Литература

Лазерная локация земли и леса

6.5. Компоновка аэросъемочного оборудования на борту носителя

В данном разделе анализируется опыт различных российских компаний по установке на различные летательные аппараты аэросъемочных лидаров серии ALTM канадской компании Optech Inc.

При решении задачи компоновки аэросъемочного оборудования решаются две основные задачи:

  1. обеспечение наиболее качественной и надежной работы всех элементов аэросъемочного комплекса, а также наиболее комфортных условий работы бригады бортовых операторов;
  2. обеспечение минимального вмешательства в конструкцию летательного аппарата.

Первая задача представляется совершенно естественной и не требует комментариев. Представим пояснения по второй задаче. При работе на территории Российской Федерации, так и за ее пределами, аренда носителя в месте проведения аэросъемочных работ является значительно более целесообразной с экономической точки зрения по сравнению с оборудованием постоянной летающей лаборатории. Однако при таком подходе необходимо свести к минимуму (желательно полностью исключить) какое-либо вмешательство в конструкцию летательного аппарата, так как против этого, как правило, возражает его владелец.

Вопросы компоновки аэросъемочного оборудования рассмотрим подробно на конкретных примерах из практики применения ЛЛ средств.

Вариант размещения сканерного блока и цифрового аэрофотоаппарата внутри фюзеляжа вертолета Ми-8 отечественного производства, представлен ранее на рисунке 31, с. 70. На рисунке 56 представлено размещение GPS антенны на хвостовой балке вертолета вместо 2-го строевого огня.

pic_56.jpg
Рисунок 56. . Крепление GPS антенны на хвостовой балке вертолета Ми-8

Данная схема компоновки представляется удачной по следующим причинам:

  • удается полностью исключить вмешательство в конструкцию летательного аппарата, что крайне важно при работе на территории Российской Федерации. Весь аэросъемочный комплекс получает энергию от штатного бортового источника питания. Максимальное потребление не превышает 1 кВт; 
  • для размещения сканерного блока и цифрового аэрофотоаппарата используется штатный люк тросовой подвески, которым оборудованы все вертолеты типа Ми-8, Ми-8МТ, Ми-8МТВ. Размер люка позволяет использовать лазерный локатор с максимальным углом сканирования – до 50°, а также фотоаппарат с объективом, обеспечивающим ширину поля зрения до 70°. При этом фотоаппарат располагается только в плановом положении, а сканерный блок за счет использования специальных скобок может занимать три положения – строго вертикальное, с углом наклона 10° и 20°.

Аэросъемочное оборудование крепится к раме, которая используется как для размещения оборудования, так и для вибрационной защиты. При выборе амортизаторов для рамы были приняты меры по исключению вращательных колебаний, так как такие колебания даже с небольшой угловой амплитудой могут привести к значительным колебаниям взаимного положения сенсора IMU и GPS антенны и тем самым существенно снизить точность определения координат. В зимнее время года для обогрева аэросъемочного оборудования используется вентилятор, который обдувает сканерный блок салонным воздухом.

Рисунок 57 иллюстрирует размещение стойки управления локатора, GPS приемника и вспомогательного оборудования внутри фюзеляжа.

pic_57.jpg
Рисунок 57. Размещение стойки управления локатора, GPS приемника и вспомогательного оборудования

Фактическая дальность вертолета Ми-8 с двумя дополнительными топливными баками составляет 600–650 км на рабочей  скорости 100–120 км/час, что значительно облегчает организацию аэросъемочных работ в удаленных районах с недостатком мест базирования.

К недостаткам вертолета Ми-8 как носителя можно отнести следующие факторы:

  • высокая стоимость – в Российской Федерации порядка 1000–1500 долларов США за летный час, за рубежом – до 5000 долларов. Это связано как с большой стоимостью самого вертолета (около 2 млн. долларов), так и с высокими эксплуатационными расходами, в частности потребление горючего составляет 600 кг/час; 
  • низкая маневренность и ограничение на минимальную скорость и высоту полета. Эти ограничения связаны с большим весом аппарата. В определенных случаях это создает значительные проблемы при организации аэросъемочных работ; 
  • GPS антенна устанавливается под несущим винтом, который у Ми-8 выполнен из металла, т.е. не является радиопрозрачным. В результате этого снижается соотношение сигнал-шум на входе GPS приемника на 20–30 дБ. Кроме того, расстояние между сенсором IMU и GPS антенной для этой модели вертолета значительно – около 7 м, что налагает дополнительное требование к точности определения выставочных параметров.

Другим возможным примером внутренней установки аэросъемочного оборудования является вертолет Gazelle производства французской компании Aerospatiale, ныне входящей во франко-германский концерн Eurocopter (рис. 58).

pic_58.jpg
Рисунок 58. Размещение аэросъемочного комплекса на вертолете Gazelle

Важным преимуществом этого типа носителя является возможность установки GPS антенны на конец хвостовой балки. В этом положении антенна не подвергается влиянию ни несущего винта, ни заднего винта. Малые размеры вертолета не позволяют, однако, разместить в салоне более одного аэросъемочного прибора.

Другим примером является размещение аэросъемочного комплекса на вертолете Bell-206 в модификации Jet Ranger или Long Ranger, производства американской компании Bell Helicopters. Эта модель вертолета не оборудована штатным плановым люком, поэтому размещение сканерного блока возможно по одной из следующих схем: на внешней подвеске с креплением к шасси с помощью AIR STEPS (рис. 59), либо внутри фюзеляжа по схеме, изображенной на рисунке 60.

pic_59.jpg
Рисунок 59. Размещение аэросъемочного комплекса на вертолете Bell-206 Jet Ranger с внешней установкой сканерного блока

pic_60.jpg
Рисунок 60. Размещение аэросъемочного комплекса на вертолете Bell-206 Jet Ranger с внутренней установкой сканерного блока

Во втором случае временно удаляется один из нижних иллюминаторов, который заменяется пластмассовой заглушкой. В заглушке проделываются отверстия для размещения сканера, цифрового фотоаппарата или тепловизора. GPS антенна для этой модели вертолета, как правило, крепится в верхней части фюзеляжа.

При размещении аэросъемочного комплекса на борту вертолета AS-350 производства франко-германского концерна Eurocopter был разработан специальный контейнер, который крепился в носовой части фюзеляжа (рис. 61).

pic_61.jpg
Рисунок 61. Размещение аэросъемочного комплекса на вертолете Eurocopter AS-350

Внутри контейнера располагались сканирующий блок, цифровой фотоаппарат и средства коммутации. Контейнер был выполнен герметичным, что позволяло выполнять работы, не опасаясь появления осадков. GPS антенна располагалась на верхней крышке контейнера. Такая схема представляется наиболее удачной с метрологической точки зрения, так как все три главных аэросъемочных компонента максимально приближены друг к другу.

Размещение аэросъемочного оборудования на борту вертолета Robinson R-44 вызвало наибольшие трудности следующего характера:

  1. штатная система электропитания вертолета имеет напряжение 12 вольт, в то время как для питания лидаров типа ALTM было необходимо питание 24–32 вольт. По этой причине были использованы два автомобильных аккумулятора, которые позволяли выполнять съемку в течение 40минут без подзарядки;
  2. в связи с отсутствием люка сканерный блок крепился к шасси, как и в случае с вертолетом Bell-206. Однако, в отличие от последнего, у R–44 шасси меняют свое положение после взлета. Чтобы избежать изменения взаимного положения GPS антенны и сканерного блока, GPS антенна была закреплена на специальной штанге, которая также крепилась к шасси. В результате шасси, GPS антенна, сканерный блок и фотоаппарат, конструктивно представляли собой единое целое и их взаимное положение не изменялось в ходе съемки.