Реферат: Дистанционно-пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА) "Пчела-1Т"

1) 1) Гиростабилизированная кадровая телевизионная камера с 10-кратным вариофокальным объективом, управляемая в пределах ±175 градусов по курсу (азимуту) и +5.. –65 градусов по тангажу (углу места)

2) 2) Строчный инфракрасный сканер диапазона 8..14 мкм с углом захвата 120 градусов

В целевую нагрузку входит широкополосный передатчик с антенной

Порядок погрешности измерения координат цели (СКО), м Сотни метров (основной источник погрешности – измерение азимута ДПЛА с НПДУ, СКО 0,5 градуса) Дальность (радиус) действия комплекса, км 50,0 (при прямой радиовидимости)

Характеристика	Значение
Продолжительность полёта ДПЛА, час	2,0
Диапазон высот применения ДПЛА, м	100..2500
Воздушная скорость полёта ДПЛА, км/час	140
Стартовая масса ДПЛА, кг, не более	140
Двигатель ДПЛА	П-032, двухтактный, двухцилиндровый оппозитный, мощностью 32 л.с.
Оптическая и акустическая заметность ДПЛА	·  дальность обнаружения невооруженным глазом – 3,0 км ·  дальность обнаружения по шуму – 3,0 км
Способ старта ДПЛА	Катапультный, с использованием двух одноразовых пороховых ускорителей
Способ посадки ДПЛА	Парашютно-амортизационный, повторная укладка парашюта требует специального оборудования для сушки и прессовки
Кратность применения ДПЛА, раз	5

Фото 1. Рис.1. Укрупнённая структурная схема системы управления ДПЛА "Пчела" в комплексе "Строй-П" первого поколения (1982 год)

Способ управления ДПЛА

Начнём с бортового оборудования, существенного для управления. Это следующие приборы:

· бортовой вычислитель, информационный центр ДПЛА

· курсогировертикаль, измеряющая косинус и синус магнитного курса, а также тангаж и крен ДПЛА

· баровысотомер, измеряющий барометрическую высоту полёта ДПЛА

· приёмник ККУ (командного канала управления) и синхронизированный с ним (для возможности измерения дальности) передатчик РКМ (радиокоординатометрирования) с ненаправленными антеннами.

Наземное оборудование:

· направленная следящая антенна с приёмником РКМ для измерения дальности и азимута ДПЛА

· передатчик ККУ (антенна слабонаправленная)

· пульт оператора.

Для простоты из схемы исключено всё оборудование, несущественное для управления ДПЛА, такое, например, как шифраторы, дешифраторы, кодеры и декодеры радиоканалов.

Подробнее о бортовом вычислителе. Это не ЭВМ, а жёсткая аналого-цифровая схема, выполняющая определённые операции с поступающими цифровыми и аналоговыми сигналами. Например, управление высотой полёта бортовой вычислитель производит, управляя сектором газа и рулём высоты. Бортовой вычислитель отклоняет сектор газа от положения номинала (довольно условного) в ту или иную сторону, пропорционально разнице заданной и измеренной баровысотомером высот. Руль высоты отклоняется бортовым вычислителем от нейтрального положения пропорционально измеренному углу тангажа. Элероны отклоняются пропорционально измеренному крену в сторону парирования крена ("Пчела" не управлялась креном в разворотах).

Интересно реализовано поддержание заданного курса. В качестве магнитного компаса применены два магнитных зонда на пермаллое. Зонды размещены на гиростабилизированной горизонтальной площадке внутри курсогировертикали. Один из зондов ориентирован вдоль продольной оси ДПЛА, второй - перпендикулярно к первому в горизонтальной плоскости. Легко видеть, что проекция магнитного поля на первый зонд пропорциональна косинусу, а на второй - синусу магнитного курса ДПЛА. Оператор задаёт курс лимбом на пульте. Датчик поворота лимба тоже синусно-косинусный. Синус и косинус заданного курса передаются по ККУ на борт ДПЛА, где в бортовом вычислителе вырабатывается управление ДПЛА по курсу Ф:

u=sinФ_изм *cosФ_зад - cosФ_изм *sinФ_зад .

Очевидно, что это управление при малых отклонениях курса ДПЛА от заданного равно

u==sin(Ф_изм -Ф_зад ) ~=Ф_изм -Ф_зад .

Бортовой вычислитель отклоняет руль направления ДПЛА пропорционально вычисленному управлению u. Алгоритм замечателен тем, что правильно работает при любых отклонениях курса ДПЛА от заданного, кроме теоретически возможного, но неустойчивого состояния, когда ДПЛА летит строго противоположно заданному курсу (теоретически в этом случае вырабатывается нулевое управление). Это свойство алгоритма позволило не реализовывать в бортовом вычислителе логические процедуры анализа курса по четвертям тригонометрического круга.

Как работает боевой расчёт комплекса в части управления ДПЛА? ДПЛА и два пороховых ускорителя устанавливают на каретку пусковой установки (наземный пункт дистанционного управления (НПДУ) комплекса выполнен на шасси десантного бронетранспортёра БТР-Д в виде единой интегрированной станции пуска, управления и разведки). Оператор выполняет рутинные действия по предстартовой подготовке ДПЛА, которая заключается в контроле параметров исправности ДПЛА и в запуске маршевого поршневого двигателя. После удовлетворительного результата предстартовой подготовки оператор нажимает кнопку "Пуск", которая инициирует пороховые ускорители. ДПЛА на каретке под действием реактивной струи разгоняется, в конце разгона каретка с догорающими пороховиками останавливается механическим тормозом, а ДПЛА в соответствии с первым законом Ньютона уходит в полёт.

Первые 15 секунд полёта -- газ максимальный, руль высоты -- неподвижно в стартовом положении, управление осуществляется только по поддержанию нулевого крена ДПЛА. По истечении этого времени ДПЛА принимает текущий курс в качестве заданного и продолжает набор высоты до заданной (обычно 400 метров). На это уходит 2..3 минуты. Оператор после нажатия кнопки "Пуск" никаких действий по управлению ДПЛА не производит.

После набора заданной высоты штурман (второй член боевого расчёта) лимбом на пульте устанавливает заданный курс ДПЛА на цель, которая может быть удалена на расстояние до 50 км. Заданный курс поступает по командному каналу управления в бортовой вычислитель ДПЛА и отрабатывается, как описано выше. Штурман, наблюдая показания индикаторов дальности и азимута, отмечает на карте путь ДПЛА. Через некоторое время (около 5 минут) штурман вычисляет и вносит в заданный курс поправку на ветер и погрешности измерения курса. Как правило, после этого боевой расчёт освобождается от необходимости выполнять какие-либо действия по управлению ДПЛА до приближения ДПЛА к цели. Более того, на расчётное время полёта к цели можно даже выключить радиоканалы, хотя на практике этого никогда не делали.

Как видно из приведённого типового сценария вывода ДПЛА к цели, никакого "непрерыного управления" и "непрерывного информационного контакта" с ДПЛА не требуется. Высочайшая степень автоматизации, достигнутая простейшими техническими средствами.

Настоящая работа начинается для боевого расчёта при приближении ДПЛА к цели. Штурман оценивает накопившуюся погрешность вывода ДПЛА на заданную цель и вносит поправку в заданный курс. Оператор включает ТВ передатчик на борту ДПЛА и начинает наблюдение местности и поиск цели (ТВ оборудование на рис.1 не показано ради упрощения рисунка). Штурман помогает оператору, подсказывая ожидаемые ориентиры, и участвует в обнаружении и распознавании цели (известный "эффект коллективного распознавания"). После обнаружения и распознавания цели оператор наблюдает её элементы, штурман рассчитывает заданный курс повторного захода и при удалении ДПЛА от цели на необходимое для разворота расстояние устанавливает его...