Що таке аеростат: опис, особливості, фото

Повітряні кулі були першими системами збору інформації, спостереження і розвідки, за якими пішли дирижаблі, безпілотні літальні апарати, аеростати. З розвитком авіації ці базові, менш керовані платформи стали застосовуватися в рекреаційних цілях.

Відродження забутого

За останні 30 років, особливо в останні роки, коли рівень загроз безпеки і технологій значно зріс, а потреба в цілодобових системах спостереження збільшилася, повітряні кулі, наповнені гелієм, отримали друге народження. Вони все частіше визнаються корисними інструментами довгострокового безперервного спостереження, оскільки у них немає головного недоліку літаків – обмежень по паливу і часу польоту. Вони також можуть забезпечити візуальне стримування незаконної діяльності, оскільки знижуються тільки для дозаправки і обслуговування.


По мірі розвитку матеріалів і технологій надійність, безпека, розмір і вантажопідйомність аеростатів збільшувалися. Вони можуть переносити корисне навантаження – від пристроїв зв'язку до систем радіо-, радіотехнічної і електронної розвідки, радарів, камер денного і нічного бачення зі все більшою надійністю, дальністю, якістю і дозволом. Так що таке аеростат? Фото такого літального апарату наведено у статті.

Що таке аеростат: визначення

Назва складена з 2 грецьких слів: ??? (повітря) і ?????? (стоїть). Таким чином, аеростат – літальний апарат легший за повітря, підйомну силу якого забезпечує несе газ, такий як гелій або водень. Всі відомі працюючі системи в якості свого «підйомного» газу сьогодні використовують гелій. Він негорючий, тому безпечніше водню. Крім того, аеростати сильно розрізняються за якістю, довговічності, складності, розміром і вантажопідйомності, можливостями перенесення корисного навантаження, дальності, вартості і т. д. Враховуючи наявність безлічі платформ і компонентів, далі розповімо про їх основні відмінності.


Експлуатація аеростата вимагає регулювання змісту гелію, живлення і зв'язку з платформою, а також прив'язки, запуску і підтримки базової станції управління корисним навантаженням, фактичної роботи з контролю, комунікації або збору інформації в залежності від завдання.

Компоненти системи

Щоб в повній мірі зрозуміти, що таке аеростат, спробуємо охарактеризувати його декількома основними параметрами. Більшість систем включають наступні компоненти:

сам аеростат;

«повітряний блок» – експлуатаційну корисну навантаження, що представляє собою датчики або пристрої, що забезпечують виконання завдання (спостереження, виявлення, комунікації і т. д.), плюс апаратні засоби, системи зв'язку та енергопостачання, необхідні для її запуску;

наземну станцію прив'язки, яка утримує аеростат на місці;

станцію, в якій наземні оператори керують апаратом і корисним навантаженням;

гелій і допоміжне обладнання для підтримки системи з плином часу.

Форма

Аеростати можуть мати різну аеродинамічну форму: круглу, квадратну, у вигляді гарбуза, повітряного змія або риби. У кожної з них є свої переваги і недоліки.

Розмір і обсяг

Знаючи, що таке аеростат, не складно здогадатися, що його розміри і, отже, відносна ємність визначають здатність апарату піднімати платформу, кабелі, допоміжне обладнання і корисну навантаження на експлуатаційну висоту. Величина має значення – більш великі системи володіють більшою вантажопідйомністю, довше залишаються в повітрі на великих висотах і в більш складних погодних умовах. Як і слід було очікувати, ця підвищена потужність вимагає більш важких і більш складних опорних конструкцій, більшої кількості обслуговуючого персоналу, енергоресурсів і гелію.

Вантажопідйомність

Це вага, який аеростат може піднімати крім свого власного і троса. Вантажопідйомність відноситься до експлуатаційної корисному навантаженні (наприклад, відеокамеру) і допоміжним системам (харчування, засобів зв'язку, комп'ютерів, освітлення тощо).

Експлуатаційна висота

Робоча висота – це висота над рівнем земної поверхні, на якій передбачається робота системи за перевезення заданого ваги корисного навантаження. Підйом і, отже, робоча висота можуть бути змінені з урахуванням зовнішніх умов, таких як тиск повітря, і оператори можуть піднімати аеростат на різні висоти в допустимих межах.

Прив'язка

Прив'язний трос – це спеціальний канат для утримання та зв'язку аеростата з наземним блоком. Повітряна частина може постійно прикріплятися до стаціонарного або мобільного базі (наприклад, до транспортного засобу) або від'єднуватися, перетворюючись в автономний літальний апарат. При прив'язці тросом повітряний блок повинен обладнуватися незалежним джерелом живлення (акумулятори) і бездротовим зв'язком, тому такі кріплення використовуються в невеликих системах з низькою споживаною потужністю. У разі застосування кабелю енергопостачання та комунікації з землею забезпечуються ним.

Енергопостачання

Аэростатние системи зазвичай вимагають живлення від мережі або генератора. Потужність наземного блоку повинна гарантувати оператору можливість піднімати, закріплювати і управляти повітряним апаратом, а також підтримувати зв'язок з бортовою корисним навантаженням.
У неприв'язаний і «мертвих» прив'язаних системах повітряний блок забезпечується бортовим джерелом живлення (акумулятор). Вага батареї скорочує корисну навантаження. «Жива» прив'язка забезпечує подачу електроенергії безпосередньо по кабелю. Це дозволяє аеростат залишатися в повітрі довше і нести більшу експлуатаційну навантаження, але при цьому аэростатная система та її обслуговування обходяться дорожче.

Зв'язок

Що таке аеростат без системи зв'язку? Вона необхідна для передачі даних з повітряного блоку і корисною навантаження на наземну станцію і команд оператора. У неприв'язаний аеростатах, які функціонують подібно безпілотних літальних апаратів (БПЛА), і в «мертвих» прив'язаних управління платформою та бортовою апаратурою, а також передача даних операторам здійснюється за допомогою бездротового з'єднання. Такі системи споживають більше потужності і, таким чином, обмежують час і дальність польоту, а вага комунікаційних компонентів може знизити вагу корисного навантаження. В «живих» прив'язаних системах безперервна кабельна зв'язок між аеростатом і землею подовжує час знаходження в повітрі і забезпечує більш безпечну зв'язок.

Корисне навантаження

Аеростати – літальні апарати, які можуть нести різноманітну корисну навантаження. У більшості випадків це електронно-оптичні прилади (камери денного і нічного бачення) або телекомунікаційне обладнання. Великі аэростатические системи з постійним джерелом живлення можуть нести більш важкі і габаритні вантажі протягом більш тривалих періодів часу. Дальність польоту залежить від характеристик аеростатної платформи, висоти підйому і корисного навантаження. Одна і та ж система може мати різну вантажопідйомність залежно від конструкції платформи і станції.

Мобільність

Аэростатние системи можуть літати (подібно БПЛА) або бути прив'язаними до землі. Останні відрізняються ступенем мобільності. Літаючі аеростати функціонують подібно безпілотним літальним апаратам. Тому стикаються з аналогічними обмеженнями за часом польоту, дальності і вантажопідйомності, а також зі специфічними проблемами, такими як швидкість польоту, втрата гелію і безпека. Великі аеростати, як правило, мають прив'язку до станції, оскільки для функціонування їм зазвичай потрібен важкий наземний блок, що забезпечує достатньою потужністю, гелієм і зв'язком. Перед транспортуванням вони розбираються. Аеростати меншого розміру можуть мати прив'язку до мобільних наземним блокам, які включають анкер, досить важкий для кріплення апарату, але досить легкий для буксирування польовими транспортними засобами. Такі системи літають нижче і мають меншу вантажопідйомність.

Що таке аеростат: обмеження та безпека

На роботу апарату впливають вітер, тиск повітря і дощ. Якісна аэростатная система може залишатися в повітрі довше і більш суворих погодних умовах, забезпечуючи якісну передачу даних, але вона буде більш дорогою і може вимагати спеціального навчання і заходів безпеки. Будь-яка система, що працює вдень і вночі, також вимагає організації позмінної роботи операторів для виявлення та реагування на порушення. Для заправки гелієм необхідно, щоб аеростат був закріплений, а не перебував у повітрі. Постійна поставка гелію має вирішальне значення для роботи апарату, тому газ повинен бути частиною довгострокових оцінок експлуатаційних витрат.