В МАИ разработали арктический беспилотный автожир

Самолет будет изучать атмосферу и ледовую обстановку

Уникальный для России беспилотный летательный аппарат (БПЛА) «Цимлянин», спроектированный специалистами Московского авиационного института и Института физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН, прошёл лётные испытания. Как сообщает пресс-служба МАИ, аппарат предназначен для метеорологических исследований и мониторинга погоды в арктических широтах.

«Новый беспилотник позволит исследовать турбулентную структуру пограничного слоя атмосферы — нижней части газовой оболочки нашей планеты. В перспективе разработка может быть использована для создания сети метеорологического мониторинга в Арктике на базе БПЛА, а также оперативного отслеживания и прогнозирования ледовой обстановки вдоль Северного морского пути и в акваториях северных портов России», – уточнили в университете.

Летающий синоптик

Использование БПЛА в метеорологии обусловлено их экономичностью и простотой применения. Данные аэрологического зондирования на разных высотах, получаемые с беспилотников, предоставляют существенно более полную информацию исследователям, чем точечные наблюдения на метеорологических станциях. Помимо прочего, использование управляемых аппаратов позволяет увеличить частоту и расширить зону измерений.

Отмечается, что использование беспилотников в труднодоступных районах, где немногочисленные метеорологические и аэрологические станции располагаются на большом расстоянии друг от друга, представляется особенно актуальным. К примеру, именно такая проблема существует сейчас в Арктике, где точность прогноза погоды существенно ниже, чем в средних широтах.

Освоение Арктики набирает темп, и потому как никогда прежде требует повышения надёжности прогнозов погоды, особенно, таких опасных явлений, как штормовое волнение, порывистость ветра, облачность, оледенение, осадки. Под эту специфическую задачу и создавался беспилотный аппарат самолётного типа «Цимлянин», внешне схожий с самолетами эпохи освоения Севморпути.

— Основное назначение аппарата «Цимлянин» — измерение с высокой частотой влажности, температуры и определённых параметров ветра на разных высотах в пределах 1,5 км от поверхности земли или морского льда — так называемой подстилающей поверхности, — рассказал руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН Дмитрий Чечин, слова которого приводит пресс-служба МАИ. — Уникальной является возможность исследования с помощью беспилотника перестройки турбулентности на границе различных областей подстилающей поверхности, например суши и воды, леса и поля, воды и льда.

Не мышонок, не лягушка

Впервые построенный по двухбалочной схеме аппарат был испытан на полигоне Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН в Цимлянске — именно там он и получил свое название. Он представляет собой беспилотный автожир, то есть аппарат вертикального взлёта и посадки, которые осуществляются как у коптера или вертолета — за счёт работы четырёх подъёмных винтов. Сам же основной полёт происходит в самолётном режиме, и обеспечивается работой лишь одного толкающего винта. Такая конструкция «Цимлянина» была разработана специалистами центра компетенций «Беспилотные летательные аппараты» МАИ.

— «Гибридная» схема аппарата была выбрана из-за нескольких факторов, — говорит заместитель директора центра «Беспилотные летательные аппараты» МАИ Максим Калягин. — В первую очередь, её преимущество заключается в мягком и контролируемом режиме взлёта и посадки, что снижает риск повреждения дорогостоящей аппаратуры на борту. «Цимлянин» не требует специальных взлётно-посадочных площадок, что облегчает его использование в условиях Арктики. Кроме того, при стандартной коптерной схеме вращающиеся винты создают возмущения воздушных потоков, что влияет на показания датчиков. «Гибридная» схема практически лишена этого недостатка.

Размах крыла «Цимлянина» составляет 2,4 м, масса полезной нагрузки — до 1,5 кг, крейсерская скорость — до 20 м/с, а продолжительность полёта превышает 60 мин.

«Аппарат оборудован автопилотом и может выполнять полёт по заранее заданному маршруту. Некоторые из метеорологических приборов, установленных на его борту, являются уникальными и разработаны специально для данного беспилотника», – сообщают разработчики автожира.

Однако не только авиастроители из МАИ отметились в этом перспективном проекте. Электронную «начинку», позволяющую получать, обрабатывать и запоминать информацию с датчиков, передавая её в реальном времени на наземные пункты мониторинга, разработали под руководством доцента кафедры 704 «Информационно-управляющие комплексы летательных аппаратов» МАИ Николая Бодункова.

«Цимлянин» учится работать

«Сейчас исследователи проводят эксперименты по сбору информации с помощью беспилотника и передаче её на наземные пункты, а также занимаются изучением энергообмена над полыньями и разводьями, которые образуются на полях морского льда. В дальнейшем планируется разработка математической модели и программного обеспечения, повышающих точность метеорологического прогнозирования в Арктике», – рассказали в МАИ.

Как отмечается, следующим этапом станет создание пилотной зоны метеорологического мониторинга в арктических условиях с помощью БПЛА. Создатели «Цимлянина» предполагают, что использование подобных «летающих метеостанций» позволит повысить точность прогнозирования различных погодных явлений в Арктике на 10%, что увеличит безопасность как мореплавания, так и авиационных перелётов в регионе.