СОДЕРЖАНИЕ
1. Приборы ночного видения.
2. Многоцелевые мобильные
комплексы с дистанционно
пилотируемыми
летательными аппаратами
1. Приборы ночного видения
Приборы
ночного видения (далее ПНВ) предназначены для ведения наблюдения за объектами
в условиях малой освещенности. Область применения: наблюдение за жизнью
животных, охрана объектов в тёмное время суток, проведение спасательных,
поисковых, строительно-монтажных работ, туризм, управление транспортным
средством, скрытое наблюдение, поражение неосвещённых целей и т. д. ПНВ может
иметь однократное увеличение (если требуется правильная ориентация в
пространстве) либо может быть использован совместно с линзовым объективом, т.е.
служить биноклем (подзорной трубой). ПНВ так же может быть укомплектован ИК -
осветителем (дополнительный источник подсветки).
Требования
к ПНВ: обеспечение высокого качества изображения с равномерным разрешением по
всему полю зрения, достаточная яркость изображения, правильное распределение
яркости по области изображения, наличие автоматической регулировки яркости для
защиты от сильных засветок, достаточная дальность наблюдения, прочность, защита
от грязи и влаги, универсальность питания, удобство и простота эксплуатации прибора,
приемлемая стоимость.
Приведем общее описание ПНВ на
примере прибора ПНВ-10Т (см. рис. 1).
1 - псевдобинокуляр; 2 - обод;
3 - ремни оголовья; 4 - объектив;
5 - механизм регулировки окуляров по
базе глаз;
6 - кольцо диоптрийной установки;
7 - переключатель;
8 - встроенный ИК-осветитель;
9 - крышка объектива;
10 - механизм крепления;
11 - крепление ремней переноски;
12 - отсек источников питания;
13 - патрон осушки;
14 - наглазники;
15 - кронштейн;
16 - ручка фиксации;
17 - кнопка быстрого съема;
18 - кнопка откидывания;
19 - ремень фиксации на подбородке
Рис. 1 Общий вид
прибора
Изделие ПНВ-10Т,
представляющее собой очки ночного наблюдения водителя,
предназначено для выполнения экипажем бронетанковой техники (и других
транспортных средств) в темное время суток операций контрольного осмотра и
технического обслуживания техники, ее вождения, наблюдения объектов на
местности, а также чтений текстового материала, показаний
приборов бронемашины и работы с топографическими картами. Очки крепятся
на оголовье, которое фиксируется на голове с помощью специальных ремней. Очки
имеют однократное увеличение, для обеспечения нормальной пространственной
ориентации, и псевдобинокулярную конструкцию, которая позволяет существенно
снизить вес и стоимость очков. ПНВ обеспечивает изображение высокого качества,
равномерное по всему полю зрения, благодаря волоконно-оптической пластине
(«шайбе») на выходе электронно-оптического преобразователя III поколения. В
электронно-оптическом преобразователе (далее ЭОП) использован усилитель, встроенный
высоковольтный источник питания, автоматическая регулировка яркости и защита от
мощных источников засветки. Очки обеспечивают большие дальности действия при естественной
ночной освещенности без подсветки. При работе в «полной» темноте предусмотрена
система подсветки.
Для расширения
потребительских свойств прибор комплектуется оптической насадкой с увеличением
2,5х и мощным ИК осветителем, позволяющим значительно увеличить зону прямой
видимости прибора. При работе с текстовыми документами и топографическими
картами, а также при проведении ремонтных и инженерных работ в условиях, когда
освещенность недостаточна для работы в пассивном режиме, в изделии предусмотрено
использование встроенного ИК источника подсветки. Очки позволяют
изменять межзрачковое расстояние и фокусировать объектив ПНВ в достаточно
широком диапазоне.
Основные
технические характеристики прибора
Наименование технических данных
|
Значение
|
|
Ночные очки
|
Ночные очки с насадкой
|
|
Дальность опознавания ростовой фигуры при
естественной ночной освещённости лк,
м, не менее
|
200
|
300
|
|
Угол поля зрения,
градус
|
40
|
10
|
|
Увеличение изделия, крат
|
1,0
|
2,5
|
|
Фокусировка объектива на
резкость в пределах дальностей, м
|
0.25 - ¥
|
10 - ¥
|
|
Электрическое питание изделия:
|
автономный источник питания (аккумуляторные батареи
типа KRH 1 5/5 1 (2шт) или элементы питания типа АА R6
1,5 В (2 шт)), через
преобразователь напряжения низковольтный от бортовой сети постоянного тока
|
|
Время работы изделия до замены автономного источника
питания (без осветителя):
при положительных температурах до
50°С, ч, не менее
|
18
|
18
|
при отрицательных температурах до минус 50°С, ч, не
менее
|
4
|
4
|
|
Габариты изделия, мм, не более
|
|
|
|
Масса изделия, кг:
в рабочем положении
|
0.98
|
1.3
|
|
в сумке
|
1.5
|
1.8
|
|
В футляре
|
6.0
|
6.3
|
Изделие ПНВ-10Т
представляет собой пассивный прибор ночного наблюдения со встроенным ИК источником
подсветки (осветителем), построенный по псевдобинокулярной схеме: с одним
объективом, одним ЭОП и разводкой изображения с экрана ЭОП на два глаза
наблюдателя с помощью окуляра, выполненного в виде компактного бинокулярного
микроскопа, состоящего из коллиматорного объектива (устройство, позволяющее
получить пучок параллельных лучей), разделительной призмы и двух одинаковых телескопических
систем с окулярами. Принцип действия ночного прибора основан на усилении
яркости и преобразовании спектрального состава изображения наблюдаемых объектов
с помощью малогабаритного ЭОП.
Рис.2 Структурная
схема изделия ПНВ-10Т
(условные обозначения схемы: изделие
ЭПМ-53Г-В – тип ЭОП, ВИП – встроенный источник питания, ПНН – преобразователь
напряжения низковольтный)
1 - объектив; 2 - ЭОП (вакуумный блок изделия ЭПМ-53Г-В);
3 - коллиматорный объектив (лупа); 4 - разделительная призма;
5 - телескопическая
система; 6 - ВИП; 7 - автономный источник питания;
8 - УП; 9 - ПНН; 10 - кабель; 11 - переходник; 12 - насадка
(съемная)
Объектив 1 формирует
изображение объектов и местности на фотокатоде ЭОП 2. Усиленное по
яркости (ЭОП) и преобразованное по спектральному составу (люминофор) это
изображение воспроизводится на экране ЭОП и рассматривается наблюдателем через
окуляр изделия с помощью лупы коллиматора 3, разделительной призмы 4 и двух телескопических
систем 5, которые могут сдвигаться относительно призмы или раздвигаться в
зависимости от величины глазной базы наблюдателя. В конструкцию изделия ЭПМ-53Г-В
входят вакуумный блок и ВИП 6 , который имеет устройство автоматической
регулировки яркости (АРЯ) экрана (в зависимости от освещенности на местности)
и схему защиты ЭОП от световых перегрузок. Для обеспечения работы ВИП
и осветителя используется автономный источник питания 7 или
бортовая сеть транспортного средства.
Описание составных частей ПНВ
приведено на рис. 3.
1
- корпус ПНВ; 2 - окуляр
3 - оборачивающий объектив;
4 -
зеркало; 5 - коллиматор (лупа) с призмой; 6 - корпус ОНВ;
7 - ИК-подсветка; 8 - ЭОП; 9 - корпус объектива; 10 – объектив;
11 - крышка объектива
Рис.3 ПНВ в разобранном состоянии
Главным элементом прибора ночного видения является ЭОП. Действие
всех ЭОП основано на явлении внешнего фотоэффекта - эмиссии электронов в
вакуум из тонких слоев металла (фотокатода) под воздействием квантов излучения.
Вторично-эмиссионным
усилителем в ЭОП является микроканальная пластина (МКП). Этот элемент
представляет собой «сито» с регулярно расположенными каналами диаметром около
10 мкм и толщиной не более 1 мм. Число каналов равно числу элементов
изображения и имеет порядок 106. Обе поверхности МКП полируются и
металлизируются, между ними прикладывается напряжение в несколько сотен (или
тысяч) вольт. Принцип действия иллюстрирует рис. 4. Попадая в канал, электрон
испытывает соударения со стенкой и выбивает вторичные электроны. В тянущем
электрическом поле этот процесс многократно повторяется, позволяя получить
коэффициент усиления Nх104 раз. Для получения каналов МКП
используется разнородное по химическому составу оптическое волокно. После
получения шайбы сердцевины волокон растворяются в химических реактивах, образуя
множество микроканалов.
Рис. 4 Один канал МКП (схематично)
1
- фотокатод
2 - микроканальная пластина
3 – экран с люминофором
Рис.5 Конструкция
плоского ЭОП (значения напряжений могут отличаться от приведённых на рисунке)
Псевдобинокуляр ПНВ-10Т
представляет собой носимый наблюдательный прибор пассивного типа со встроенным
ИК источником местной подсветки, обеспечивающий возможность наблюдения объектов
и местности в ночное время за счет использования ЭОП. ПНВ-10Т (рис.3) имеет
модульную конструкцию, в основу которой положена схема вакуумного ЭОП. В
псевдобинокуляр встроен осветитель, представляющий собой самостоятельную
сборочную единицу, главными элементами которой являются ИК диод и линза, формирующая
энергетический пучок излучения. Питание ЭОП и ИК диода может осуществляться от
бортовой сети транспортного средства через ПНН.
В корпусе ПНВ имеется
патрон осушки. Он предназначен для поглощения влаги в случае её попадания во
внутреннюю полость псевдобинокуляра. Конструктивно патрон осушки состоит из
втулки, в которую насыпают силикагель-индикатор. Ненасыщенный силикагель имеет
синеватую окраску. По мере насыщения влагой окраска силикагеля меняется и при
полном насыщении имеет бледно-розовый или грязно-белый цвет. Состояние силикагеля
можно контролировать через смотровое стекло на боковой части ПНВ.
Оптическая насадка предназначена
для наблюдения удаленных объектов на местности и образует вместе с ночными
очками малогабаритный наблюдательный прибор с увеличением 2,5х. Конструктивно
представляет собой отдельную сборочную единицу: корпус с оптической системой из
линз.
Преобразователь
напряжения низковольтный (ПНН) предназначен для питания изделия от бортовой
сети транспортного средства, ПНН является стабилизированным источником питания,
который преобразует напряжение бортовой сети транспортного средства 12 В или 27
В (имеется переключатель режима питания) в постоянное напряжение 3 В, необходимое
для питания ПНВ. Электрическая схема ПНН представляет собой стабилизатор
напряжения, выполненный на базе интегральной микросхемы напряжение на выходе
которой регулируется настройке. Электрическая схема крепится винтами к
железному (теплоотводному) основанию и размещается в пластмассовом корпусе. ПНН
комплектуется кабелем и набором переходников.
ПНВ-10Т поставляется с
переходным устройством, предназначенным для работы с изделием при пониженных
температурах окружающего воздуха и применяется только при работе от автономного
источника питания (батареек). Батарейки размещаются в корпусе устройства,
которое крепится в кармане одежды. Тем самым достигается подогрев элементов
питания.
ПНВ-10Т комплектуется
зарядным устройством, предназначенным для зарядки аккумуляторных батарей от
бортовой сети транспортного средства 12 В или 27 В до 1.5 В.
Весь комплект ПНВ-10Т
размещается в стальном футляре, на крышке которого указывается наименование
изделия и его заводской номер.
2. Многоцелевые мобильные комплексы с дистанционно
пилотируемыми летательными аппаратами
Многоцелевые
мобильные комплексы, как правило, включают в себя несколько летательных
аппаратов, средства их транспортирования, запуска и посадки, средства радиосвязи
между наземными средствами и летательными аппаратами в полёте,
средства автоматизации для подготовки полётных заданий, средства хранения и
представления информации, средства контроля исправности и др.
Назначение.
Предназначен для ведения визуальной
разведки в любое время суток в интересах различных силовых структур с целью
обеспечения поиска, обнаружения, распознавания, определения координат объектов
в режиме реального времени на дальностях до 70 км от наземного пункта
управления.
Преимущества.
·
комплекс
обеспечивает полный цикл разведки наземных объектов;
·
круглосуточный
поиск, распознавание и определение координат наземных объектов;
·
высокая точность
проводки по маршруту;
·
сменные целевые
нагрузки;
·
запуск летательного
аппарата может осуществляться пневматической катапультой;
·
посадка аппаратов
на парашюте;
·
возможно
использование двух ДПЛА, действующих автономно по программе или по командам
оператора;
·
для
радиотехнической и химической разведки, ретрансляции и решения других задач в
интересах различных силовых структур на борту ДПЛА может устанавливаться любое
специальное оборудование массой до 14,5 кг;
·
отсутствуют
специальные квалификационные требования к обучаемому персоналу комплекса;
·
высокие
экономические показатели.
Конкретно, к основным решениям архитектоники
разведывательных беспилотных комплексов относятся:
|
Решение
|
Возможные варианты
|
|
Выбор
способа базирования комплекса
|
1)
аэродромное базирование
2)
мобильное базирование
3)
стационарное базирование
|
|
Обоснование
дальности (глубины) действия комплекса
|
1)
ближняя тактическая глубина (~ до 10 км)
2)
тактическая глубина (~ до 50 км)
3)
оперативная глубина (более 50 км)
|
|
Обоснование
способа разведки
|
1)
разведка в реальном масштабе времени
2)
разведка с последующей доставкой отснятого материала
|
|
Обоснование
ожидаемой массы летательного аппарата
|
Континуум
вариантов. Масса летательного аппарата является его основной
лётно-технической характеристикой и во многом определяет всю архитектонику
комплекса.
Кроме
того, видимо, существует технико-экономическая константа «стоимость
одного килограмма лётной массы». Эта константа имеет порядок нескольких тысяч
долларов
|
|
Выбор
способа старта летательного аппарата
|
1)
старт по-самолётному
2)
катапультный старт (в том числе, старт с руки)
|
|
Выбор
способа посадки летательного аппарата
|
1)
посадка по-самолётному
2)
парашютная посадка
|
|
Выбор
способа размещения комплекса на автомобилях
|
1)
контейнерное размещение
2)
размещение на специальных автомобилях (бронетехнике)
|
Перечисленные решения по
архитектонике являются основными и должны быть приняты в самом начале на основе
удовлетворяемой общественной потребности и уровня располагаемых технических
возможностей. Эти решения в будущем могут быть пересмотрены и уточнены, а также
наверняка повлекут за собой архитектонические решения более низких уровней,
например, решение о способе радиосвязи с ДПЛА (прямая радиосвязь, ретрансляция
сигналов через другой летательный аппарат или спутник) и др.
Безусловно, поскольку комплекс ДПЛА
является существенно радиотехнической системой, то к архитектонике относятся и
решения, определяющие распределение потребного энергетического потенциала
радиолиний комплекса по цепочкам «мощность передатчика/усиление передающей антенны/усиление
приёмной антенны/чувствительность приёмника». Распределение обязанностей среди
членов боевого расчёта, распределение основных функций между программами и аппаратурой,
между техникой и человеком, между "бортом" и "землёй" - это
тоже архитектоника.
В общем, к архитектонике относится
всё, что определяет сочетание различных элементов комплекса и их
взаимодействие при работе комплекса в реальных условиях. Архитектоника – это во
многом эстетическое понятие. Именно она определяет «интеллектуальную красоту»
беспилотного комплекса как продукта человеческой мысли.
В состав комплекса (на примере
Комплекс ДПЛА «Типчак».
входят:
1)
собственно
ДПЛА «Типчак» (6 штук);
2)
транспортно-пусковая
машина (ТПМ) на шасси грузового автомобиля повышенной проходимости КамАЗ;
3)
машина
технического обслуживания на шасси грузового автомобиля повышенной проходимости
КамАЗ;
4)
операторская
машина на шасси грузового автомобиля повышенной проходимости КамАЗ;
5)
машина
с приемопередающей аппаратурой с антенно-мачтовым устройством на шасси
грузового автомобиля повышенной проходимости КамАЗ;
6)
для
связи комплекса «Типчак» с автоматизированной системой управления
войсками привлекается комплекс средств автоматизации на полуприцепе-фургоне с седельным
тягачом повышенной проходимости МАЗ.
ДПЛА «Типчак» оснащен немецким
поршневым двигателем мощностью 13 л.с., имеет стартовую массу не более 50 кг,
диапазон рабочих высот - от 200 до 3000 м, скорость полета - от 90 до 200 км/ч,
массу специального оборудования на борту - до 14,5 кг.
В состав специального оборудования
входит, в частности, двухспектральная широкозахватная видеокамера, которая
позволяет производить съемки в видимом и инфракрасном диапазонах.
Сведения о дальности действия
комплекса рознятся от 40 до 70 км. Вторая цифра является, вероятно,
конкурентной, чтобы «Типчак» не уступал по дальности комплексу ДПЛА
ГрАНТ. Безусловно, в комплексе «Типчак» может быть обеспечена радиотехническая
дальность 70 км, но не известно, достаточна ли продолжительность полёта ДПЛА
«Типчак» для практического обеспечения дальности действия комплекса 70 км с
учётом времени полёта в обе стороны и нахождения ДПЛА в районе
цели.
Комплекс на основе БЛА «Аист»
(«Юлия-Э»). НПО «Вега» (Московский НИИ «Кулон»).
Этот комплекс аэродромного
базирования. Сам летательный аппарат в макете под названием ДПЛА «Юлия-Э» ранее
позиционировался как составная часть комплекса «Строй-ПД». НИИ «Кулон» – alma
mater отечественных комплексов ДПЛА – тем самым демонстрирует, что комплекс –
это самоценная сущность, а летательные аппараты, даже столь различные, как ДПЛА
«Пчела» и ДПЛА «Юлия-Э» («Аист») могут входить в один и тот же комплекс.
С точки зрения применения комплекса
на основе БЛА «Аист» для контроля трубопроводов следует отметить следующее:
1)
аэродромное
базирование ограничивает ареал применения комплекса, так как аэродромы есть не
везде;
2)
вряд
ли обоснована разведка трубопроводов в реальном масштабе времени, поскольку
объём информации, поставляемой с такого беспилотника, слишком велик и потребует
постоянного дежурства немалого расчёта дешифровщиков на земле. Без автоматизации
обработки разведывательной информации комплекс будет работать вхолостую;
3)
летательный
аппарат слишком дорог по сравнению с современными малыми ДПЛА типа ГрАНТ, и
амортизационные расходы могут стать ограничителем в конкуренции комплекса с
пилотируемой авиацией. Не следует забывать и про то, что аварийность
беспилотной техники гораздо выше, чем пилотируемой.
Обратимся к американскому
опыту. При создании «Предатора» во главу
угла была поставлена его надёжность. Для этого американские инженеры отказались
от не апробированных новинок, а использовали существующие элементы пилотируемых
самолётов, включая двигатель, рулевые машинки и шасси. Справедливо считается,
что «Предатор» -- это первый успешный проект США в области беспилотной авиации
за десятилетия. Но, тем не менее, половина из 60..70 самолётов, выпущенных в
период 1995..2002 гг., разбилась, в основном по техническим причинам.
Комплекс ЗАО «Транзас» на
основе ДПЛА «Дозор-2»
Этот комплекс интересен
как «чёрт из машины». Реальные комплексы ДПЛА создаются годами и даже
десятилетиями (см. пример «Типчака»). Первое заметное для интересующейся
публики появление комплекса ДПЛА «Дозор-2», да и самой фирмы ЗАО «Транзас»
состоялось полгода назад на МАКС-2007 и знаменовалось периодическими заявлениями
по выставочной громкоговорящей сети, что, дескать, явилась такая фирма «Транзас»,
которая впервые в России создала автоматически летающий самолёт. Многие удивлялись.
Ближайшее рассмотрение
комплекса выявило, что он создан на основе известного ДПЛА конструктора
А.Ю.Попова (г.Казань). Ранее этот ДПЛА входил в комплекс "Кулон-2"
одноименной фирмы и представлялся как отдельно, так и в составе комплекса.
UVS-Tech-2008 комплекс на
основе ДПЛА "Дозор-2" разработки ЗАО "Транзас" содержит в
своём составе:
1) мобильный центр
приема, обработки и передачи информации;
2) три БПЛА, которые в
походном положении размещаются в специальных контейнерах;
3) запасные части и
инструменты.
Весь комплекс размещен на
базе автомобиля повышенной проходимости типа LAND ROVER DEFENDER 110.
Для нашего обзора
комплекс ЗАО "Транзас" интересен как пример неудачной архитектоники.
На первый вопрос
архитектоники о способе базирования комплекса разработчиками не дано ясного
ответа. Если это комплекс мобильного базирования, на что указывают автомобиль
повышенной проходимости и контейнеры для ДПЛА, то при чём тут колёсное шасси
ДПЛА? Взлёт и посадка ДПЛА с использованием колёсного шасси однозначно требуют
подготовленной площадки. Это реальность, а она сурова, и никакими рассуждениями
об использовании лужаек и автомобильных шоссе её не уговорить. На мягком грунте
колёсное шасси при посадке будет работать как плуг и, скорее всего, будет
вырвано из ДПЛА. При посадке на автомобильное шоссе (если удалось перекрыть
движение по нему) ДПЛА неизбежно съедет в кювет, так как автомобильные шоссе
строятся покатыми к обочинам. Это делается для стока дождевых вод.
Способ базирования
обсуждаемого комплекса приходится описать как аэродромное базирование с
возможностью миграции комплекса на другие аэродромы на автомобиле
"Ландровер". По сравнению с предыдущим вариантом комплекса
("Кулон-2") произошла утрата качества. Причиной этого явился отказ от
транспортно-пусковой установки (ТПУ).
Неясна архитектоника
комплекса ЗАО "Транзас" в процессе предстартовой подготовки ДПЛА. В
комплексе "Кулон-2" двигатель ДПЛА запускался при помощи стартёра,
смонтированного на ТПУ (см. фото выше). Удобство подводки стартёра обеспечивала
обратная V-образность хвостового оперения ДПЛА. Сейчас разработчики комплекса
предлагают запуск двигателя от руки или ручным электростартёром. Оба варианта
сомнительны. Первый не обеспечивает надёжности запуска двигателя, второй --
безопасности оператора. Проблема усугубляется отказом от обратной V-образности
хвостового оперения. В результате область доступа к двигателю оказалась
заключённой в рамку, образованную горизонтальным хвостовым оперением и
хвостовыми балками (см. фото ниже). Можно рекомендовать разработчикам запускать
двигатель верёвочным стартёром так, как это делают на простых моторных лодках и
на бензопилах. Способ неэстетичный, но эффективный.