?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry Share Flag Next Entry
Индивидуальная система воздушной разведки "Блэк Хорнет"
andrej_kraft
1. Введение

Несмотря на значительные бюджетные проблемы из-за, мягко говоря, нестабильности мировой финансово-экономической системы, большинство развитых государств продолжают реализацию различных планов и программ модернизации своих ВС. А уж с учетом украинских событий и ИГИЛа, просто форменная гонка вооружений началась, но сейчас не об этом. В общем, ни для кого не секрет, что особое внимание во всем мире в последние годы уделяется беспилотным летательным аппаратам (БЛА).

Примечание: В соответствии с принятым в 2012 году решением Международной организации гражданской авиации (ИКАО), для официального обозначения БЛА в настоящее время принят термин "дистанционно управляемая авиационная система" (Remotely Piloted Aircraft System – RPAS). Однако до настоящего времени это нововведение не нашло широкого распространения, и в большинстве случаев традиционно используется название "беспилотный летательный аппарат" и его аббревиатура UAV (Unmanned Aircraft Vehicle).


Беспилотные системы уже на протяжении длительного времени рассматриваются многими странами в качестве одного из важнейших средств повышения боевых возможностей своих войск (сил) при решении широкого круга задач. Наверное сейчас не найдётся никого, кто в здравом уме сомневался бы в этом. Достаточно взглянуть хотя бы и на события в юго-восточных областях Украины, где все стороны используют любые доступные беспилотные средства, в частности, пользуясь тем, что даже относительно недорогие коммерческие модели БЛА уже имеют достаточно высокие ТТХ.

К настоящему времени разработаны и приняты на вооружение армий мира сотни серийных моделей БЛА. Львиную долю их числа составляют самолеты и вертолеты небольшого размера, относящиеся к классу мини- и микро-БЛА. Значительно меньше (и по модельному ряду, и по общему количеству) беспилотников-гигантов, подобных американскому "Глобал Хок". И до недавнего времени совсем не было сверхмалых миниатюрных машин, по западной классификации относящихся к нано-БЛА.

Примечание: Использование приставки "нано" не свидетельствует об использовании в конструкции БЛА нанотехнологий. Нано-БЛА являются самыми миниатюрными из всех видов БЛА – меньше мини- и микро-БЛА. Максимальный вес нано-БЛА – не более 60 граммов.


НИОКР, в основной своей массе проводимые под эгидой американского агентства DARPA, вроде бы подтверждали, что развитие передовых технологий на современном этапе позволяет создавать нано-БЛА. Оценки потенциального объема рынка свидетельствуют и о немалом спросе на такие образцы В и ВТ со стороны силовых ведомств различных государств. Однако до недавнего времени никому не удавалось успешно разрешить целый букет сложнейших проблем и инженерно-конструкторских задач с тем, чтобы развернуть серийное производство таких БЛА по приемлемой для заказчиков цене.

DARPA вроде бы регулярно проводит выставки достижений сверхмалой авиации, однако эти полчища еле держащихся в воздухе техно-копий жуков и колибри пока мало кого впечатляют.
На таком фоне гораздо больше впечатляет тот факт, что оказывается сверхмалые БЛА серийно строятся аж с 2012 года, а единственной в мире страной-производителем их является маленькая Норвегия. И основная заслуга в этом достижении принадлежит одному-единственному человеку, подданному Его Величества короля Харальда V – Петтеру Мюрену.

Рискну утверждать, что Петтер Мюрен (Petter Muren) для сверхмалой беспилотной авиации – как Сергей Королев для космонавтики.

Нет, если наш читатель – человек не совсем альтернативно одаренный, то он знает еще и Циолковского. Поднапрягшись, некоторые могут вспомнить Цандера, Челомея, и Глушко. Даже Брауна, при всей, мягко говоря, неоднозначности этой фигуры. Люди в теме слышали про Годдарда с Кондратюком.

Но о Королёве и его роли знают ВСЕ.

Так и здесь. Были и предтечи, были и современники-единомышленники. Ведь чего стоит только один "Пикселито" (Pixelito) бельгийца Александра Ван де Ростина (Alexander Van de Rostyne).

00
Сверхмалый радиоуправляемый вертолет "Пикселито" (вес 6,9 грамм)

Можно сказать, шли с Мюреном параллельно, ноздря в ноздрю. Даже лично встречались, обсуждали. Наверное, мнениями, мечтами и планами делились. Но все они сошли с дистанции или остались далеко позади. И теперь на пьедестале в гордом одиночестве один только Петтер Мюрен. Потому что только у него были знания, упорство, настойчивость, вера и т.п. (далее по списку – см. "Королев А.П. Биография").

А ещё у Мюрена был миллион долларов. Но обо всем по порядку.

2. История создания

Петтер Мюрен (Petter Muren) с 1990 года работал инженер-конструктором компании "Тандберг", где получил большой опыт работы в сфере проектирования сложных механических и электронных систем..

Примечание: Tandberg AS – крупнейшая компания мира в области компьютерной связи.


Свободное от основной работы время Мюрен посвящал своему хобби – конструированию сверхмалых винтокрылых машин. На почве этого увлечения в начале 2000-х годов он основал малую частную компанию "Проксфлайер" (Proxflayer AS).

Видео: http://www.klikk.no/produkthjemmesider/vimenn/article337102.ece

Являясь одновременно главой компании и единственным ее сотрудником, Мюрен создал несколько оригинальных моделей БЛА, а также в течение ряда лет являлся консультантом одной из американских компаний, участвовавших в разработке нано-БЛА по программе "Нано эйр виикл" (Nano Air Vehicle), аккурат, по заказу агентства DARPA.

Примечание: Не исключено, что именно тогда Мюрен создал свой единственный БЛА по схеме орнитоптера, которыми так увлекаются подрядчики заказов американского агентства передовых оборонных исследований.


К этому времени Мюрен уже являлся обладателем многочисленных международных патентов по системам видеоконференц-связи. Тем не менее, поначалу (да и в последствии тож) наибольший успех ему принесло именно его хобби.

01
Петтер Мюрен с прототипом своего вертолета "Блейд раннер"

Один из своих патентов Мюрен получил за систему пассивной стабилизации в полете микро-БЛА вертолетной схемы. Впоследствии она была использована в конструкции игрушечной радиоуправляемой комнатной модели вертолета под названием "Блейд раннер". За период с 2003 года только официальные продажи этой игрушки по всему миру превысили 2,5 млн. экземпляров (без учета пиратских копий), а личный доход П. Мюрена составил около одного миллиона долларов.

02
Игрушечные вертолеты "Блейд раннер" китайского производства

Заработанные средства легли в основу первоначального уставного капитала образованной Мюреном в декабре 2007 года новой малой частной компании "Прокс дайнемикс" (Prox Dynamics AS) с головным офисом в городке Хвальстад близ Осло.

В основе бизнес-плана П. Мюрена лежала амбициозная для малой компании задача: используя современные достижения в области передовых технологий (в первую очередь – в области цифровой передачи данных для мобильной связи и в создании легких, емких аккумуляторов), а также основываясь на собственных знаниях и опыте, планировалось в кратчайший срок разработать и уже в 2010 году развернуть серийное производство нано-БЛА.

Исходя из соображений, что на тот период по самым оптимистичным прогнозам серийные нано-БЛА по приемлемым ценам могут быть созданы не ранее 2015-2020 гг., в случае успешной реализации плана, это позволяло компании в отсутствие конкурентов занять и длительное время удерживать позицию мирового лидера в этом секторе рынка.

При том, что бизнес-план не предусматривал господдержки НИОКР, а планировалось опираться только на собственные силы, в качестве основных потребителей продукции компании изначально рассматривались военные ведомства и другие государственные структуры стран НАТО и союзников Норвегии. В первую очередь, самой Норвегии, во вторую – США.

Министерство обороны (МО) Норвегии сразу проявило высокую заинтересованность в работах Мюрена, и в рамках развития инновационных программ Норвегии "Инновейшн Норвэй" (Innovation Norway) НИИ МО Норвегии "Ффи" (Forsvarets forskningsinstitutt – FFI) заключил с компанией контракт до 2013 года по программе с условным наименованием "Москито" (Mosquito) на создание нано-БЛА для ВС Норвегии. В рамках контракта на проведение предварительных исследований компании было выделено 3,4 млн. норв. крон (531 тыс. долл.). В соответствии с условиями контракта нано-БЛА должен был соответствовать предварительному тактико-техническому заданию (ТТЗ), разработанному специалистами НИИ.

Основные положения ТТЗ включали:

− возможность запуска БЛА с руки оператора, без дополнительных пусковых устройств;
− управление БЛА одной рукой, оставляя вторую руку свободной для использования личного оружия или средств связи;
− автоматическое приземление БЛА;
− эксплуатация в широком диапазоне температур окружающего воздуха: от субарктических условий – до жаркого и влажного климата;
− низкие массо-габаритные характеристики системы: комплект из трех БЛА, аппаратуры управления ими и отображения информации должен весить не более 1,5 кг.

С самого начала за ходом исследований П. Мюрена также внимательно следили и его американские коллеги.

Основываясь на собственном опыте разработки миниатюрных БЛА различных схем, а также на результатах предварительно проведенных теоретических исследований, Мюреном были сразу отвергнуты многочисленные варианты почти всех возможных схем летательных аппаратов – самолетные, вертолетные двухвинтовые соосные и тандемные, а также вертолетные четырех- и шестивинтовые с разнесенными несущими винтами, автожиры, инсектокрылы и орнитоптеры.

Все основные усилия разработчиков сразу были сосредоточены на реализации концепции, теоретически казавшейся наиболее перспективной – автономный нано-БЛА классической вертолетной схемы с одним несущим винтом и хвостовым рулевым винтом. Но техническая реализация именно такого варианта представляла наибольшую сложность с точки зрения микротехники и обеспечения автоматической стабилизации аппарата в полете. Однако в случае успеха реализация концепции обеспечивала наилучшее соотношение таких летно-технических и эксплуатационных характеристик, как максимальная продолжительность и скорость полета, полезная нагрузка, маневренность БЛА, а также простота управления им.

03
2007 год. Первоначальная концепция нано-БЛА

Для обозначения испытательных моделей вертолетов использовалось условное наименование "Хорнет" (Hornet), цифра в названии обозначала порядковый номер прототипа, латинский буквенный индекс – его модификацию.

Разработка модели "Хорнет-1" (Hornet-1) началась в апреле 2008 года, а в июле он совершил свой первый полет в закрытом помещении. Вертолет был способен продержаться в воздухе менее двух минут.

Фото от февраля 2009 года:

00

01


В ноябре 2008 года продолжительность полета "Хорнет-2А" (Hornet-2а) составляла уже 10 минут.

06
Третий прототип "Хорнет-2" с видеокамерой и управлением по радиоканалу

Первые прототипы использовались для общей проверки концепции, а также для определения основных аэродинамических характеристик машины. Начиная со второй модели основные усилия разработчиков были сосредоточены на совершенствовании конструкции несущего винта и автомата управления его перекосом (нано-сервопривод по терминологии специалистов компании), с тем, чтобы эти агрегаты содержали минимальное количество подвижных деталей. Желающие технических тонкостей и нюансов могут ознакомиться с патентами – гугл вполне прилично переводит строгий технический текст (вариант 1).

04
Автомат перекоса (нано-сервопривод) несущего винта


Привод в сравнении с монетой

Прототип "Хорнет-3А" совершил первый полет вне помещения 7 апреля 2009 года. "Хорнет-3В" стал уже пятой модификацией машины. В апреле 2009 года он успешно прошел испытания на открытом воздухе, сохраняя стабильность полета при ветре силой до 2 м/с.

05
2009 год. Четвертый прототип нано-БЛА "Хорнет-3А" (вверху) и пятый "Хорнет-3В" (внизу) с различными вариантами конструкции автомата перекоса несущего винта
Цифрами обозначены: 1) несущий винт 2) хвостовой винт 3) микроэлектродвигатели привода несущего и рулевого винта 4) приемо-передающая антенна радиолинии системы дистанционного управления 5) редуктор привода несущего винта 6) аккумулятор 7) автомат перекоса (нано-сервопривод) несущего винта


В течение 2009 года прототип был представлен на международных выставках-конференциях по БЛА во Франции и Великобритании, где привлек внимание многочисленных специалистов в качестве основы перспективной индивидуальной системы разведки (Personnel Reconnaissance System/PRS) с выходом на серийное производство в ближайшие два года. К этому времени персонал "Прокс дайнемикс" состоял всего из пяти человек, но компания показала двукратный рост капитализации и стала крупнейшей компанией-производителем БЛА Норвегии, вновь получив дополнительную финансовую господдержку от Исследовательского совета страны.

При разработке всех первых прототипов основные усилия инженеров были направлены на совершенствование конструкции несущего винта и автомата его перекоса. Кроме них в конструкции вертолетов использовались стандартные компоненты производства других компаний, поэтому первым направлением дальнейших НИОКР стали разработка собственного электродвигателя, уменьшение с одного до трех количества процессоров в бортовом компьютере для снижения веса машины, а также постепенное совершенствование авионики БЛА.

Разумеется, ни о какой автономности и речь пока не было. Первые прототипы оставались дистанционно управляемой по радио игрушкой. Поэтому в соответствии с основной концепцией все дальнейшие НИОКР по второму направлению были сосредоточены на создании системы автопилота и интеграции в конструкцию вертолета полезной нагрузки, в качестве которой была выбрана дневная цветная видеокамера с передачей изображения по радиоканалу.

Наравне с системой управления несущим винтом, автопилот являлся второй важнейшей частью системы, обеспечивая автоматическую стабилизацию вертолета в полете и управление полетом по заданному маршруту, с коррекцией по данным КРНС GPS "Навстар". В случае успешной реализации этой задачи, предъявлялись бы минимальные требования к подготовке оператора системы, все действия которого в общем случае должны были сводиться к планированию маршрута полета и управлению наведением видеокамеры на объект разведки в заданных точках.

Одной из значительных проблем при разработке автопилота являлась необходимость автоматической компенсации сноса вертолета ветром. Для решения этой задачи был разработан микродатчик пассивного измерения направления и скорости ветра, по данным которого бортовой процессор корректировал курс и скорость БЛА.



07
2010 год. Макет будущего "Хорнет-4" с весогабаритным макетом внешнего корпуса и видеокамеры

Восьмой и девятый прототипы ("Хорнет-4А" и "Хорнет-4В") уже имели внешний корпус, закрывавший все приборы и механизмы БЛА. Активные НИОКР продолжались на протяжении всего 2010 года и в апреле 2011 года прототип БЛА "Хорнет-5В" и макет всей системы были впервые публично представлены на выставке "Контр террорист экспо" в г. Лондон (Великобритания), а затем приняли участие в конкурсе на поставку сверхмалых БЛА для СВ Великобритании (см. п. 4.1). Компания "Прокс дайнемикс" победила в конкурсе, получила дополнительное финансирование, и специалисты компании активизировали работы по доводке системы до требований своего первого и уже по-настоящему крупного заказчика.

08
Эскизы прототипов системы с различными вариантами хранения и управления БЛА

В конце 2011 года была изготовлена партия предсерийных образцов системы модификации "Blоck 0" и подготовлено развертывание полномасштабного серийного производства с возможностью его дальнейшего постепенного расширения. Сам БЛА и вся система получили обозначение и название PD-100 "Блэк Хорнет" (Prox Dynamics PD-100 Black Hornet).

Главным отличием предсерийного образца системы от первоначальной концепции являлось использование только двух БЛА, а не трех, как планировалось первоначально в соответствии с ТТЗ, выданным компании от НИИ "Ффи" МО Норвегии. У такого выбора было две основных причины:

− высокие ТТХ БЛА "Блэк Хорнет", позволяющие эффективно решать поставленные задачи всего двумя машинами;
− необходимость снижения стоимости комплекта системы, основная часть которой складывается из стоимости самих БЛА.

Серийное производство системы "Блэк Хорнет" модификации "Blоck 1" было развернуто в Норвегии в начале 2012 года.

7 IMG_3306
На "вечной стоянке" под стеклом в витрине музея "Прокс дайнемикс": "Хорнет-2" (слева) и "Хорнет-3" (справа)

(продолжение следует)



Счетчик посещений Counter.CO.KZ

Posts from This Journal by “Блэк Хорнет” Tag



  • 1
Отличный материал. Спасибо.

Заходите, будет ещё.

  • 1