Привязные аэростаты и их применение. Применение аэростатов в интересах обеспечения военной связи Привязные аэростаты и их применение
HTML clipboard
Привязные аэростаты и их применение
Полковник Н. Мехоношин
Привязные аэростаты применяются в военных целях с конца XVIII века. Сначала они использовались для наблюдения за полем боя и передвижениями войск в районе боевых действий, а в дальнейшем и для корректировки огня артиллерии. Во время второй мировой войны такие аэростаты служили главным образом в качестве средств воздушного заграждения для обороны от низколетящих самолетов. Особенно широко они применялись в ПВО Великобритании, где поднимались на стальном привязном тросе на высоту до 1000 м, даже легкого столкновения с тросом было достаточно, чтобы вывести самолет из строя,
В ходе агрессивной войны во Вьетнаме американцы на привязных аэростатах поднимали в воздух радиоретрансляционные станции с целью облегчения связи между командными пунктами и передовыми подразделениями сухопутных войск. Применялись два типа аэростатов: объемом оболочки 150 м3 с трехкилевым хвостовым оперением и объемом 170 м3 с крестообразным хвостовым оперением. Аэростаты с радиоретрансляционными станциями поднимались на высоту почти 300 м, что позволяло передавать принимаемые из-за холмов радиосообщения на дальность до 35 км. Аэростаты с объемом 150м3 использовались также для предупреждения своих войск о проникновении противника. Для этой цели на находящемся на небольшой высоте аэростате устанавливались высокочувствительный микрофон и радиопередатчик, с помощью которых подслушивались разговоры и команды проникающего в джунгли противника и передавались сигналы предупреждения своим войскам.
Опыт использования привязных аэростатов в войне в Юго-Восточной Азии пробудил заинтересованность государственных органов США и промышленности в дальнейшем совершенствовании их конструкции и оборудования. Так, в 1968 году лабораторией полигонных измерений космического центра имени Кеннеди начала осуществляться специальная программа НИОКР по привязным аэростатам, в рамках которой была разработана и испытана серия аэростатов BJ (по начальным буквам имен конструкторов) с объемом оболочек 600-2500 м3. На тандемной связке из двух аэростатов этой серии был осуществлен рекордный для того времени подъем на высоту 4000 м верхнего аэростата и на 3000 м - нижнего. В 1968-1972 годах министерством обороны США проводились работы по привязным аэростатам. В их ходе было построено более 50 аэростатов типа «Фэмили-2» с объемом оболочек 5600 м3 - более 11000 м3. Они использовались для решения различных военных и коммерческих задач, включая ретрансляцию радиопередач, радиолокационное наблюдение, радио- и радиотехническую разведку.
Дальнейшее развитие привязных аэростатов в США шло в направлении повышения массы полезной нагрузки и подъема ее на большую высоту. А это прямо связано с увеличением объема оболочки аэростата, поскольку 1 м 3 несущего газа гелия может поднимать только 1 кг массы, включая массу конструкции и полезной нагрузки аэростата. Некоторое увеличение полезной нагрузки осуществлялось путем облегчения конструкции благодаря изготовлению ее из более легких и прочных материалов. Кроме того, совершенствовалась и аппаратура, входящая в полезную нагрузку, - снижалась ее масса и улучшались характеристики. Привязные аэростаты продемонстрировали возможность их успешной эксплуатации на высотах порядка 5500 м. За последние 10 лет в развитие привязных аэростатов для военных и коммерческих целей в США было вложено более 300 млн. долларов и, по оценке иностранной прессы, свыше 400 млн. долларов израсходовано на сооружение и оборудование для их эксплуатации в различных районах земного шара.
В последние годы американские специалисты стали уделять внимание привязным аэростатам относительно небольших размеров, создаваемым на базе аэростатов типа «Фэмили-2». После 1981 года было разработано и изготовлено восемь систем аэростатов с объемом оболочки около 700 м3 и пять систем с объемом оболочки порядка 1500 м3. Большинство из них было развернуто на надводных кораблях длиной 40-70 м, а несколько - на мобильных наземных установках. Все они, за исключением одной аэростатной системы, несли в качестве полезной нагрузки обзорные РЛС и использовались для различных военных и коммерческих целей, включая борьбу с контрабандой наркотиков. Одна из систем применялась для развертывания антенны длинноволновой радиостанции, в качестве которой служил привязной трос. Аэростат с места хранения транспортировался в пункт подъема, швартовался, наполнялся гелием, поднимался на высоту 900 м и приводился в готовность для радиопередач на длинных волнах. Эта операция выполнялась за 5 ч.
Основными поставщиками привязных аэростатов в США являются фирмы ILC Dover, RCA и ТСОМ (филиал фирмы «Вестингауз»).
Фирма ILC Dover выпускает стандартные привязные аэростаты с объемом оболочки до 7000 м3 следующих типов.
Аэростаты серии SSP (Stable Sensor Platform) разработаны на базе аэростата «Фэмили-207» и имеют оболочку с объемом 85 - 1070 м3. У типичного аэростата этой серии SSP-6000 оболочка эллиптической формы с трехкилевым оперением. Максимальный объем заполняемой гелием оболочки 170 м 3, объем баллонета с воздухом 28 м3. Для регулировки давления в оболочке в зависимости от подъема или снижения, температуры наружного воздуха и других факторов на аэростате установлен нагнетатель, работающий от электрической батареи, и автоматический клапан регулировки давления. Максимальная высота подъема аэростата 1500 м, допустимая скорость ветра до 80 км/ч.
| Рис. 1. Привязной аэростат 25М системы STARS американской фирмы ТСОМ |
|
| Рис. 2. Привязной аэростат 365В,Н (Mk7-S) в варианте LASS |
|
| Рис. 3. Английский привязной аэростат «Снайнет» пассивной системы ПВО «Рэмпарт» |
Аэростат с объемом оболочки 7000 м3 создан для ВВС США и предназначен для радиолокационного наблюдения. Оболочка аэростата эллиптической формы, с крестообразным хвостовым оперением.
Длина оболочки 53,3 м, максимальный диаметр 17,3 м. Внутри ее размещен баллонет объемом до 3000 м3. Аэростат может поднимать полезную нагрузку массой 450 кг на высоту около 3600 м. Одним из вариантов полезной нагрузки является радиолокационная станция AN/DPS-5, способная обнаруживать с высоты 3000 м низколетящие (на высоте 30 м) цели с эффективной площадью рассеяния 5 м2 на дальностях до 280 км.
Фирма RCA выпускает привязные аэростаты с объемом оболочки 1300- 7000 м3, используемые как носители радиолокационных, электронно-оптических и акустических датчиков. Ниже приводятся данные о типичных стандартных привязных аэростатах фирмы RCA.
Аэростат с объемом оболочки 1586 м3 предназначен для развертывания на судах длиной порядка 60 м. Оболочка имеет длину 33г4 м, максимальный диаметр 5,56 м. Внутри ее размещен баллонет объемом 453 м3. Полезная нагрузка аэростата включает модифицированную РЛС AN/APS-128J, способную обнаруживать с рабочей высоты 760 М морские цели на дальностях до 110 км. Привязной трос аэростата рассчитан на усилие на разрыв до 6350 кг. По электрическому кабелю в тросе может передаваться электроэнергия для питания РЛС и другого оборудования с мощностью до 8 кВ А.
Аэростат с объемом оболочки 7000 м3 представляет собой модифицированный аэростат фирмы ILS Dover и используется для радиолокационного наблюдения. На нем устанавливается обзорная РЛС AN/DPS-5 и вспомогательная аппаратура AN/APX-76 системы опознавания с дальностью действия до 460 км. Аэростат может применяться как со стационарных, так и с мобильных наземных установок.
Фирма ТСОМ изготавливает оболочки аэростатов из слоев ткани тедлар, майлар и дакрон, склеенных полиэфирной смолой, что обеспечивает при небольшой удельной массе высокую прочность и стойкость по отношению к погодным условиям, Привязные тросы изготавливаются из синтетического материала кевлар-29. Внутри тросов содержится электропроводка для питания аппаратуры на аэростате. Выпускаемые тросы имеют прочность на разрыв от 5000 кг (для небольших аэростатов) до 30 000 кг (для крупных) с суммарной мощностью потребляемой электроэнергии 3,5 - 31,5 кВт. Наибольшее распространение получили следующие аэростаты этой фирмы.
Аэростат 25М системы STARS (Small Tethered Aerostat Relocatable System)
«Литтон») либо AN/APG-66 («Вестингауз»). При высоте подъема аэростата 750 м
дальность действия РЛС по морским целям составляет 110 км. Аэростат системы
STARS может эксплуатироваться при горизонтальном ветре до 90 км/ч и при порывах
ветра до 130 км/ч. Заполненный гелием, он способен находиться в воздухе
непрерывно в течение двух недель, после чего требуется спустить его, пополнить
гелием и провести техническое обслуживание радиоэлектронной аппаратуры.
имеет оболочку объемом 700 м3, длину 25 м и максимальный диаметр 8 м. Несущий
газ гелий, трехкилевое хвостовое оперение и хвостовой конус оболочки наполняются
воздухом. Баллонет максимальным объемом 200 м3, заполняемый воздухом для
регулировки давления несущего газа, образуется нижней поверхностью оболочки и
гибкой диафрагмой, отделяющей воздух баллонета от гелия, находящегося в основном
объеме оболочки. Полезная нагрузка аэростата массой 125 кг, размещаемая в
обтекателе под нижней частью оболочки, может включать французскую
радиолокационную станцию LMT для наблюдения за полем боя или американские
обзорные РЛС 504 (фирмы
Система STARS развертывается на судах малого водоизмещения или на мобильных наземных установках, размещаемых на одном либо двух прицепах (рис. 1). Развернутая на судах система STARS успешно применялась за Северным полярным кругом в море Бофорта, а также на юге в Карибском море.
Аэростат 365В/Н (Mk7-S) имеет оболочку объемом 11 640 м 3, длиной 59,2 м и максимальным диаметром 17,3 м. Крестообразное хвостовое оперение и основной объем оболочки заполняются гелием. Баллонет с воздухом для регулировки давления в оболочке имеет объем 5300 - 6300 м3. Оболочка аэростата изготавливается из тех же материалов, что и аэростата системы STARS. Общая масса аэростата 365В/Н 5200 кг, в том числе масса полезной нагрузки 1800 кг. В качестве ее используется аппаратура радио- и радиотехнической разведки, радиолокационная станция и аппаратура передачи данных. РЛС AN/TPS-63, которая может устанавливаться на аэростате, обеспечивает с высоты 3000 м обнаружение низколетящих целей на дальностях до 280 км. Рабочая высота подъема аэростата 3000 - 4500 м в зависимости от варианта. Он эксплуатируется на наземной установке с монорельсовым путем по окружности (радиус 30 м), позволяющей ориентировать аэростат по ветру. Привязная система рассчитана на скорость ветра у земли до 160 км/ч.
Вариант аэростата под обозначением LASS (Low Altitude Surveillance System, рис. 2) эксплуатируется в интересах таможенной службы США на Багамских о-вах. Этот же вариант аэростата с РЛС AN/TPS-63 в 1986 году демонстрировался в Саудовской Аравии в качестве дополнения и резервирования самолетов дальнего радиолокационного обнаружения и управления Е-ЗА системы АВАКС.
Дальнейшее развитие привязных аэростатов в США намечается вести в направлении увеличения высоты их подъема (7500- 9000 м). Для подъема необходимой полезной нагрузки на эти высоты потребуется оболочка аэростата объемом около 28 000 м3. Планируется также создать более легкие и прочные материалы для оболочки и привязного троса и усовершенствовать конструкцию Самой оболочки.
В Великобритании продолжаются работы над привязными аэростатами, используемыми в качестве средств воздушного заграждения. В частности, фирм а «Уоллоп индастриз» разработала систему пассивной ПВО «Рэмпарт» с привязными аэростатами «Скайнет» (рис. 3). В этой системе аэростаты совместно с дымообразующими приборами, противорадиолокационными отражателями и ИК ловушками поднимаются на привязном тросе из кевлара на высоту порядка 1000 м. Привязной трос служит также и для повреждений низколетящих самолетов.
Английская фирма «Эрборн индастриз» создала аэростатную систему первоначальной подготовки парашютистов, использующую для подъема парашютистов на высоту привязной аэростат. В состав системы входят собственно аэростат с максимальным объемом оболочки 1510 м3, гондола, в которой размещаются шесть парашютистов и инструктор, стальной привязной трос, грузовой автомобиль с гидравлической лебедкой, приводимой от дизельного двигателя мощностью 115 Л. с. Гондола с парашютистами может быть поднята аэростатом на любую высоту, допускаемую 1500-м привязным тросом, однако стандартная высота подъема при тренировках составляет 300 м. Цикл подъема аэростата на эту высоту, прыжков шести парашютистов и спуска аэростата для подготовки к последующему подъему занимает 10 мин. Эксплуатация системы показала, что привязной аэростат для первоначальной подготовки парашютистов применять в несколько раз экономичнее, чем транспортный самолет. Кроме того, при прыжках парашютистов из гондолы аэростата в невозмущенную турбулентной спутной струей самолета воздушную среду значительно снижается возможность Отказа в раскрытии парашюта.
© П.А.Пономарев, Л.Ю.Путинцев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского , г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2004 г.
Комплекс привязного аэростата (КПА) предназначен для обеспечения работы полезной нагрузки массой до 150 кг на высоте до 750 м. Продолжительность нахождения аэростата на рабочей высоте при подключенном электропитании составляет 15 суток без спуска на землю. Предельно допустимая скорость ветра при стоянке на бивачной площадке составляет 15 м/с, на рабочей высоте - 25 м/с. Аэростат снабжен автоматической системой поддержания избыточного давления, использующей электровентилятор для наполнения баллонета воздухом. Раскройный объем оболочки аэростата - 450 м3, баллонета - 113 м3.
Оболочка аэростата, наполняемая гелием и в выполненном состоянии образующая тело обтекаемой формы, изготовлена из композиционного газодержащего синтетического материала на основе нитей полиэстера. На оболочке установлено -образное оперение жесткого типа.
Подъем и спуск аэростата «Рысь» производится электрической лебедкой на синтетическом канат-кабеле диаметром 9 мм со скоростью 0,7 м/с. На аэростатной лебедке установлена система электроснабжения привязного аэростата, преобразующая трехфазное напряжение 380 В переменного тока в 900 В постоянного тока. Далее электрический ток проходит через внутренние токопроводящие жилы канат-кабеля, предназначенного как для удержания аэростата на высоте, так и передачи на борт электроэнергии мощностью не более 2,5 кВт. Преобразователь, расположенный на борту аэростата, понижает высокое напряжение постоянного тока до 27 В постоянного тока. Это напряжение используется для питания бортового оборудования.
Подъемы аэростата «Рысь» проводились при различных погодных условиях на высоты до 350 м при скорости ветра до 7 м/с, при этом масса полезной нагрузки составляла 130 кг. Общее время нахождения оболочки под газом составило 11 суток, максимальная продолжительность непрерывной работы оборудования на высоте - 3,5 суток. При всех подъемах аэростат устойчиво набирал высоту и оставался стабильным при любых значениях скорости ветра. Автоматическая система поддержания избыточного давления работала в штатном режиме.
На начальной стадии испытаний была проверена работоспособность составных частей КПА и устранены выявленные недостатки. На завершающей стадии испытаний были подтверждены заявленные эксплуатационные характеристики аэростата «Рысь» и других составных частей комплекса.
12.09.2003, Пт, 14:09, Мск
В небе салона МАКС-2003 были представлены многочисленные привязные аэростаты, в том числе военного и специального назначения. Один из них, «Рысь» (Au-27, НПО «РосАэроСистемы»), был снабжен видеокамерой, небольшой РЛС и радиостанцией для передачи информации на командный пункт. Но самые интересные «сторожевые баллоны» - «Пума» (Au-21, НПО «РосАэроСистемы») и «Ягуар» - попросту запретили к показу на аэрокосмическом салоне. В то же время, как стало известно на неофициальном уровне, привязные аэростаты «Пума» вскоре должны поступить на вооружение армии Китайской Народной Республики.Правда, два макета «Пумы» с измененным соотношением размерных характеристик были представлены на стендах предприятия-госпосредника ФГУП «Рособоронэкспорт» (официальный продавец этих изделий на внешнем рынке) и аффилированных компаний «Авгуръ» и «РосАэроСистемы» (первая специализируется на разработке и изготовлении летательных аппаратов легче воздуха, вторая - на маркетинге).
Привязные аэростаты «Пума» будут использоваться для охраны китайских границ в качестве станций слежения и раннего обнаружения, а также как ретрансляторы.
После террористических актов, в первую очередь, 11 сентября в США, интерес спецслужб и военных к аппаратам подобного назначения значительно возрос. Используемые в наши дни привязные аэростаты, как правило, способны работать на высотах до 5-6 километров около месяца в автономном режиме. При этом стоимость самого аэростата-носителя без полезной нагрузки не превышает $100 тыс.
Передовой опыт
Ретрансляционные комплексы компании TCOM, по своим возможностям превосходящие наземные телевизионные башни, уже функционируют в Иране, Южной Корее и Нигерии.После «выдвижения» США в Афганистан и Ирак аэростаты той же компании TCOM с аналогичными целями стали использоваться в Афганистане и Кувейте.
Израиль так же активно использует оснащенные РЛС аэростаты-пограничники. Первый из них был развернут на юге страны еще в 1993 г. В начале февраля 2003 г. на выставке «Аэро Индия-2003» был представлен привязной аэростат нового поколения Border Proteсtion («Защита границы») .
Российские специалисты считают, что производители аэростатов и дирижаблей могут занять до 10% мирового рынка средств разведки и наблюдения воздушного базирования.
Российские системы
«Пума» обеспечивает круглосуточное радиолокационное наблюдение в течение 25 дней без посадки на высотах от 2 до 5 км, рабочая высота зависит от веса полезного груза. Это позволяет контролировать территорию диаметром 700 км, а также использовать аппарат в качестве относительно недорогой альтернативы спутниковым носителям . Связь любого типа может передаваться на территории до 100000 кв. км. Для удержания на заданной высоте, подъема, спуска и стоянки, а также электроснабжения используется кабель-трос. Обшивка «Пумы» - это уникальный отечественный материал UR-2310 на базе высокомолекулярных нитей RUSAR, полиуретановой пленки и адгезивов.
Компоновочная схема привязного аэростата «Пума»
В этом году первую «Пуму» собирается ввести в строй Китай на побережье провинции Фуцзянь вблизи Тайваньского пролива. Спектр использования самый широкий - от борьбы с контрабандистами до использования в системе ПВО. Предполагается, что это не единственная «Пума», которая поступит в распоряжение Китая.
Сейчас за рубеж поставляются лишь «Пумы», но уже имеется усовершенствованная версия «Ягуара», разработки которого продолжаются в рамках совместных работ российских силовиков и аффилированных компаний «Авгуръ» и «РосАэроСистемы».
Технические данные привязного аэростата ЯГУАР и ПУМА
|
Примечание: скорость ветра более 33 м/сек. соответствует тропическому урагану, это высший (двенадцатый) балл по шкале Бофорта.
Привязной аэростат «Пума», по зарубежным данным и неофициальным сведениям от отечественных специалистов, оснащается из комплекта радиоэлектронной аппаратуры «Морской змей» (разработка холдинговой компании «Ленинец», НИИ «Вектор» и НИИ «Системотехника» из Санкт-Петербурга). «Морской змей» предназначен для решения задач на море и включает различные устройства и модули:
- три модификации высокопотенциальной РЛС SD1 для различных классов летательных аппаратов, такие РЛС способны сопровождать одновременно до 32 целей;
- радиогидроакустическая система SD2 предназначена для обнаружения подводных лодок по шумоизлучению, определения пеленга, измерения вертикального разреза скорости звука по глубине и т.п;
- магнитометрическая система предназначена для обнаружения магнитных аномалий и определения их параметров;
- гидроакустический модуль для эхо- и шумопеленгования, акустической связи и т.д.;
- система радиотехнической разведки SD6, теплотелевизионная система SD5 для обнаружения, сопровождения и распознавания наземных целей. В комплект также входят командно-тактическая система и управляющая вычислительная система.
Сейчас «Пумы» закупает не только Китай, но и одна из арабских стран, название которой не разглашается.
Следующий материал CNews будет посвящен отечественным аэростатным мишенным комплексам и первому в мире тепловому аппарату аэродинамической формы (привязному тепловому аэростату) «Зеленый змей» (Au-26, НПО «РосАэроСистемы»), впервые продемонстрированному на авиасалоне МАКС-2003.
Идея применения привязных аэростатов для парашютного спорта не нова. В книге Г. Пожарова и В. Шевченко «Прыжки с парашютом с аэростата» (издательство ДОСААФ, 1956г.) подробно описана методика выполнения таких прыжков. Авторы утверждают, что пропускная способность аэростата выше, чем у самолёта, методика обучения проста, а стоимость существенно ниже.
Так, по данным Московского городского комитета ДОСААФ, зимой 1955 года с привязного аэростата за два с половиной месяца было выполнено более пяти тысяч прыжков, и при этом израсходовано не более полутора тонн автомобильного бензина.
Аэростат К-1500 «Колибри» относится к классу гибридных привязных аэростатов. Классические аэростаты стоят в воздушном потоке под углом примерно 5° и при усилении ветра или его порывах совершают волнообразные и подныривающие движения, а у гибридного аэростата (угол в потоке примерно 20°) аэродинамическая подъёмная сила его стабилизирует. При этом аэростатическая подъёмная сила не даёт аппарату упасть при стихании порыва ветра. В случае применения гибридного аэростата для тренировки парашютистов наличие аэродинамической подъёмной силы даёт ещё одно преимущество перед классическим аэростатом: значительное натяжение удерживающего троса. Так, для шестиместного аэростата (1500 м 3) усилие будет составлять от 600 до 2000 кгc, в зависимости от веса полезной нагрузки и силы ветра, что позволит производить подъём парашютистов на рабочую высоту двумя способами:
- Обычный: гондола поднимается на рабочую высоту вместе с аэростатом.
- Аэростат находится на рабочей высоте, а вверх поднимается гондола с парашютистами, закрепленная на закольцованном тросе: в то время пока заполненная гондола идёт вверх, пустая спускается (аналог канатной дороги). Учитывая скороподъёмность 4 м/с, на высоту 2000 метров (при вместимости 6 человек), получаем цикл выброски 5-6 парашютистов за 10 минут. Кроме того, этот способ позволяет избежать неприятного для всех аэростатов момента прохода приземных турбулентных потоков и нахождения у земли в незашвартованном состоянии. Подъёмная гондола может быть оборудована парашютной баллистической системой спасения.
Применение прыжкового аэростатного комплекса К-1500 «Колибри» значительно снижает стоимость прыжка, позволяет сохранить ресурс самолетам, работающим на выброску парашютистов, и привлечь большее число желающих совершить первый и последующие прыжки. При соответствующей высоте подъёма становятся доступными ознакомительные прыжки с инструктором (тандем) и спортивные прыжки в рамках дисциплин классической точности приземления и скоростного пилотирования купола.
В качестве стартовой платформы аэростатного комплекса используется мобильное удерживающее устройство — специально оборудованный автомобиль либо автомобильный прицеп, оснащённый лебёдкой, причальными опорами, комплектом снаряжения, системами энергообеспечения, газонаполнения, вакуумирования.
Область применения аэростатов К-1500 — преимущественно первоначальная подготовка с парашютными системами, уложенными на принудительное раскрытие основного купола, что позволяет охватить не только гражданский сектор, но и прыжки в рамках военной подготовки военнослужащих при значительном снижении стоимости прыжка по сравнению с использованием для выброски самолётов и вертолётов.
Технические характеристики гибридного аэростата для обучения парашютистов К-1500 «Колибри»:
| Количество парашютистов | 6 |
| Рабочая высота | 2000 м |
| Объём газа | 1500 м 3 |
| Компенсационный объём | 450 м 3 |
| Полный объём оболочки | 1950 м 3 |
| Количество баллонов гелия на одну заправку | 250 |
| Потери гелия | 3,36 м 3 /сут. |
| Диаметр оболочки (ширина) | 16,3 м |
| Длина аэростата | 26,7 м |
| Высота аэростата | 11,8 м |
| Площадь оболочки | 840 м 2 |
| Площадь оперения | 150 м 2 |
| Масса аэростата | 300 кг |
| Масса полезной нагрузки | 600 кг |
| Количество гондол | 2 |
