01_Профессиональные интегральные радиоустройства (конспект лекций за второй семестр преподаватель Ляхова)

01. Профессиональные интегральные радиоустройства.

Области использования: радиолокация, разведка, оперативное управление военной техникой, формирование помех, радионавигация, радиометки.

Рис. Международная радиотехническая система ближней навигации VOR обеспечивает определение магнитного пеленга ВС относительно радиомаяков VOR, расположенных во всех регионах земного шара.

Рис. Международная радиотехническая система инструментальной посадки самолетов метрового диапазона.

Рис. Международная радиотехническая система ближней навигации DME обеспечивает определение наклонной дальности ВС до радиомаяков DME, расположенных во всех регионах земного шара.

Рис. Радиотехническая система инструментальной посадки самолетов сантиметрового диапазона радиоволн обеспечивает заход на посадку и посадку самолетов в аэропортах со сложным рельефом местности и высокой интенсивностью выполняемых посадок.

.

Рис. Система автоматического зависимого наблюдения, в соответствии с которым ВС автоматически представляет по линиям передачи) информацию о своих координатах, параметрах движения и ближайших намерениях (следующем пункте маршрута и заданной высоте) с помощью бортового самолетного ответчика (составной частью систем вторичной обзорной радиолокации и автоматического зависимого наблюдения (АЗН))

Интегральные устройства радиолокационных станций.

Излучающая мощность в бортовой радиолокационной станции с АФАР содержится в каждом элементе. И если в одном элементе порядка 8 ватт, то при тысяче элементов мы будем иметь восемь киловатт. Сделать передатчик на 8 киловатт с обычной антенной и разместить его на борту самолета очень сложно. "У радаров с АФАР дальность 300-400 км является реальной.

Рис. Отечественная АФАР на выставке МАКС-2001.

Рис. Активная фазированная антенная решетка в головной части крылатой ракеты.

Миниатюрные летающие аппараты.

Миниатюрные летающие аппараты (МЛА) - это полуавтономный летательный аппарат, размером менее 15 см в любом измерении, весом около 100 грамм. МЛА должен выполнять различные военные задания, обладая при этом приемлемой ценой (менее 1000 долларов). На аппарате должна быть установлена видеокамера с отображением в режиме реального времени, навигационная и связная аппаратура. МЛА должен летать от 20 минут до 2-х часов с радиусом действия свыше 10 километров и скоростью больше 45 км/ч.

MicroSTAR (Lockheed Martin) будет использоваться для сбора информации, поиска целей и в качестве устройства поддержки мобильной радиосвязи. Для него разрабатываются различные миниатюрные датчики, системы передачи изображений в темноте в реальном масштабе времени и т.д. Вес MicroSTAR составляет 85 г., размах -15 см, дальность полета достигает 5 км, длительность полета - 20 мин, скорость - 50 км/ч. MicroStar будет снабжен цифровой камерой весом менее грамма, принимать изображение с которой можно на обычные мониторы с расстояния до 5 км. MicroStar разрабатывается в двух вариантах: с дистанционным управлением и с предварительно программируемым маршрутом и профилем полета.

(MicroSTAR, Lockheed Martin)

Black Widow, разработанный фирмой AeroVironment совместно с Калифорнийским технологическим институтом, стал одним из самых успешных проектов МЛА за 1999 год и одним из первых проектов, совершивших полет. Хотя Black Widow и не достиг критериев определенных для МЛА, развитие этого проекта признано успешным. МЛА совершил несколько 16... 22 минутных полетов со скоростью 45... 70 км/ч. Black Widow представляет собой дискообразной формы ЛА диаметром около 15 см и весом порядка 50 грамм, с двумя управляющими поверхностями. Электрический мотор, работающий от литиевой батарейки, вращает винт диаметром 10 см. КПД винта составляет 82%. Аппарат оснащен цветной видеокамерой весом 2 грамма, передающей на землю изображение в режиме реального времени на дальность до 1 км, и системой радиоуправления весом 3 грамма, занимающей на поверхности ЛА 2,5 см². Разрабатывается система управления, использующая миниатюрные гироскопы, датчики скорости и угла атаки и систему GPS. Для запуска МЛА используется пневматическая пусковая установка, которая может входить в экипировку солдата на поле боя.

На фотографии показаны внутренности прототипа Black Widow, объединенные электрическими цепями, и антенны, расположенные в хвосте. Подсистемы включают приводы для элевонов (три микро мотора весом 1/3 грамма каждый и диаметром 3 мм), полезную нагрузку - камеру, трехосевые магнитометры, пьезоэлектрический гироскоп, GPS приемник, датчики давления, бортовой компьютер, солнечные батареи и литиевую и никель-кадмиевую батареи.
Целью проекта MicroBat является создание МЛА с машущим крылом - орнитоптера весом меньше 15 грамм (включая видеокамеру и систему управления), а также исследование неизученных областей аэродинамики такого ЛА. На ЛА установлены крылья, изготовленные по MEMS технологии с использованием титановых сплавов. Крылья приводятся в движение электрическим мотором через трансмиссию. В качестве источника энергии на аппарате установлена электрическая батарея. ЛА оборудован посадочным устройством. Были продемонстрированы первые удачные полеты продолжительностью до трёх минут с частотой взмахов крыльев 20 Гц. Продолжительность полетов во многом ограничена емкостью источника питания.
В работах по созданию механических насекомых, получивших название энтомоптеры (Entomopter), используется новое направление науки и техники - сокращающиеся химические мускулы (Reciprocating Chemical Muscle, RCM). RCM производят механические колебательные движения крыльев, используя химический источник энергии. Помимо механических движений, RCM выделяют некоторое количество электрической энергии для питания бортовых систем и управления полетом.

Рис. Робот – муха.

Другое перспективное направление - сверхмалые летающие роботы. Такие БПЛА практически неуязвимы во время полета - на высоте несколько сотен метров уничтожить маленький самолет почти невозможно. Его можно сбить пулей из пистолета, но вот попасть - нереально даже из снайперской винтовки. Самый маленьких из существующих беспилотных самолетов, который действует в Ираке, длиной не более метра. Однако американцы считают, что он все равно остается слишком заметным над полем боя. Поэтому сразу несколько компаний по заказу DRPA работают над проектами сверхмалых самолетов. Один из них - почти готовый к серийному производству в начале апреля начали испытывать в открытом море неподалеку от калифорнийских берегов. 33-сантиметровый Wasp, который весит всего 200 граммов, можно запускать "с руки" - совсем как игрушечный планер. Этот аппарат оснащен двумя миниатюрными видеокамерами, которые собирают информацию и передают ее оператору в режиме реального времени. Аппаратом, который разработали конструкторы калифорнийской компании AeroVironment управляет бортовой компьютер, который ориентируется при помощи спутниковой системы GPS. Он управляется электромотором, который получает энергию от аккумуляторов, подзаряжающихся во время полета от солнечных батарей.

В рамках программы робокоптера Vigilante недавно были произведены испытательные пуски ракет. Еще одним проектом беспилотного вертолета является новая разработка корпорации Boeing, которая не стала создавать новый аппарат "с нуля", а занялась переделкой существующего вертолета AH-6J Little Bird в беспилотный вариант. Другой аналогичный проект по переделке пилотируемой машины в робокоптер - UH-1 "Huey" близок к стадии испытательных ракетных стрельб. Как ожидается, он будет вооружен управляемыми ракетами, такими как Advanced Precision Kill Weapon System (APKWS).