Н.В.Чистяков, Главный конструктор

Американский комплекс ДПЛА Silver Fox

или

русский след «Серебряной лисицы»

(сопоставление с отечественным комплексом ДПЛА ГрАНТ)

Эта статья продолжает традицию сайта ДПЛА.ру публиковать на русском языке информацию и рассуждения о наиболее интересных зарубежных миниДПЛА. Предыдущие статьи этого направления:

Информация об американском миниДПЛА БАТ-3 (англ.). Март 2005 года

Н.В.Чистяков, Американский комплекс миниДПЛА «НЕТОПЫРЬ 3» фирмы «МЛБ Компани» и навеянные соображения по компактности и миниатюризации

Н.В.Чистяков. Всё не так уж сумрачно вблизи. Сопоставление ДПЛА БРАТ (Россия) и "ДрэгонАй" (США). Статья ноября 2004 года

Комплекс ДПЛА "Серебряная лисица"

В Интернете появилась подробная и, видимо, достоверная информация по новейшему американскому комплексу ДПЛА «Серебряная лисица» (Silver Fox)¹⁾. Представление правдивой инженерно значимой информации о зарубежных комплексах(!) ДПЛА большая редкость. Обычно даются сведения только о самом ДПЛА, причём, как правило, сугубо авиационного характера (размах крыла, масса, мощность силовой установки и т.п.). Зачастую публикуемая информация имеет рекламный характер и вводит интересующегося читателя в заблуждение. Информация же, представленная фирмой «Адвансед Керамик Рисёрч» (Advanced Ceramic Research) из аризонского города Тусон (Tucson, Arizona), является приятным исключением и заслуживает самой высокой оценки. Следует отметить некоторую путаницу в понятиях "ДПЛА" (UAV) и "комплекс ДПЛА"(UAV system), встречающуюся в документах, но этот недостаток можно считать несущественным.

_________________

1) Silver fox -- чёрнобурая лисица, чёрнобурка (англ.)

Следующий ниже текст является переводом главной (и единственной) страницы сайта, посвящённого "Серебряной лисице".

ДПЛА "Серебряная лисица"

(изображение с высоким разрешением (378 Кбайт) (в другом ракурсе и 555 Кбайт, НВЧ)

Программа "Серебряная лисица" -- это опытно-конструкторская разработка.

Цель проектирования: разработка небольшого лёгкого, дешёвого и/или невозвращаемого беспилотного летательного аппарата, который летал бы продолжительное время автономно при скорости 60 узлов (примерно 110 км/час, примечание НВЧ) и работал бы на топливе JP-5/JP-8 (реактивное топливо, практически керосин, используется для турбореактивных двигателей, НВЧ).

МиниДПЛА "Серебряная лисица" предназначен для дешёвой воздушной видовой разведки и способен нести целевую нагрузку весом до 4 фунтов (примерно 1,8 кг, НВЧ). Видеоизображение передаётся с ДПЛА на наземную станцию для быстрого использования. Одна наземная станция управляет 10 ДПЛА.

ДПЛА "Серебряная лисица" сконструированы по модульной схеме с легко взаимозаменяемыми (между различными ДПЛА, НВЧ) крыльями, модулями системы управления и целевыми нагрузками.

Основные особенности

Существенная дешевизна по сравнению с другими ДПЛА

Модульная конструкция

Небольшие размеры наземной станции

Упаковывается в контейнер с габаритами 60"x14"x15" (примерно 1,5м х 0,36м х 0,38м, НВЧ)

Совместим с унифицированной системой планирования и отображения Falcon View Flight Planning.

Посмотреть брошюру "Серебряной лисицы" (англ.) - Скачать (789 КБайт)
Посмотреть анатомию "Серебряной лисицы" (англ.) - Скачать (111 КБайт)

Посмотреть характеристики "Серебряной лисицы" (англ.) - Скачать (721 KB)

Получить программу чтения файлов PDF Reader здесь

3292 East Hemisphere Loop
Tucson, AZ, 85706-5013
Tel: 520-573-6300
Fax: 520-573-2057
info@acrtucson.com

Внизу страницы помещены:

логотип и адрес фирмы-разработчика -- г.Тусон, штат Аризона (Tucson, AZ)
логотипы Управления военно-морских исследований (ONR) и "Программы освоения технологий малого бизнеса" (STTR) Военно-морских сил и Корпуса Морской пехоты США
логотип "Серебряной лисицы".

Конец перевода сайта "Серебряной лисицы"

ДПЛА.ру располагает русскими переводами брошюры, анатомии и характеристик (спецификаций) "Серебряной лисицы":

Посмотреть брошюру "Серебряной лисицы" (рус.) - Скачать (789 КБайт)
Посмотреть анатомию "Серебряной лисицы" (рус.) - Скачать (111 КБайт)

Посмотреть характеристики "Серебряной лисицы" (рус.) - Скачать (721 КБайт)

Переводы документов свёрстаны по макетам англоязычных оригиналов и содержат красочные иллюстрации по составу и применению комплекса. Документы краткие и информативные, до чтения дальнейшего текста статьи желательно с ними ознакомиться.

Русский след

Когда впервые видишь фотографию ДПЛА "Серебряная лисица", то первое возникающее впечатление, что сфотографирован отечественный ДПЛА ГрАНТ:

ДПЛА ГрАНТ в полёте. Январь 2002 года

ДПЛА ГрАНТ и "Серебряную лисицу" роднит необычная для других ДПЛА аэродинамическая схема. Как ни странно, это всего лишь классическая нормальная самолётная схема с верхним расположением крыла, Т-образным хвостовым оперением и передним расположением силовой установки с тянущим воздушным винтом. Тем не менее, в ДПЛАстроении эта аэродинамическая схема ранее практически не применялась: большинство ДПЛА мира имеют толкающий воздушный винт, двухбалочный фюзеляж и двухкилевое хвостовое оперение.

Геометрические размеры и масса обоих ДПЛА близки:

Характеристика	ДПЛА "Серебряная лисица"	ДПЛА ГрАНТ
Максимальная (номинальная) взлётная масса, кг	12,2 (11,9)	20,0 (16,8)
Размах крыла, м	2,4	3,0
Длина фюзеляжа, м	1,47	2,33
Нагрузка на крыло (максимальная), Г/дм²	130 (оценка по рисунку)	167

"Серебряная лисица" несколько меньше ГрАНТа, и, соответственно, легче.

Конструктивные схемы "Серебряной лисицы" и ГрАНТа различны. ДПЛА "Серебряная лисица" сконструирована по модульному принципу, причём модулями являются разъёмные отсеки, на которые делится фюзеляж ДПЛА. Фюзеляж ГрАНТа представляет собой единую деталь (в понимании ЕСКД). Консоли крыла у обоих ДПЛА -- съёмные.

В разбивке фюзеляжа "Серебряной лисицы" на разъёмные отсеки мы видим нечто знакомое. Это ДПЛА "Пчела" из комплекса "Строй-П":

ДПЛА "Пчела":

1) вверху -- ДПЛА "Пчела" на Международном авиакосмическом салоне МАКС-2001

2) слева -- ДПЛА "Пчела" в трёх проекциях(с)ОКБ им.А.С.Яковлева

На видах сверху и сбоку красными линиями показаны обечайки, скрепляющие отсеки ДПЛА:

носовой отсек -- целевая нагрузка
следующий отсек -- аппаратура управления и радиосвязи
отсек центроплана с крылом (внутри резиновый топливный бак)
отсек силовой установки с кольцом воздушного винта и рулями

...август 2001 года, Международный авиакосмический салон МАКС-2001. Экспозиции комплексов ДПЛА осматривает группа американских инженеров. Чтобы объяснить своим русским коллегам, откуда они, один из них напевает битловскую песенку: "..Jojo left his home in Tucson, Arizona...Get back..". Напротив "Пчелы" (снимок вверху) экспонируется ГрАНТ (снимок внизу). Американские инженеры долго и внимательно осматривают комплекс и ДПЛА ГрАНТ, фотографируя буквально каждый квадратный сантиметр и беседуя с русскими инженерами на смеси языка жестов, русского и английского. Осмотрели они и "Пчелу". Та поездка в Москву оказалась не бесполезной для них. Это приятно.

больший размер (100 КБайт)>>>

Комплекс ДПЛА ГрАНТ на международном авиакосмическом салоне, 14..19 августа 2001 года

Сравнительная архитектоника комплексов ДПЛА ГрАНТ и "Серебряная лисица"

Термин "архитектоника¹⁾ комплекса" очень удачен для обозначения общего замысла комплекса, пространственной компоновки и соотношения основных и вспомогательных элементов. В этом смысле комплексы ГрАНТ и "Серебряная лисица" очень близки, хотя есть и существенные различны.

____________________

1) Архитектоника

(от греч. architektonike - строительное искусство), художественное выражение закономерностей строения, присущих конструктивной системе здания, а также круглой скульптуры или объёмных произведений декоративного искусства. А. выявляется взаимосвязью и взаиморасположением несущих и несомых частей, ритмическим строем форм, делающим наглядными статические усилия конструкции, отчасти пропорциями, цветом и т. п. В широком смысле А. - строение художественное произведение (картины, симфонии, кинофильма, романа и т. д.), обусловливающее соотношение его главных и второстепенных элементов.

(БСЭ)

Архитектоника комплексов в рабочем положении

Комплексы ДПЛА ГрАНТ и "Серебряная лисица" оказываются очень близкими при рассмотрении их в рабочем положении, когда ДПЛА находится в полёте.

Внутрикомплексные информационные связи абсолютно одинаковы: это командная ("земля-борт") и телеметрическая ("борт-земля") радиолинии, а также ТВ радиолиния для передачи ТВ(ИК) изображения от целевой нагрузки ДПЛА. Непринципиальной особенностью "Серебряной лисицы" является то, что телеметрическая радиолиния дублирована по вспомогательному каналу ТВ радиолинии. В 2001 году в комплексе ГрАНТ было сделано так же, однако от этого решения быстро отказались по несущественным здесь причинам.

В комплексе ГрАНТ на наземной станции управления имеются два независимых рабочих места на основе персональных ЭВМ. В комплексе "Серебряная лисица" -- одно рабочее место, но с двумя экранами (в ранних версиях -- с одним экраном).

Навигация ДПЛА в обоих комплексах по спутниковой радионавигационной системе GPS. В "Серебряной лисице" декларируется в ближайшем будущем инерциальная навигационная система с коррекцией от GPS.

Про автопилот "Серебряной лисицы" не упоминается, но он, вероятно, содержится в блоке радиоэлектронного оборудования (по другим источникам автопилот "Серебряной лисицы" создан на основе автомобильных гироскопов). ГрАНТ оснащен твёрдотельным автопилотом (на первых образцах устанавливались механические гировертикали).

Целевая нагрузка ДПЛА "Серебряная лисица" -- ТВ камера с 10-кратным вариофокальным объективом. На ДПЛА ГрАНТ установлена ТВ нагрузка "Трал Чистякова" [6]. Судя по тому, что на ДПЛА "Серебряная лисица" отсутствует блистер для турельной подвески ТВ камеры (как на "Пчеле" или на "Нетопыре-3" [7]), ТВ камера встроена в фюзеляж. Видимо, ТВ камера допускает прокачку по углу места и используется по алгоритму "Трала Чистякова".

Архитектоника комплексов на марше и на стартовой позиции

С этой точки зрения комплексы ГрАНТ и "Серебряная лисица" представляются существенно различными. Основное различие заключается в размещении комплексов на автошасси:

ГрАНТ

Размещение комплекса на двух специальных автомобилях повышенной проходимости УАЗ:

1) базовой автоматизированной рабочей станции (БАРС) на УАЗ-3741

2) транспортно-пусковой установки (ТПУ) на УАЗ-3303

"Серебряная лисица"

Размещение комплекса в переносных контейнерах и транспортировка на одном привлекаемом автомобиле повышенной проходимости "Хаммер"

Причина столь разных инженерных решений очень глубока. Комплексы ДПЛА -- это, прежде всего, военная техника, и они должны следовать с войсками. Для сухопутной державы, ориентированной на оборону от внешней агрессии, естественно размещение военной техники на специальных, постоянно прикреплённых к технике автомобилях, чтобы быть в постоянной готовности к совершению длительных маршей по суше. Для морской державы, ведущей агрессивные войны "за морем", естественно минимизировать количество специализированных автомобилей для повышения наполняемости транспортов (морских и авиационных) при доставке войск "за море". Автомобильный транспорт для транспортирования комплекса по суше может быть тем или иным способом привлечён уже в месте назначения. Это рассуждение подкрепляется и логотипом Управления военно-морских исследований на сайте "Серебряной лисицы" и другими источниками [3, 4, 5, 10].

Если оставить в стороне способ транспортирования, то составы комплексов идентичны. Это:

боезапас ДПЛА;
пусковая установка;
наземная станция управления и приёма ТВ информации.

Отличия касаются только реализации катапультного старта ДПЛА:

ГрАНТ	Механический (за счёт энергии опускающегося груза) привод пусковой установки, длина пути разгона 4,0 м
"Серебряная лисица"	Пневматический привод (электропривод?) пусковой установки, путь разгона около 2 м (оценка)

Инженерная критика "Серебряной лисицы"

Изучение материалов по комплексу ДПЛА "Серебряная лисица" позволяет дать комплексу положительную оценку. Это комплекс, при создании которого довольно строго выдержана концепция минимального ДПЛА [9]. Главным в проекте "Серебряной лисицы" то, что этот небольшой комплекс способен выполнять многие задачи тактической разведки, возлагаемые обычно на гораздо более громоздкие и дорогие комплексы ДПЛА.

Однако, не свободен комплекс и от видимых невооружённым глазом недостатков. Причём их основным источником является исходное требование контейнерного размещения комплекса. О важности и степени императивности этого требования судить, конечно, морским пехотинцам, которые будут применять комплекс, но оно неизбежно влечёт за собой перечисленные ниже недостатки (см. также статью о ДПЛА "Нетопырь-3" [7]").

Недостатки контейнерного размещения

Недостаток	Пояснения
Снижение надёжности комплекса	Практика показывает, что выполнение в полевых условиях операций, связанных с механической сборкой и, особенно, со стыковкой электрических кабелей зачастую приводит к отказам из-за ошибок боевого расчёта и попадания воды и грязи в сочленения. Потому в отечественных разработках минимизируют количество таких операций Источником ненадёжности является также отнюдь ненулевая вероятность просто забыть один из контейнеров в месте дислокации, на стартовой позиции или при разгрузке из транспортного средства. Достаточно потерять даже не контейнер целиком, а какой-либо важный предмет из его содержимого
Снижение прочности ДПЛА из-за разъёмной конструкции фюзеляжа	Для миниДПЛА типа "Серебряной лисицы" естественна посадка по-самолётному. Такая посадка сопряжена зачастую с ощутимыми ударами ДПЛА о землю. Поэтому прочность ДПЛА очень важна. У ДПЛА ГрАНТ большую роль играет усиление фюзеляжа за счёт исполнения его в виде замкнутой оболочки. Это позволяет обеспечить небольшую массу планера. ДПЛА "Серебряная лисица" неизбежно будет подвержен поломкам в местах сочленения отсеков фюзеляжа. Об этом свидетельствует опыт ДПЛА "Пчела" аналогичной конструкции.
Неудобство работы оператора при работе на открытом воздухе	Самым существенным, хотя и не самым очевидным, недостатком расположения рабочего места оператора на открытом воздухе является засветка экранов. На жидкокристаллическом экране даже самой высокой яркости в солнечную погоду практически НИЧЕГО не видно. Для исключения этого недостатка боевому расчёту придётся размещать наземную станцию управления в салоне привлечённого автомобиля и занавешивать окна. Даже в таких условиях освещённость останется очень высокой и будет затруднять наблюдение. Недостаток может быть скомпенсирован оснащением комплекса каким-нибудь средством индивидуального просмотра информации, например, очками или шлемом виртуальной реальности. Однако в представленных материалах ничего об этом не говорится. Очевидным недостатком работы на открытом воздухе является возможность наступления неблагоприятной погоды. Это может быть ненастье, мороз, палящее солнце и другие неприятности. Необходимость привлечения нештатных предметов для развёртывания рабочего места: оператору нужно на чём-то сидеть, а сам контейнер с аппаратурой и экранами нужно на что-то ставить
Сложности использования приёмной антенны большой площади	Неочевидный недостаток. Когда наземная станция собрана на автомобиле, то автомобиль является естественной опорой для установки т подъёма антенн (см. фото БАРС ниже). Площадь антенны (прежде всего, ТВ антенны) обеспечивает необходимую дальность действия комплекса. На фото в брошюре по "Серебряной лисице" наземные антенны вообще не показаны. Из контейнера уходит вверх какой-то штырь, явно недостаточный для установки антенны более-менее значимой площади. Ситуация с антенной комплекса "Серебряная лисица" проясняется, если обратиться к библиотеке "трёхмерных" изображений элементов вооружения и военной техники для моделирующих и игровых программ фирмы RealDB Inc. Предлагаемая "трёхмерная" модель комплекса ДПЛА "Серебряная лисица" показана ниже на фото. Видно, что в состав наземного оборудования входит параболическая антенна на треноге. Оценка площади антенны по этому изображению подтверждает дальность действия комплекса ДПЛА "Серебряная лисица" (36 км), вдвое меньшую, чем у комплекса ДПЛА ГрАНТ (70 км) при вдвое большей мощности ТВ передатчика (2,0 /опционально 5,0 Вт/ против 1,0 Вт на ДПЛА ГрАНТ).

1) вверху -- "трёхмерная" модель комплекса ДПЛА "Серебряная лисица" для моделирующих и игровых программ из библиотеки фирмы RealDB Inc. (в состав комплекса входит параболическая ТВ антенна на треноге, а пусковая установка заметно больше, чем в брошюре фирмы-разработчика)

2) слева -- базовая автоматизированная рабочая станция (БАРС) комплекса ДПЛА ГрАНТ с развёрнутыми антеннами

Исторически приобретённые недостатки

Первоначальным назначением комплекса ДПЛА "Серебряная лисица" было наблюдение за китами в районах военно-морских манёвров, как того требуют экологические нормативные акты США [3, 4, 5]. В январе 2003 года разработка была переориентирована на интересы Морской пехоты США. Это ведомство является инициатором многих разработок миниДПЛА, начиная с первого миниДПЛА "Пойнтер" и включая современный "Глаз Дракона" (Dragon Eye)[8].

Наследием первоначального назначения комплекса обусловлены некоторые сомнительные технические решения.

Думается, что по первоначальному назначению ДПЛА предполагался невозвращаемым, поскольку посадка ДПЛА на корабль -- весьма непростая задача. Отсюда происходит всемерное удешевление ДПЛА и стремление максимально повысить продолжительность его полёта. Очевидно, что при использовании в интересах сухопутной разведки возросли требования к качеству ТВ изображения. Сухопутные цели -- это малоразмерные и, как правило, замаскированные объекты, а не огромные киты на фоне моря. Применение более тяжёлой целевой нагрузки плюс необходимость большей прочности привели, видимо, к увеличению массы ДПЛА, увеличению потребной мощности силовой установки и увеличению площади крыла с одновременным .утолщением профиля. Эти метаморфозы хорошо видны, если сравнивать фото "Серебряной лисицы" 2003 года [4] с сегодняшними (2005 год) [1, 5].

Эволюция ДПЛА"Серебряная лисица". Вверху 2003 год [3], внизу 2005 год [1]

На фото хорошо видны существенные изменения ДПЛА:

Замена двигателя на более мощный и экономичный 4-тактный (первоначальный вариант -- двухтактный авиамодельный двигатель).
Утолщение профиля крыла , связанное, видимо, с необходимостью повышения прочности ДПЛА, а, возможно, и с проблемами устойчивости.
Перенос антенны командно-телеметрической радиолинии с передней части ДПЛА к килю, связанный, видимо, с проблемами ЭМС с системой зажигания нового двигателя.

Первые два нововведения, хотя и достигают, наверное, ставившихся целей, являются внесением недостатков в ДПЛА как самолёт. Передняя часть ДПЛА в результате установки нового двигателя стала аэродинамически безобразной, существенно увеличилось лобовое сопротивление ДПЛА. Тонкое крыло, по мнению автора, вообще является одним из важных признаков миниДПЛА [9]. Очень жаль, что конструкторы "Серебряной лисицы" не нашли возможности сохранить тонкое крыло, а перешли на к толстому профилю. Лобовое сопротивление опять-таки возросло.

Эволюцию "Серебряной лисицы" иллюстрирует таблица:

Характеристика	Значение
Характеристика	Рекламный лист Управления военно-морских исследований [10] 2003 год	Справочник [5], 2005 год (данные, видимо, устаревшие)	Сайт разработчика [1], 2005 год
Длина, м	1,53	1,53	1,47
Размах крыла, м	2,13	варьируемый¹⁾; макс: 2,4	2,39
Масса, кг	10,0	10,0	11,9...12,2
Скорость, км/час	105	105	крейсерская: 70..80
Практический потолок, м (футы)	?	4880 (16000 футов)	3650 (12000 футов)
Продолжительность полёта, час	10	10	8..10
Двигатель	Бензиновый (?), в будущем обещан дизель на топливе JF-8	Авиамодельный, видимо, 2-тактный (по рисунку)	1-цилиндровый 25 куб.см 4-тактный с верхним расположением распредвала с изолированной системой смазки. Топливо -- высокооктановый бензин (не менее 87)

1) Видимо, был некоторый период испытаний различных крыльев

В итоге можно сказать, что конструкторы "Серебряной лисицы" решили возникшие проблемы силовым путём: утяжелением и аэродинамическим ухудшением ДПЛА с компенсацией потерь мощностью силовой установки. Заявленная продолжительность полёта обеспечена за счёт применения более экономичного, но гораздо более дорогого 4-тактного двигателя.

Неустойчивость заявляемых ЛТХ обычно свидетельствует о том. что окончательный облик летательного аппарата ещё не определился. Что ж, самолёты отрабатываются долго. Но и долго потом живут. Остаётся пожелать американским офицерам и инженерам успеха. Они на правильном пути.

Заключение

Спонсором проекта "Серебряная лисица" является Управление военно-морских исследований .

В Америке организации и предприятия любят кратко декларировать своё предназначение (mission). Такие заявления нетрудно отыскать в Интернете. Например:

Управление военно-морских исследований (Office of Naval Research) видит своё предназначение во взращивании, планировании, продвижении и восприятии научных исследований, руководствуясь пониманем их первостепенной роли в будущей военно-морской мощи и сохранении национальной безопасности.

Администрация малого бизнеса (Office of Small Business) этого Управления в качестве своего предназначения заявляет обеспечение справедливой пропорции закупок, контрактов и субконтрактов, размещаемых на предприятиях малого бизнеса, в соответствии с утверждённой политикой.

Программа освоения технологий малого бизнеса (STTR), которую, в частности, реализует указанная выше Администрация, основной целью имеет поддержку передачи результатов совместных усилий квалифицированного малого бизнеса и исследовательских центров в Военно-морские силы и Корпус Морской пехоты.

Интересно было бы почитать аналогичные формулировки отечественных заказывающих управлений Минобороны. Почему-то кажется, что они могут быть получены путём формального логического отрицания заявлений, приведённых выше.

Литература

1. Silver Fox. Advaced Ceramic Research

2. Краткая пояснительная записка по комплексу ГрАНТ^®. Современный взгляд на состав и структуру комплекса с ДПЛА ГрАНТ^®, БРАТ^®, «Отшельник» (doc, 108 Кбайт). Приложение с иллюстрациями (htm, ~450 Кбайт). ДПЛА.Ру

3. NAVY UNVEILS NEW DRONE. Defence Tech.org, March 24, 2003

4. Drones See, Smell Evil From Above.Wired News, March 24, 2003

5. Silver Fox (Last Updated: 26 August 2005). Directory of U.S. Military Rockets and Missiles. Appendix 4: Undesignated Vehicles.

6. ТРАЛ Чистякова. Краткое иллюстрированное пояснение принципа действия. 2001 год . НПКЦ "Новик-XXI век"

7. Н.В.Чистяков, Американский комплекс миниДПЛА «НЕТОПЫРЬ 3» фирмы «МЛБ Компани» и навеянные соображения по компактности и миниатюризации. ДПЛА.Ру

8. Н.В.Чистяков. Всё не так уж сумрачно вблизи. Сопоставление ДПЛА БРАТ (Россия) и "ДрэгонАй" (США). ДПЛА.Ру

9. Э.П.Лукашева, Н.В.Чистяков. "Новые" или миниДПЛА. ДПЛА.Ру

10. Silver fox...a View from Above. Office of Naval Research. 2003 год (сохранённая копия)