Авіаційний комплекс дистанційної діагностики

1 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики, що складається з авіаційного носія, котрий містить корпус (фюзеляж) з корисним вантажем та технічні системи (створення підйомної і рушійної сил, керування, навігації, короткого зльоту і посадки, антиобледеншня), які побудовані за принципом дублювання та "гарячого" резервування, і укомплектованого діагностичним устаткуванням (пристроями зондування, прийому, обробки і передачі інформації про стан об'єкта діагностики) та інфраструктури споруджень і стендів для базування, обслуговування, забезпечення зльоту, керування польотом та посадкою авіаносія, який відрізняється тим, що авіаційний носій безпілотний з системою автоматично та (або) дистанційно керованого польоту, двокриловоі"тандемної", двокильової аеродинамічної схеми з допоміжним аеропружним крилом, що випускається в польоті або при приземленні, містить систему безпосереднього керування підйомною і бічною аеродинамічними силами, системи короткого старту та автоматично або дистанційно керованої короткої "точкової" м'якої посадки, оснащений системою автоматичного пошуку і зондування об'єкта діагностики, а також автоматичного приймання, обробки і передачі інформації про його стан, системою автоматичної ідентифікації відмов обладнання і діагностичного устаткування авіаносія з підсистемою визначення рішення на зміну режиму польоту і відведення авіаносія від об'єкта діагностики, при цьому інфраструктура наземного базування авіаносія побудована в ви гляді автономного комплексу компактних модулів транспортно-пускової установки зі станцією обслуговування і ремонту, пульта дистанційного керування авіаносієм з системою контролю стану і режимів роботи авіаносія і корисного вантажу, та з енерговузлом 2 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики за п 1, який відрізняється тим, що допоміжне аеропружне крило побудовано по типу параплана і має видовженість Х> З 3 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики за п 1, який відрізняється тим, що основні крила "тандемної" аеродинамічної схеми авіаносія рознесені по довжині і висоті фюзеляжу, причому обидва крила містять рульові поверхні керування по крену та тангажу (типа елевонів) 4 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики за пп 1,3, який відрізняється тим, що переднє крило авіаносія розташовано відносно фюзеляжу по схемі низькоплана і має від'ємний кут "V-крила", а заднє - по схемі високоплана і має додатний кут "V-крила" 5 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики за п 1, який відрізняється тим, що система безпосереднього правління підйомною та бічною аеродинамічними силами складається з стернових поверхонь керування по крену та тангажу (елевонів), основних приводів відхиляння цих поверхонь на обох крилах "тандемної" схеми і додаткового блока керування в загальній системі автоматичного/дистанційного правління 6 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики за пп 1,5, який відрізняється тим, що система безпосереднього правління підйомною та бічною аеродинамічними силами включає також стернові поверхні керування по курсу (рулі напрямку) 7 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики за п 1, який відрізняється тим, що двигуни силової установки авіаносія розміщені по боках фюзеляжу між переднім та заднім крилами, розташовані при цьому по польоту в зоні діапазону центрів ваги авіаносія і приєднані до заднього крила або до боків фюзеляжу пілонами по схемі високоплана 8 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики за п 1, який відрізняється тим, що кожний киль вертикального оперення розташований по польоту за ВІДПОВІДНИМ двигуном, в межах струменя повітря, ю ю ю 51545 11 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики створеного гвинтом двигуна, і приєднаний до задза пп 1, 9, який відрізняється тим, що основу нього крила системи короткої "точкової" м'якої посадки утво9 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики за рюють допоміжне аеропружне крило та триопорне п 1, який відрізняється тим, що система короткошасі лижного типу з хвостовою опорою, при цьому го старту авіаносія складається із транспортноголовні опори розташовані на кінцях консолей пепускової установки, обладнаної платформою з реднього крила, а хвостова - на фюзеляжі, і всі замками кріплення авіаносія до платформи, котрі опори виготовлені в вигляді витягнутих униз греавтоматично або керовано розмикаються, ВІДПОВІбенів обтічної аеродинамічної форми ДНО, при досягненні або наявності швидкості переміщення авіаносія необхідної для його зльоту та 12 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики самостійного польоту за п 1, який відрізняється тим, що модулі комплексу інфраструктури наземного базування авіа10 Авіаційний комплекс дистанційної діагностики носія авіаційного комплексу дистанційної діагносза пп 1, 9, який відрізняється тим, що основу тики розташовані на самохідних, наприклад транспортно-пускової установки складають пневавтомобільних, шасі мокатапульта низького тиску, або авторозгону (розбігу), або літак-носій (або інший літальний апарат) Винахід відноситься до авіаційних виробів і може бути використаний для регулярного дистанційного визначення технічного стану магістральних трубопроводів, ЛІНІЙ електромереж, контролю автомобільних і залізничних магістралей, огляду лісових і гірських масивів, акваторій, степових просторів, сільськогосподарських угідь, а також для радіаційно-хімічної та видової розвідки в районах природних і техногенних катастроф Відомий комплекс діагностики магістральних трубопроводів, що включає переміщення пристрою із діагностичною апаратурою (капсули "інтелектуальний поршень") усередині трубопроводу /1/ Недоліки цього комплексу - висока вартість капсули (-2,5 млн дол США за одну капсулу), висока вартість виконання й обробки результатів діагностики (2 3 тис дол США за 1км на ДІЛЯНЦІ довжиною більш 100км), - низька продуктивність виконання робіт (швидкість переміщення капсули в трубопроводі складає 6 8км/год), - непридатність для діагностики трубопроводів, котрі не оснащені пристроями (шлюзами) введення і виводу капсул (зокрема, для трубопроводів, прокладених до початку 80-х років, що складають біля 40% від загальної протяжності трубопроводів), - необхідність попередньої перевірки геометрії (відхилення від крутості) перетинів трубопроводів й очищення їх внутрішніх стінок перед процесом діагностування Крім того, ефективність методу істотно знижується монопольним характером ведення робіт із внутрішньотрубної діагностики фахівцями Німеччини ВІДОМІ авіакомплекси спостереження за місцевістю, засновані на використанні безпілотних літальних апаратів (БЛА) крилевої аеродинамічної схеми, що призначені в основному для оперативної повітряної розвідки території на предмет наявності і розташування об'єктів (бойових цілей) /2, З/ Однак авіаносм цих комплексів характеризуються вузьким діапазоном крейсерських (робочих) швидкостей, застосовуються переважно при відносно простих метеоумовах, не оснащені системою маневрування без зміни кута нахилу фюзеляжу в просторі і системою антиобледеншня, їхні пристрої керування не виключають змушеної посадки (ава рійного падіння) на об'єкт контролю А оскільки посадка авіаносія здійснюється по-літаковому типу або за допомогою парашута малої аеродинамічної якості (видовженість X 3, - основні крини польоту ла "тандемної" аеродинамічної схеми авіаносія Авіаносій з крилевою підйомною системою рознесені по довжині і висоті фюзеляжу (переднє взагалі має перевагу в аеродинамічній якості (в крило авіаносія розташоване відносно фюзеляжу 4 5 разів) відносно гвинтокрилих літальних апапо схемі низькоплан і має від'ємний кут "V-крила", ратів Внаслідок цього, авіаносій запропонованого а заднє - по схемі високоплан і має додатній кут АКДД має в 3 3 5 раз більшу дальність польоту, "V-крила"), причому обидва крила містять стернові ніж гвинтокрилий ЛА (вертоліт "Мі-8") прототипу, поверхні керування по крену та тангажу (типу елепри меншій на два(і) порядки витраті палива вонів), - система безпосереднього правління підАеродинамічна схема авіаносія - двокрилевий йомною та бічною аеродинамічними силами скла"тандем" запропонованого АКДД характеризується дається з стернових поверхонь керування по крену розташуванням його центру ваги між переднім та та тангажу (елевонів), основних приводів відхизаднім крилами порівнянної площі, кожне з яких лення цих поверхонь на обох крилах "тандемної" створює позитивну підйомну силу, внаслідок чого схеми і додаткового блоку керування в загальній знижені втрати аеродинамічної сили на балансусистемі автоматичного/дистанційного правління, вання авіаносія і створені умови для більшого діасистема безпосереднього правління бічною аеропазону його центрування ризику для життя екіпажу і фахівців при виконанні інспекційного польоту, б) залежність якості, надійності і тривалості сеансу діагностики від кваліфікації, стану здоров'я і самопочуття екіпажу, в) невисока регулярність польотів через обмеження по метеоумовах, г) мала дальність польоту внаслідок низької аеродинамічної якості гвинтокрилого авіаносія, д) висока собівартість проведення робіт із діагностики (вартість години польоту вертолітного комплексу складає 800 1200 дол США), е) значна висота відносно безпечного польоту при виконанні робіт із діагностики та пов'язана з цим потреба в устаткуванні для діагностики, що має підвищену потужність, вагу та вартість, ж) необхідність у традиційній (високовартісній і громіздкій) аеродромній інфраструктурі 51545 8 во обдуваються повітряним потоком від тягнучих гвинтів двигунів), аеропружнє крило високої аеродинамічної якості, пристрої короткого старту (на основі пневматичної катапульти, або - авто розбігу) і посадки (на основі аеропружнього крила та трьох опорного шасі), при наявності технічних систем (створення підйомної та рушійної сил, правління, антиобледеншня, короткого старту та посадки), що побудовані по принципу дублювання та "гарячого" резервування створюють можливість для всесезонного забезпечення високої регулярності польотів і функціонування комплексу в складних погодних умовах Автоматизація процесу керування польотом авіаносія від старту до посадки включно, контролю стану його систем і корисного устаткування (з автоматичною ідентифікацією відмов і визначенням рішення про повернення на базу або маневр відходу від об'єкту, що діагностується, й аварійної посадки з наступною передачею координат місця приземлення), автоматизація виконання дистанційної діагностики (зондування) об'єкта, обробки и результатів і оперативної передачі інформації підвищують якість даних діагностики про стан об'єкту, дозволяють не тільки відмовитися від екіпажу авіаносія, але і скоротити чисельність наземного обслуговуючого персоналу, знижують вимоги до рівня кваліфікації наземного персоналу, зменшують необхідність тривалої концентрації глибокої Можливість випуску на кожному етапі польоту уваги персоналу при польоті авіаносія, збільшують аеропружнього крила високої аеродинамічної якотривалість польоту авіаносія, спрощують експлуасті (видовженість крила-параплана X > 3) забезпетацію, зменшують вартість обслуговування усього чує конвертуємість авіаносія, розширює діапазон АКДД робочих швидкостей (наприклад для вирішення Застосована аеродинамічна схема "тандем" та наявність системи автоматичного, майже миттєвого, реагування на дію збурюючих аеродинамічних моментів (шляхом відхилення стернових поверхонь на обох крилах та килях) забезпечують підвищення в 1,7 2,0 раз ступеня динамічної СТІЙКОСТІ ВІДНОСНО аналогічної характеристики безпілотних літальних апаратів класичноі( криловоі із хвостовим оперенням) схеми Це запобігає попаданню авіаносія АКДД у режим звалювання, наприклад в штопор, при складних (турбулентних) умовах і, як неминучий наслідок, - його втрати За допомогою автоматичного чи дистанційного правління по заданому алгоритмі відхиленням стернових поверхонь, розташованих на консолях обох крил, що мають різні кути "V-крила" (негативний кут по передньому крилу і позитивний - по задньому), створюється безпосереднє керування підйомною та бічною аеродинамічними силами для маневрування без зміни кутового положення фюзеляжа у просторі При цьому істотно підвищується ефективність роботи апаратури зондування місцевості Це дозволяє одержати необхідний результат по дистанційній діагностиці при меншій КІЛЬКОСТІ годин польоту Слід зауважити, що безпосереднє керування бічною аеродинамічною силою може бути забезпечено також за допомогою відхилення стернових поверхонь на килях задач діагностування, що вимагають зниження швидкості польоту до 20 30км/год) За допомогою аеропружнього крила може бути досягнуте навіть зависання авіаносія над об'єктом діагностування при наявності зустрічного вітру з швидкістю течи 4 5м/с Внаслідок своєї значної площі аеропружнє крило дозволяє істотно зменшити швидкість посадки авіаносія Тому аеропружнє крило застосоване як основа системи короткої "точкової" керованої м'якої (штатної або аварійної} посадки авіаносія на довільну (у тому числі на малорозмірну і непідготовлену) площадку При цьому швидкість приземного вітру може досягати 15м/с Торкання поверхні площадки приземлення авіаносія провадиться трьохопорним лижним шасі, що забезпечує його короткий пробіг (ковзання в декілька метрів) та відносно малий питомий тиск на грунт Основні опори шасі розташовані на кінцях консолей переднього крила, а хвостова опора - на фюзеляжі Всі три опори мають вигляд витягнутих униз, аеродинамічне обтічних гребнів Розташовані по боках фюзеляжу, між переднім та заднім крилами і навпроти килів, працюючі двигуни силової установки створюють примусовий (додатковий до набігаючого потоку) рух повітря відносно крил, килів та їх стернових поверхонь (елевонів і рулів напрямку) Це підвищує аеродинамічну СТІЙКІСТЬ та керованість авіаносія в цілому, і особливо на малих швидкостях його польоту в випадку випущеного допоміжного аеропружнього крила Застосовані спільно аеродинамічна схема крилевий "тандем" з двома крилями (що примусо Внаслідок малої маси (малих інерційних сил) та суттєво менших габаритів авіаносія створена можливість його інтенсивного короткого старту з платформи, що установлена на пневматичній катапульті низького тиску Катапульта такого типу має високі технічні характеристики та безпеку експлуатації Катапульта може бути установлена нерухомо на землі або на самохідному шасі, наприклад на транспортному авто Можливий також старт авіаносія з платформи, що установлена на легковому авто, котрий своїм рухом по трасі (аеродрому, дорозі або просто рівній площадці) забезпечує розгін (розбіг) авіаносія Старт авіаносія може бути виконаний також зі спеціальної платформи приєднаної, наприклад, до пілона літака (либонь іншого літального апарата) що рухаються (летять) Кріплення авіаносія до різних стартових пристроїв забезпечується замками, що автоматично або керовано відмикаються при досягненні швидкості руху авіаносія, необхідної для його злету і вільного польоту Зниження залежності функціонування АКДД від погодних умов забезпечується підвищеними льотними характеристиками авіаносія, технічною ефективністю пристроїв його короткого злету та посадки, оснащенням авіаносія системою антиобледеншня, "гарячим" резервуванням систем авіаносія і наземного устаткування, а також автоматизацією процесів керування польотом і діагностики Прикладом "гарячого" резервування систем АКДД є двохдвигунова силова установка авіаносія, що дозволяє забезпечити продовження польоту при ВІДМОВІ одного з двигунів Продубльовані та 51545 10 ло 5 та заднє - 6 містять стернові поверхні (елевокож системи керування, навігації та енергопостани) 27, 28 та пристрої приводу (рульові машинки) чання авіаносія, а також апаратури корисного елевонів 29, ЗО, ВІДПОВІДНО Крилі вертикального устаткування оперення мають стернові поверхні напрямку 31 та До складу АКДД також входять транспортнорульові машинки 32 пускова установка зі станцією обслуговування та ремонту, пульт дистанційного керування із систеАКДД працює в такий спосіб мою контролю його стану чи режимів роботи авіаАКДД розташовують у потрібному районі його носія та діагностичної апаратури і з системою ененаземного базування Підготовляють авіаносій і ргозабезпечення (енерговузлом) Ці модулі, апаратуру діагностики до запуску Виконують внаслідок істотного зниження енергоспоживання, старт авіаносія Під впливом автоматичного чи малої ваги і невеликих розмірів авіаносія та його дистанційного керування авіаносій летить на крейсистем, а також маси корисного вантажу (діагноссерській швидкості до об'єкта діагностики Потім тичного устаткування) виконані компактними і моавіаносій переходить у робочий режим польоту й жуть бути автономними (а також мобільними при автоматичної (або дистанційно керованої) дистанрозміщенні їх на рухливих, наприклад автомобільційної діагностики з автоматичною обробкою, заних, шасі) Модульна інфраструктура АКДД, записом і радіо -, телепередачею інформації на мопропонованої компоновки форми і розмірів, дозводуль його наземного базування чи на ІНШІ ляє всесезонно обслуговувати авіаносій та увесь прийомні станції По закінченню сеансу діагностикомплекс меншою КІЛЬКІСТЮ технічних фахівців на ки авіаносій повертається на базу (до місця старту позааеродромних малорозмірних непідготовлених чи інше задане місце) При виникненні неполадплощадках, наприклад на узбіччі доріг ки/ушкодження систем авіаносія чи апаратури корисного вантажу автоматично виконується їхня Застосоване в запропонованому АКДД кожне ідентифікація й опрацювання рішення на зміну технічне рішення необхідне і може бути ефективно режиму польоту і відведення авіаносія від об'єкта реалізоване при спільному використанні з іншими діагностики У автоматично чи дистанційно керовище-перерахованими вузлами, пристроями і мованому режимі здійснюється штатна чи аварійна дулями АКДД посадка авіаносія Виконують обслуговування На фіг 1 представлені приклади повного склаавіаносія і, при необхідності, профілактичні та реду (компоновки) запропонованого АКДД, на фіг 2 монтно-відновлювальні роботи Повторюють цикл загальний вигляд авіаносія АКДД, на фіг 3 - консроботи всього комплексу по виконанню дистанційтруктивно-компоновочна схема авіаносія АКДД ної діагностики До складу АКДД входять авіаносій 1, транспортно-пускова установка зі станцією обслуговуванДля перевірки принципових технічних рішень, ня та ремонту - 2, пульт дистанційного керування з покладених у концепцію запропонованого АКДД, системою контролю авіаносія і корисного вантажу був виготовлений експериментальнота з енерговузлом - З демонстраційний зразок авіаносія, оснащений автоматичною і дистанційною системами правління і Авіаносій 1 містить фюзеляж 4, переднє крило системою керованої короткої посадки 5, заднє - 6, двохкрилеве вертикальне оперення 7, силову установку з двох двигунів 8, вузли кріпленПроведено льотні випробовування авіаносія ня до стартової платформи 9, опори лижного шасі (див фіг 4, фотографії 1, 2, 3) 10 В фюзеляжі 4 розташовані система автоматиЗліт авіаносія здійснювали зі стартової платчно та (або) дистанційно керованого польоту 11, форми, що розташована на автомобілі, яким кориблок параплану (допоміжного аеоропружнього стувались для розгону (розбігу) авіаносія (фіг 4, крила) 12, корисний (цільовий) вантаж Система 11 фото 1) включає блок загального правління та навігації 13 Льотні випробовування (фіг 4, фото 2) показаз підсистемою супутникової навігації 14, блок прали достатню керованість, гарну динамічну СТІЙКІСТЬ вління системи безпосереднього керування підйовиготовленого авіаносія та високі експлуатаційні мною та бічною аеродинамічними силами 15, блок характеристики його системи короткої посадки за правління системи короткого старту 16, блок прадопомогою аеропружнього крила (фіг 4, фото 3) вління системи м'якої посадки 17, блок правління при приземленні на довільну невелику непідготовсистемою автоматичної ідентифікації відмов облену площадку ладнання авіаносія та діагностичної апаратури 18, На фіг 5 представлені порівняльні характерисблок правління підсистемою прийняття рішення на тики прототипу (АКДД на основі пілотуємого верзміну режиму польоту і відведення авіаносія від тольоту "Мі-8", що застосовують в РОСІЙСЬКІЙ феоб'єкта діагностики 19 Корисний вантаж склададерації) і запропонованого (на основі ється з системи автоматичного пошуку та зондуавтоматичного крилевого БЛА) авіаційного комвання, автоматичного прийому, обробки, запису та плексу дистанційної діагностики передачі інформації про стан об'єкту діагностики На фіг 6 показаний авіаносій АКДД у процесі (наприклад системи в складі телевізійний блок інспекційного польоту по діагностуванню магістра"день-ніч" 20, + РЛС з синтезованою апертурою льного газопроводу 21, + інфракрасний радіометр 22, + лазерний газоТаким чином, запропонований авіаційний команалізатор (лідар) 23, + авіаційний фотоапарат плекс на основі крилевого безпілотного авіаносія, "АФА-39" 24 і т п) та власне системи автоматичпризначений для вирішення задач регулярного, ної ідентифікації відмов обладнання авіаносія та всесезонного, автоматичного, дистанційного діагдіагностичної апаратури 25 з підсистемою прийнностування технічного стану промислових об'єктів і яття рішення на зміну режиму польоту і відведення моніторингу навколишнього середовища Ефект авіаносія від об'єкта діагностики 26 Переднє кривід застосування запропонованого комплексу міс 12 11 51545 титься в істотному зменшенні матеріальних витрат 5 Патент РФ № 2067952, МКИ В 64 С 39/02 на виготовлення й експлуатацію комплексу, підАвиационный разведывательный комплекс вищенні регулярності та якості контрольних об/Гузняев Б В , Долинский С В, Шарапов В К - № стежень об'єктів діагностики та повному виклю92015246/11, Заявлено 22 12 92, Опубл 20 10 96, ченні ймовірності загибелі персоналу, що веде Бюл №29 діагностування 6 Вертолетный комплекс для контроля линейной части магистральных газопроводов и экоАналоги та прототипи логического мониторинга объектов нефтегазовой 1 (фирма "Rosen" ФРГ www Rosen Gerпромышленности / Филиппов П Г, Моисеев В Н , manv de) Пихтелев Р Н и др // Известия АН Российской 2 Панин С М Беспилотные летательные апФедерации, сер Энергетика, 1997 С 3 - 27 параты Спб, 1999 -132 с 3 Справочник "Джейн" по беспилотным лета7 Патент РФ № 2017138, МКИ G 01 N 21/61, тельным аппаратам Лондон, 2000 21/39 Способ обнаружения утечек газа из трубопроводов / Филиппов П Г , Моисеев В Н , Пихтелев 4 Патент РФ № 2015067, МКИ В 64 С 29/02 РН и др - № 4893893/25, Заявлено 27 12 90, Малогабаритная мобильная авиационная система Опубл 30 07 94, Бюл №14 /Колпакчиев ИН - № 5041536/23, Заявлено 06 04 92, Опубл 30 06 94, Бюл № 12 Фіг. І Варіанти складу АКДД (авіаційного комплексу дистанційної діагностики) 13 10_ ^ Фіг. 2. Загальний вигляд авіаносія АКДД 15 51545 н 16 І ; Ї , 17 51545 і і. і "05 с • ш с та ( Ї 1 " "6С « г і . ^ о а ч і т з і р / l c i t гів'л її - ОТ ч. С І І І " і -чн" v і -"Р гро., 18 ЧІ. (Н р ста І r vns К"ыу - ?aiZ 2Ш „в j - f c n , s » v t г{ у ^ р HOf Е -s Ж Ш ^ P N41-1 e « s < n Й Н О ( Ї ? '•рот'-т; і ї:ч-::ь: 8 Авіаное 1АКДП в гро^&Сі иэгносту^аннч сі ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 СНА