Вертолет Ми-8 — один из лучших летательных аппаратов в своем классе и самый массовый за всю историю авиации. Скорость – 250 километров в час, динамический потолок – 6 тысяч метров, максимальная взлетная масса – 13 тонн. Во всем мире его называют воздушным автоматом Калашникова – такой же простой, неприхотливый и безотказный. Даже американские летчики используют его в сегодня Афганистане, правда, без особой огласки и опознавательных знаков.
Единственное, что им приходится устанавливать на борт дополнительно, – свою современную систему навигации, так называемое виртуальное зрение, и инерциальные интегрированные со спутниками приборы. Впрочем, и нашим пилотом летать по старинке, то есть, по визуальному контролю, осталось недолго. Российские инженеры разработали навигационную систему, которая не уступает зарубежным аналогам по качеству, при этом намного дешевле и устанавливается на любой вертолет всего за полчаса.
"Мы нарушили традиционное создание инерциальных систем, которое существует уже лет эдак 35-40. Мы сделали все совсем по-другому", — говорит Олег Салычев, генеральный конструктор ООО "ТеКнол", доктор технических наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана.
"Этот навигационный прибор заменяет целый ряд штатных бортовых приборов — гиромагнитный компас, высотомер, радиовысотомер, авиагоризонт и вариометр. Преимущество и в том, что при установке не требует больших затрат. Просто подсоединяется к штатной розетке, подсоединяется питание, и не требуется больших вложений в установку, переоборудования вертолета под этот прибор", — пояснил Павел Родичев, командир вертолета Ми-8.
Первые инерциальные навигационные приборы были изобретены еще задолго до появления на средней орбите Земли 32 спутников GPS. И весьма успешно выполняли функцию позиционирования объектов. Правда, одна такая установка занимала почти весь салон самолета, и долгое время инженеры не могли уменьшить ее габариты без потери качества. Теперь, благодаря современной электронике, она легко помещается в руке. Совмещенный со спутниковой системой, прибор позволяет определять не только текущие координаты объекта, но и его ориентацию — то есть курс, тангаж и крен, что чрезвычайно важно для летательных аппаратов.
Аналогичная американская система, продукт компании Crossbow, немного помассивнее, подороже и, как оказалось, не такая резвая.
"Если мы начнем осуществлять быстрые маневры летательного аппарата, то он перестает работать. Он просто замирает. Это зависание инерциальной системы, которая может привести при резких маневрах летательного аппарата к разрушению вертолета и самолета", — рассказал Олег Салычев.
Кстати, и в разработке российских инженеров, и в американском приборе все "железо" почти одинаковое. Состоят они из шести главных элементов. Трех микромеханических чувствительных гироскопов, которые определяют абсолютные угловые скорости вращения, и трех акселерометров, измеряющих ускорение объекта. Так в чем же фокус? Почему российский навигатор работает эффективнее?
"Основное отличие наших систем от остальных заключается именно в программном обеспечении. То есть той математикой, которая зашита в данном случае в вычислитель", — пояснил Олег Салычев.
После того, как российским инноваторам удалось создать свой неповторимый математический алгоритм, оставалось лишь сделать достойную визуализацию данных. Здесь ничего нового изобретать практически не понадобилось. В любом современном смартфоне или планшетном компьютере, которыми все чаще пользуются пилоты малой авиации, можно увидеть почти такую же картинку – справа карта с маршрутом, слева показание ориентационных приборов. Это и есть виртуальное или, как его еще называют, синтетическое зрение.
"Важнейшим этапом этого зрения является так называемая система нестолкновения с землей. Здесь показана информация о рельефе. Зеленым показана безопасная зона, коричневым зона, где вы можете столкнуться с землей. При этом текущая информация о нестолкновении с землей проявляется в красной линии можеранты. Как только вертолет поднимается ниже можеранты, происходит так называемый звонок и, кроме того, вспыхивает яркий сигнал, что мы должны поднять прибавить газа, поднять тангаж и подняться выше линии можеранты", — показывает работу прибора Олег Салычев.
Самая главная деталь такой навигационной системы – это инерциальный блок. Чтобы рассчитать коэффициенты всех установленных в нем датчиков, после сборки каждое изделие калибруется. "Если не будет произведена калибровка, невозможно будет тому объекту, на который устанавливается система, ориентироваться в пространстве", — подчеркнул Константин Трифонов, начальник отдела производства, калибровки и испытаний ООО "ТеКнол".
Калибровка инерциального блока производится на специальном столе, выровненном в горизонтальной плоскости с точностью до пяти сотых градуса. А сам калибровочный кронштейн, куда помещается прибор, сделан таким образом, что у него все грани обработаны строго ортогонально по отношению друг к другу – то есть, это фактически идеальный параллелепипед из алюминия. Благодаря этим устройствам и калибровочной компьютерной программе, любая погрешность в показаниях встроенных датчиков будет сразу же определена.
После создания отечественная инерциальная интегрированная навигационная система несколько лет подвергалась серьезным испытаниям. Опытные пилоты тестировали ее в самых экстремальных условиях.
"Лучше всего себя зарекомендовала при полетах в горах. Мы много выполняли работ в горных условиях: в Афганистане, Пакистан, западная Сахара, Непал. И очень сильно выручал во всех нештатных ситуациях. Ухудшение видимости, понижение облачности и так далее. Выходили из этих ситуаций достойно, благодаря вот этому прибору", — говорит Павел Родичев.
Как показала практика, подобная навигационная система позволяет не только эффективно ориентироваться в горах и при плохих погодных условиях, но и существенно упрощает работу по тушению лесных пожаров. Зачастую из-за сильного задымления пилот вертолета не видит очаг возгорания и может промахнуться.
"Мы можем подходить очень близко к очагу пожара, потому что предварительно занесли его на карту, мы точно знаем, где это происходит. Подходя к очагу пожаров, можно осуществлять распыление с конусообразной фигуры, что обеспечит эффективное тушение пожаров. Два года назад в Подмосковье мы осуществили порядка 25 вылетов, и эффективность наших тушений пожаров превысила в три раза традиционные", — рассказал Олег Салычев.
Разработчики этой навигационной системы постарались сделать ее унифицированной и простой в обращении. Чтобы полностью ее освоить, опытному пилоту достаточно пройти небольшой инструктаж и совершить несколько тренировочных полетов.
Установить такую навигационную систему можно на вертолет любого класса, даже на небольшой четырехместный Robinson. Специальный тавбук, который позволяет выдержать все вибрационные нагрузки, размещается над приборной панелью. Главная деталь – инерциальный блок – закрепляется на полу, например под сиденьем. Остается лишь пристроить небольшую спутниковую антенну, и система готова к работе.
Сбиться с маршрута здесь практически невозможно. На дисплее тавбука кроме карты местности и желаемой линии полета отображается и форма летательного аппарата, где кружком помечено прогнозируемое значение его местоположения через пять секунд. Достаточно совместить с этим кругом перекрестие, и вертолет будет лететь строго по курсу. Кстати, с такой системой управления хорошо знакомы любители компьютерных авиасимуляторов. Здесь же — все по-настоящему.
"Конечно, эта система отличается от тех, которые у нас существуют и которые мы часто используем на планшетниках, на айпаде, например, тем, что она более точная, более профессиональная. Первое впечатление – с ней летать очень комфортно и просто. Нужно сделать несколько тестовых полетов, и она реально может помогать летать по приборам в условиях плохой видимости и, наверное, поможет многим пилотам", — говорит Александр Жуперин, мастер спорта международного класса, чемпион мира по вертолетному спорту.
Кстати, достоинства этой навигационной системы европейские пилоты уже оценили. За границу было продано полторы тысячи инерциальных блоков "Компанав2" и 70 пилотажно-навигационных систем.
В России малая авиация, можно сказать, только набирает обороты. Долгие десятилетия небо над страной было закрыто для свободного перемещения. Сейчас любой желающий может купить вертолет и обучиться пилотированию. Теперь летчики с нетерпением ждут, когда свое воздушное пространство откроют и крупные российские города, как это уже давно принято в Америке и Европейских странах.
"Месяц назад я пролетел по Темзе над Лондоном. Совершенно рядовой полет – везде надо выдерживать определенные режимы, высоту, вести небольшой радиообмен – совершен нормально. У нас есть такая же артерия – Москва-река. Пустить движение по Москве-реке — совершенно свободно. Сделать два десятка вертолетных площадок, и можно перемещаться, не создавая проблем другим людям, очень быстро", — говорит Максим Сотников, член сборной России по вертолетному спорту, мастер спорта международного класса.
Пока пилоты мечтают о беспрепятственном перемещении по Златоглавой, в столичном технопарке "Слава" при поддержке московского департамента науки промышленной политики и предпринимательства уже ведутся разработки навигационных систем следующего поколения.
"Это уже более точная система бесплатформенной инерциальной системы на точных чувствительных элементах, оптоволоконных оптических гироскопах, позволяющая определять навигационные параметры, то есть координаты, без использования GPS", — отметил Олег Салычев.
Безусловно, в первую очередь эта разработка заинтересует армию. Поскольку при ведении боевых действий все чаще применяется так называемый GPS-Jamming — постановка активных помех. Установленный противником, генератор случайных сигналов забивает частоту, на которой спутники посылают сигнал приема, и летательные аппараты сбиваются с цели. С такой навигацией на борту никакие джаммеры самолету будут не страшны. Эту систему компания "ТеКнол" разрабатывает совместно с Ульяновским КБ приборостроения – крупнейшим производителем авиационных приборов.
"Компания "ТеКнол" разработала принципы и алгоритмы для реализации этого прибора. За счет оригинальных идей реализации многоплатформенной информационной системы для решения навигационных задач. А наша КБ специализируется на разработке конструкторской документации, которая реализуется в соответствии с требованиями всех наших российских стандартов, а также зарубежных. То есть мы совместно можем довести продукт до рынка, до потребителя", — говорит Николай Макаров, генеральный директор ОАО "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения".
Сегодня авиация решает множество вопросов. И требования к системам навигации постоянно возрастают. Задача российских инновационных компаний – своевременно отвечать запросам современного рынка и самих пилотов.
"Мне не хватает сводок погоды онлайн. Допустим, в Америке твой приемник может сразу принимать автоматически в полете сводку погоды, и даже если у тебя нет погодного локатора, ты знаешь, где какая облачность, где гроза и так далее – у нас этого пока нет", — отметил Максим Сотников.
"Если говорить о прикладных технологиях – да, вряд ли мы здесь будем пионерами. Но, тем не менее, на сегодня у нас только в пилотном режиме внедряются такие технологии, которые уже в мире доказали свою экономическую эффективность, связанную с позиционированием. Например, точное позиционирование с помощью наземных сетей и референсных станций и применение этих дифференциальных коррекций в таких областях как карьерная добыча, сельское хозяйство и так далее. Очень много областей, где в мире эти системы уже используются вовсю. А у нас пока либо используются в пилотном режиме, либо пока не используются. Но я уверен, что они нужны, и через пять лет мы увидим совершенно другую картину", — считает Марк Шмулевич, заместитель министра связи и массовых коммуникаций.
Смогут ли российские навигационные системы "КомпаНав" достойно соперничать с такими признанными брендами, как американский Garmin или французский Sagem, станет понятно уже в недалеком будущем. Достаточно будет заглянуть в кабину пилота. Ведь кому как не летчикам решать, какая система выгодней и эффективней.
