andrej kraft (andrej_kraft) wrote,
andrej kraft
andrej_kraft

Индивидуальная система воздушной разведки "Блэк Хорнет"

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

статья

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
Tags: prox dynamics, БЛА, Блэк Хорнет, Норвегия, Прокс Дайнемикс, Фонтастегу - в жЫзнь
Subscribe

Posts from This Journal “Блэк Хорнет” Tag

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments