных аэростатов для создания единого информационного пространства в полосе действий войск.

Вопрос о возможности применения аэростатов в интересах обеспечения связи при решении задач управления Вооруженными Силами в мирное и военное время требует дальнейшего детального изучения и проведения оперативно-тактического и технико-экономического обоснования с привлечением специалистов из различных областей знаний.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бендин С.В. Аэростатные телекоммуникационные платформы// Радиоэлектроника и телекоммуникации. - 2003. -2(26) и 4(28).

2. Бендин С.В. Беспроводные сети на высотных дирижаблях для войны и мира (20.03.03) /[Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://cnews.ru/newcom/index.shtml?2003/03/20/142206.

3. Низкоорбитальные дирижабли придут на замену спутникам связи /[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// inventors.ru/index.asp ?mode= 988.

4. Привязные аэростаты «Пума» и «Ягуар» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rosaerosystems.pbo.ru/russian/product/puma.html.

5. Малообъемные аэростаты «БАРС» и «Рысь» /[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rosaerosystems.pbo.ru/ russian/product/au_17.html.

Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

12.09.2003, Пт, 14:09, Мск

В небе салона МАКС-2003 были представлены многочисленные привязные аэростаты, в том числе военного и специального назначения. Один из них, «Рысь» (Au-27, НПО «РосАэроСистемы»), был снабжен видеокамерой, небольшой РЛС и радиостанцией для передачи информации на командный пункт. Но самые интересные «сторожевые баллоны» - «Пума» (Au-21, НПО «РосАэроСистемы») и «Ягуар» - попросту запретили к показу на аэрокосмическом салоне. В то же время, как стало известно на неофициальном уровне, привязные аэростаты «Пума» вскоре должны поступить на вооружение армии Китайской Народной Республики.

Правда, два макета «Пумы» с измененным соотношением размерных характеристик были представлены на стендах предприятия-госпосредника ФГУП «Рособоронэкспорт» (официальный продавец этих изделий на внешнем рынке) и аффилированных компаний «Авгуръ» и «РосАэроСистемы» (первая специализируется на разработке и изготовлении летательных аппаратов легче воздуха, вторая - на маркетинге).

Привязные аэростаты «Пума» будут использоваться для охраны китайских границ в качестве станций слежения и раннего обнаружения, а также как ретрансляторы.

После террористических актов, в первую очередь, 11 сентября в США, интерес спецслужб и военных к аппаратам подобного назначения значительно возрос. Используемые в наши дни привязные аэростаты, как правило, способны работать на высотах до 5-6 километров около месяца в автономном режиме. При этом стоимость самого аэростата-носителя без полезной нагрузки не превышает $100 тыс.

Передовой опыт

Ретрансляционные комплексы компании TCOM, по своим возможностям превосходящие наземные телевизионные башни, уже функционируют в Иране, Южной Корее и Нигерии.

После «выдвижения» США в Афганистан и Ирак аэростаты той же компании TCOM с аналогичными целями стали использоваться в Афганистане и Кувейте.

Израиль так же активно использует оснащенные РЛС аэростаты-пограничники. Первый из них был развернут на юге страны еще в 1993 г. В начале февраля 2003 г. на выставке «Аэро Индия-2003» был представлен привязной аэростат нового поколения Border Proteсtion («Защита границы») .

Российские специалисты считают, что производители аэростатов и дирижаблей могут занять до 10% мирового рынка средств разведки и наблюдения воздушного базирования.

Российские системы

Демонстрировавшийся на МАКС-2003 аэростат «Рысь» (Au-27) очень похож на комплекс (Au-17, ) и представляет собой его более совершенную модификацию. «Рысь» выводит полезную нагрузку на высоту до 2 км и может беспрерывно работать в течение 20 дней, обеспечивая устойчивое положение на заданной высоте при ветре до 25 м/с. Другие два упоминавшихся комплекса («Пума» и «Ягуар») имеют значительно больший объем и предназначены для вывода полезной нагрузки на большие высоты – до 5 км. Модель привязного аэростата «Пума» (Au-21) была впервые представлена на авиасалоне в Фарнборо (Великобритания) летом 2002 г. Аэростат нового поколения «Пума» представляет собой платформу-носитель для телекоммуникационного и радиолокационного оборудования. Основное назначение – станция дальнего обнаружения.

«Пума» обеспечивает круглосуточное радиолокационное наблюдение в течение 25 дней без посадки на высотах от 2 до 5 км, рабочая высота зависит от веса полезного груза. Это позволяет контролировать территорию диаметром 700 км, а также использовать аппарат в качестве относительно недорогой альтернативы спутниковым носителям . Связь любого типа может передаваться на территории до 100000 кв. км. Для удержания на заданной высоте, подъема, спуска и стоянки, а также электроснабжения используется кабель-трос. Обшивка «Пумы» - это уникальный отечественный материал UR-2310 на базе высокомолекулярных нитей RUSAR, полиуретановой пленки и адгезивов.

Компоновочная схема привязного аэростата «Пума»

В этом году первую «Пуму» собирается ввести в строй Китай на побережье провинции Фуцзянь вблизи Тайваньского пролива. Спектр использования самый широкий - от борьбы с контрабандистами до использования в системе ПВО. Предполагается, что это не единственная «Пума», которая поступит в распоряжение Китая.

Сейчас за рубеж поставляются лишь «Пумы», но уже имеется усовершенствованная версия «Ягуара», разработки которого продолжаются в рамках совместных работ российских силовиков и аффилированных компаний «Авгуръ» и «РосАэроСистемы».

Технические данные привязного аэростата ЯГУАР и ПУМА

Тип аэростата ЯГУАР ПУМА Объем 8900 куб.м 11 809 куб.м Объем газа (при нормальных условиях) 9000-6714 куб.м 9000-6714 куб.м Длина 55,2 м 60,7 м Высота 32,5 м 35,8 м Расстояние между нижними стабилизаторами 28,8 м 32,0 м Максимальная скорость ветра: на удерживающем устройстве 30 м/сек 46 м/сек на рабочей высоте 25 м/сек 30 м/сек Диапазон температур от +5°C до +55°C От -50° до +50°C Рабочая высота 1000-4000 м 2000-5000 м Продолжительность непрерывного полета до 30 дней до 25 дней Несущий газ Гелий Гелий до 1700 кг До 2200 кг Скорость подъема/спуска: номинальная 90 м/мин 100 м/мин максимальная 180 м/мин 240 м/мин Передача данных по радиоканалу по радиоканалу Электропитание по кабель-тросу по кабель-тросу Передаваемая мощность 20 кВт до 32,5 кВт Максимальное потребление мощности аэростатным оборудованием на рабочей высоте 4 кВт 4,5 кВт Максимальное потребление мощности аэростатным оборудованием во время спуска 8 кВт 9 кВт Система поддержания давления автоматическая автоматическая

Примечание: скорость ветра более 33 м/сек. соответствует тропическому урагану, это высший (двенадцатый) балл по шкале Бофорта.

Привязной аэростат «Пума», по зарубежным данным и неофициальным сведениям от отечественных специалистов, оснащается из комплекта радиоэлектронной аппаратуры «Морской змей» (разработка холдинговой компании «Ленинец», НИИ «Вектор» и НИИ «Системотехника» из Санкт-Петербурга). «Морской змей» предназначен для решения задач на море и включает различные устройства и модули:

• три модификации высокопотенциальной РЛС SD1 для различных классов летательных аппаратов, такие РЛС способны сопровождать одновременно до 32 целей;
• радиогидроакустическая система SD2 предназначена для обнаружения подводных лодок по шумоизлучению, определения пеленга, измерения вертикального разреза скорости звука по глубине и т.п;
• магнитометрическая система предназначена для обнаружения магнитных аномалий и определения их параметров;
• гидроакустический модуль для эхо- и шумопеленгования, акустической связи и т.д.;
• система радиотехнической разведки SD6, теплотелевизионная система SD5 для обнаружения, сопровождения и распознавания наземных целей. В комплект также входят командно-тактическая система и управляющая вычислительная система.

Сейчас «Пумы» закупает не только Китай, но и одна из арабских стран, название которой не разглашается.

Следующий материал CNews будет посвящен отечественным аэростатным мишенным комплексам и первому в мире тепловому аппарату аэродинамической формы (привязному тепловому аэростату) «Зеленый змей» (Au-26, НПО «РосАэроСистемы»), впервые продемонстрированному на авиасалоне МАКС-2003.

В современных условиях особую актуальность приобретает использование беспилотных и аэростатных комплексов для решения различных задач народного хозяйства и оборонного комплекса. В обсуждении вопросов конструирования беспилотных систем принимает участие директор по государственным программам ЗАО "Воздухоплавательный центр "Авгуръ", к.т.н. Пономарев Павел Ардалионович.

Одним из наиболее перспективных и экономически целесообразных средств, используемых для подъема и удержания аппаратуры на заданной высоте, являются аэростатные носители. Они решают задачи по обеспечению связи, разведки, мониторинга территории, ретрансляции, как в военных, так и в гражданских целях. Существует огромное разнообразие возможных вариантов полезной нагрузки размещаемой на привязном аэростате (ПА). При этом с точки зрения проектирования носителя значение имеют только ее массово-инерционные характеристики, габаритные размеры, потребляемая мощность, а также условия функционирования: рабочая высота, температурный диапазон и максимальная скорость ветра. Исходя из этих параметров, определяется объем и параметры канат-кабеля.

Наличие типового ряда позволяет не только сократить номенклатуру канат-кабелей и материалов для оболочек , но и использовать для новых целей уже разработанные ПА, проводя лишь незначительную модернизацию. Это значительно сокращает затраты и сроки как на разработку, так и на изготовление, позволяет использовать типовые технологические операции, а также унифицированные узлы и агрегаты.

Типовой ряд ПА ЗАО "Воздухоплавательный центр "Авгуръ" состоит из трех групп. К первой группе относятся ПА объемом от 75 до 400 м3: Au-6, Au-25 и Au-17 "Барс", имеющие жесткое оперение и стягивающую систему компенсации объема. При этом энергоснабжение полезной нагрузки обеспечивается за счет бортовых аккумуляторов или легкосъемного кабеля.

Ко второй группе относятся ПА, объемом от 450 до 1200 м3: Au-27 "Рысь" и Au-33 "Гепард". Несмотря на различное оперение: жесткое и воздухонаполненное, данные аппараты имеют схожую компоновку и созданы на основе типовых решений. Аэростаты снабжены автоматической системой поддержания избыточного давления.

К третьей группе относится крупнейший в мире ПА Au-21 "Пума" объемом 12000 м3, состоящий из оболочки с баллонетом, воздухонаполненного обтекателя, воздухонаполненного оперения, такелажа; воздушных и газовых клапанов, системы воздухоподполнения; пилотажно-навигационного оборудования и молниезащиты.

Таким образом, в настоящее время ВЦ "Авгуръ" располагает типовым рядом ПА которые обеспечивают работу различной полезной нагрузки на высоте, соответственно по группам: массой 25-80 кг на высотах до 700 м; 80-300 кг на высотах до 1500 м с электроснабжением до 2 кВт; массой 250-2250 кг на высотах до 5000 м с электроснабжением до 25 кВт. Данные аппараты функционируют в широком диапазоне климатических и погодных условий.

Идея применения привязных аэростатов для парашютного спорта не нова. В книге Г. Пожарова и В. Шевченко «Прыжки с парашютом с аэростата» (издательство ДОСААФ, 1956г.) подробно описана методика выполнения таких прыжков. Авторы утверждают, что пропускная способность аэростата выше, чем у самолёта, методика обучения проста, а стоимость существенно ниже.

Так, по данным Московского городского комитета ДОСААФ, зимой 1955 года с привязного аэростата за два с половиной месяца было выполнено более пяти тысяч прыжков, и при этом израсходовано не более полутора тонн автомобильного бензина.

Аэростат К-1500 «Колибри» относится к классу гибридных привязных аэростатов. Классические аэростаты стоят в воздушном потоке под углом примерно 5° и при усилении ветра или его порывах совершают волнообразные и подныривающие движения, а у гибридного аэростата (угол в потоке примерно 20°) аэродинамическая подъёмная сила его стабилизирует. При этом аэростатическая подъёмная сила не даёт аппарату упасть при стихании порыва ветра. В случае применения гибридного аэростата для тренировки парашютистов наличие аэродинамической подъёмной силы даёт ещё одно преимущество перед классическим аэростатом: значительное натяжение удерживающего троса. Так, для шестиместного аэростата (1500 м 3) усилие будет составлять от 600 до 2000 кгc, в зависимости от веса полезной нагрузки и силы ветра, что позволит производить подъём парашютистов на рабочую высоту двумя способами:

1. Обычный: гондола поднимается на рабочую высоту вместе с аэростатом.
2. Аэростат находится на рабочей высоте, а вверх поднимается гондола с парашютистами, закрепленная на закольцованном тросе: в то время пока заполненная гондола идёт вверх, пустая спускается (аналог канатной дороги). Учитывая скороподъёмность 4 м/с, на высоту 2000 метров (при вместимости 6 человек), получаем цикл выброски 5-6 парашютистов за 10 минут. Кроме того, этот способ позволяет избежать неприятного для всех аэростатов момента прохода приземных турбулентных потоков и нахождения у земли в незашвартованном состоянии. Подъёмная гондола может быть оборудована парашютной баллистической системой спасения.

Применение прыжкового аэростатного комплекса К-1500 «Колибри» значительно снижает стоимость прыжка, позволяет сохранить ресурс самолетам, работающим на выброску парашютистов, и привлечь большее число желающих совершить первый и последующие прыжки. При соответствующей высоте подъёма становятся доступными ознакомительные прыжки с инструктором (тандем) и спортивные прыжки в рамках дисциплин классической точности приземления и скоростного пилотирования купола.

В качестве стартовой платформы аэростатного комплекса используется мобильное удерживающее устройство — специально оборудованный автомобиль либо автомобильный прицеп, оснащённый лебёдкой, причальными опорами, комплектом снаряжения, системами энергообеспечения, газонаполнения, вакуумирования.

Область применения аэростатов К-1500 — преимущественно первоначальная подготовка с парашютными системами, уложенными на принудительное раскрытие основного купола, что позволяет охватить не только гражданский сектор, но и прыжки в рамках военной подготовки военнослужащих при значительном снижении стоимости прыжка по сравнению с использованием для выброски самолётов и вертолётов.

Технические характеристики гибридного аэростата для обучения парашютистов К-1500 «Колибри»:

Количество парашютистов	6
Рабочая высота	2000 м
Объём газа	1500 м 3
Компенсационный объём	450 м 3
Полный объём оболочки	1950 м 3
Количество баллонов гелия на одну заправку	250
Потери гелия	3,36 м 3 /сут.
Диаметр оболочки (ширина)	16,3 м
Длина аэростата	26,7 м
Высота аэростата	11,8 м
Площадь оболочки	840 м 2
Площадь оперения	150 м 2
Масса аэростата	300 кг
Масса полезной нагрузки	600 кг
Количество гондол	2

© П.А.Пономарев, Л.Ю.Путинцев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского , г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2004 г.

Комплекс привязного аэростата (КПА) предназначен для обеспечения работы полезной нагрузки массой до 150 кг на высоте до 750 м. Продолжительность нахождения аэростата на рабочей высоте при подключенном электропитании составляет 15 суток без спуска на землю. Предельно допустимая скорость ветра при стоянке на бивачной площадке составляет 15 м/с, на рабочей высоте - 25 м/с. Аэростат снабжен автоматической системой поддержания избыточного давления, использующей электровентилятор для наполнения баллонета воздухом. Раскройный объем оболочки аэростата - 450 м3, баллонета - 113 м3.

Оболочка аэростата, наполняемая гелием и в выполненном состоянии образующая тело обтекаемой формы, изготовлена из композиционного газодержащего синтетического материала на основе нитей полиэстера. На оболочке установлено -образное оперение жесткого типа.

Подъем и спуск аэростата «Рысь» производится электрической лебедкой на синтетическом канат-кабеле диаметром 9 мм со скоростью 0,7 м/с. На аэростатной лебедке установлена система электроснабжения привязного аэростата, преобразующая трехфазное напряжение 380 В переменного тока в 900 В постоянного тока. Далее электрический ток проходит через внутренние токопроводящие жилы канат-кабеля, предназначенного как для удержания аэростата на высоте, так и передачи на борт электроэнергии мощностью не более 2,5 кВт. Преобразователь, расположенный на борту аэростата, понижает высокое напряжение постоянного тока до 27 В постоянного тока. Это напряжение используется для питания бортового оборудования.

Подъемы аэростата «Рысь» проводились при различных погодных условиях на высоты до 350 м при скорости ветра до 7 м/с, при этом масса полезной нагрузки составляла 130 кг. Общее время нахождения оболочки под газом составило 11 суток, максимальная продолжительность непрерывной работы оборудования на высоте - 3,5 суток. При всех подъемах аэростат устойчиво набирал высоту и оставался стабильным при любых значениях скорости ветра. Автоматическая система поддержания избыточного давления работала в штатном режиме.

На начальной стадии испытаний была проверена работоспособность составных частей КПА и устранены выявленные недостатки. На завершающей стадии испытаний были подтверждены заявленные эксплуатационные характеристики аэростата «Рысь» и других составных частей комплекса.