naslovna >> sveska 156

LANSIRNI SISTEMI BESPILOTNIH LETELICA

Zoran Novaković

Nikola Medar

U V O D

Sve intenzivniji razvoj bespilotnih letelica-BL (Unmanned Aerial Vehicle-UAV) uvodi novi termin, sistem bespilotne letelice-SBL (Unmanned Aerial Vehicle Sistem-UAVS) što podrazumeva hibridni sistem, a koga osim letelice(a) čine i upravlјačka zemalјska stanica, sistem prenosa podataka, sistem lansiranja (poletanja) i sistem sletanja. Svaki od ovih podsistema se razvija u više prvaca tako da kombinatorika definisanja hibridnog SBL narasta do neslućenih mogućnosti.

Potreba za lansiranjem BL je nastala iz sledećih razloga. Prvo, lansiranjem BL se eliminiše zahtev za poletnom stazom što je od presudne važnosti u uslovima borbenih dejstava, kada je raspoloživost poletne staze veoma neizvesna. Drugo, poletanje BL sa sopstvenim pogonom iziskuje motor veće snage, zahteva se dodatni kapacitet goriva što sve skupa povećava masu BL, a što je oprečan zahtev u odnosu na autonomiju leta BL.

Osnovni zadatak svakog lansirnog sistema BL je da prethodno akumulisanu energiju u svom sistemu preda BL, kako bi BL u ternutku napuštanja lansirne rampe imala najmanje 15% veću lansirnu brzinu od kritične brzine za datu konfiguraciju BL. Da bi poletanje BL bilo uspešno neophodno je da BL u trenutku napuštanja lansirne rampe katapulta ima dovolјan uzgon kako bi njen sopstveni pogon preuzeo stabilan let. Tokom korišćenja lansirnih sistema BL primećene su prednosti i nedostaci svakog lansirnog sistema BL ponaosob. To dovodi do zalјučka da lansirni sistem BL mora biti što manje mase, da zahteva svoje opsluživanje sa što manje osoblјa i da ima što manju zapreminu pri skladištenju. Takođe, priprema lansirnog sistema BL za dejstvo mora biti izvodlјiva u roku od petnaest minuta.

Svi navedeni faktori trebaju biti uzeti u razmatranje i ugrađeni u koncepciju projekta lansirnog uređaja. Bitne karakteristike lansirnog sistema BL su i nabavna cena i cena održavanja, što je možda od presudne važnosti za vojni budžet pojedinih zemalјa.

Postojeći lansirni sistemi BL - katapulti, se mogu svrstati u nekoliko kategorija: (1) pneumatski, (2) hidraulički, (3) lanseri sa elastičnim (bandži) užadima, (4) lanseri kinetička energija, (5) lanseri sa asistencijom raketnog pogona, (6) elektromagnetni lanseri i (7) alternativne metode.

1. PNEUMATSKI

Tipično za pnematske lansere BL je njihovo funkcionisanje zasnovano na komprimovanom vazduhu. Karakteriše ih visoka lansirna brzina BL i jednoliko predvidivo ubrzanje. Takve karakteristike omogućavaju formiranje dijagrama performanse (kriva zavisnosti lansirne brzine ili ubrzanja od mase BL), što eminentni svetski proizvođači prilažu kao dokaz kvaliteta lansera. Komprimovani vazduh se smešta u akumulatorima-sudovima pod pritiskom koji za uzvrat, preko kretnog sistema katapulta, saopštava lansirnu brzinu kolevci sa BL na lansirnoj šini. Katapult je zatvoren sistem gde se lansirna kolevka nakon svakog lansiranja može vratiti u početni položaj i pripremiti za naredno lansiranje BL. Nedostaci pneumatskih katapulta potiču od postojećeg načina predaje energije sistemu. Naime, pnematski katapulti zahtevaju relativno veliki energetski sistem, te im je u nekim situacijama potrebno i do petnaest minuta da se uspostavi sistem za ponovno lansiranje (Jane's UAV, 2007).

2. HIDRAULIČKI

Kao i pneumatski lanseri BL i hidraulički lanseri BL pripadaju istom tipu konstruktivnog rešenja katapulta. Hidraulički lanseri BL su konstruktivno najčešće izvedeni tako da se BL lansira pomoću kolevke-kolica male mase, koja su na rolerima montirana na lansirnu šinu i koja se ubrzavaju pomoću sintetičkog vučnog kaiša (Jane's UAV 2007, "RUAG Aerospace"-Švajcarska). Hidraulički motori obezbeđuju energiju za vitlo sintetičkog vučnog kaiša i pozicionirani su ispod tačke maksimalne lansirne brzine, kada BL poleće. Kada kolica stignu u tu tačku, tada vitlo menja smer kretanja pri čemu se otpušta BL da poleti. Energija za lansiranje se dobija od klipa akumulatora koga pokreće gas azot pod pritiskom (Jane's UAV, 2007). Drugi hidraulički katapulti funkcionišu na sličan način kao "RUAG Aerospace"-metod. Hidraulički katapulti zahtevaju poseban izvor energije za pogon sitema lansiranja, međutim to omogućava komparativno veću lansirnu brzinu BL i veću lansirnu masu. Hidraulički i pneumatski katapulti su donekle sličnog konstruktivog rešenja pri čemu je osnovna razlika u radnom fluidu.

3. ELASTIČNA (BANDžI) UŽAD

Za lansiranje BL bandži katapulti koriste energiju akumulisanu u nategnutim elastičnim užadima. Bandži katapulti su relativno jedostavne konstrukcije i u osnovi se sastoje od lansirne rampe po kojoj se kreću kolica sa lansirnom kolevkom koja nosi BL. Kolica vuče komplet elastičnih užadi direktno ili posredno preko čelične sajle i sistema koturača. Natezanje kompleta elastičnih užadi se najčešće vrši pomoću električnog čekrka preko čelične sajle. Karakteristika bandži sistema su višestruke sigurnosne čivije koje drže prethodnu nategnutost elastičnih užadi i otpuštaju se direktnim povlačenjem pomoću konopca ili električnom dalјinskom komandom. U principu, bandži katapulti važe za lansirne sisteme manje lansirne moći jer su ograničeni brojem instalisanih elastičnih užadi. Nјihova prednost je u jednostavnosti konstrukcije, nižoj nabavnoj ceni i niskoj ceni održavanja. Nedostatak je početni trzaj (neravnomerno ubrzanje na lansirnoj šini) što negativno utiče na posebno osetlјivu opremu koju BL može da nosi. Da bi se efekat trzaja ublažio bandži katapulti imaju nešto dužu lansirnu rampu u poređenju sa ostalim sistemima.

4. KINETIČKA ENERGIJA

Za razliku od prethodnih, lanseri kinetička energija daju ravnomerno ubrzanje tokom cele faze lansiranja i ograničavaju trzaj u trenutku otpuštanja BL (Jane's UAV, 2007). To omogućava da se lanseri kinetička energija koriste za lansiranje BL sa posebno osetlјivom opremom. Predstavnik ove kategorije lansera BL je "Frazer-Nash"-V. Britanija. Lanser sadrži dvostruki teleskopski lansirni kolosek gde je jedna šina fiksna, a druga kližuća. Lansirnu dresinu sa kolevkom i BL, koja je montirana na kližućoj šini, povlači sajla sa doboša čekrka koga pogoni zamajac preko elektromagnetne frikcione spojnice. Kada dresina dostigne lansirnu brzinu ona se zaustavlјa pomoću dampera ili frikcione kočnice. Pod inercijom kretanja dresine, BL nastavlјa kretanje napred, kada sopstveni pogon BL preuzima njen stabilan let. Mere sigurnosti na lanseru "Frazer-Nash" su instalisana oprema za dalјinsko upravlјanje lansiranjem pri čemu se koristi čivija za blokadu pre lansiranja i kontrolni sistem električnih funkcija pre lansiranja (Jane's UAV, 2007). Prednost lansera kinetička energija je njihova komparativno kraća lansirna šina što doprinosi manjem gabaritu za lagerovanje. Ovi lanseri su jednostavni za upotrebu, imaju nisku cenu održavanja i zahtevaju minimalnu obuku posluge.

5. LANSERI SA ASISTENCIJOM RAKETNOG POGONA

Prednost lansera sa asistencijom raketnog pogona (RATO - Rocket Assisted Takeoff ) je njihov mali gabarit, odnosno njihova veoma kratka lansirna rampa, gotovo nulte dužine. Zbog svoje male zapremine za lagerovanje, ovi lansirni sistemi se mogu lako transportovati vozilom ili brodom. Postolјe i raketni pogon su osnovne komponente za lansiranje BL. Predstavnik ove vrste lansera, sistem lansiranja BL vazdušni cilј "Kalkara"-BAE Systems, za lansiranje koristi raketni sistem "boca" koji nakon starta gori tri sekunde i odbacuje se sa BL kada njen sopstveni pogon preuzima let drona. Pošto se lansirna (start) raketa odbacuje nakon sagorevanja goriva, od posebnog je interesa aspekt zaštite okoline u odnosu na lansere sa asistencijom raketnog pogona. Glavni nedostataci ovih sistema lansiranja BL su posledica odbacivanja start raketa i zahtev za posebnim sistemom lagerovanja start raketa kao pirotehnike, pre njihove upotrebe. Površina za njihovo lagerovanje mora biti odvojena od površine na kojoj se čuva standardna municija. I jedno i drugo čini ovu vrstu sistema lansiranja BL nepogodnim za upotrebu. Lanseri sa asistencijom raketnog pogona se mogu svrstati u tri podgrupe:

-   Lanseri nulte dužine

-   Kontejner lanseri sa jednom BL

-   Kontejner lanseri sa više BL.

6. ELEKTROMAGNETNI

Elektromagnetni katapulti za BL su još uvek u razvoju. Postoje najave da pojedine firme zapadnih zemalјa uveliko rade na ovom projektu, ali za sada u javnosti nema konkretnih podataka.

7. ALTERNATIVNE METODE

Uporedo sa razvojem navedenih sistema lansiranja BL razvijene su i druge metode lansiranja malih BL. Dve od tih metoda su prikazane na sl. 1 i sl. 2. Ovim metodama se BL lansira bez "linije lansiranja", čime se eliminiše potreba za lansirnom rampom.

Prva metoda je sportistima i turistima poznati parasejling čime se BL podiže na odgovarajuću visinu. Tada se BL otpušta da slobodno pada, te kada pri poniranju dostigne dovolјnu brzinu opstrujavanja vazduha, sopstveni pogon BL preuzima kontrolisani let (McDonnell, 2005). Ova metoda, koju karakteriše jeftini komercijalni parasejling, je već testirana.

Druga metoda lansiranja BL je metod rotacionog ubrzavanja BL (Urnes, 2009). Ovaj sistem poseduje vertikalni stub sa trapeznom zavojnicom koji je čvrsto spojen sa podlogom. Sa stubom je spregnuta trapezna navrtka koja nosi horizontalnu ruku na kojoj je podvešena BL. Pri dejstvu propelera sopstvenog pogona BL, ceo sklop navrtka-horizontalna ruka i BL rotira i penje se naviše pri čemu ugaona brzina raste. Kada ugaona brzina dostigne nivo da linijska brzina BL obezbeđuje kontrolisano preuzimanje leta od strane sopstvenog pogona, tada se BL otpušta sa rotirajuće ruke.

Ove dve metode se ne bi mogle uzeti u razmatranje jer je pripremno vreme kod prve metode neizvesno, dok je kod obe metode nepouzdan trenutak kada će se BL lansirati i konačno time je umanjena fleksibilnost komandira odelјenja koje opslužuje SBL.

Sl.1. Parasejling lansiranje sa odbacivanjem BL

Sl.2. Lansiranje rotacijom sa sopstvenim pogonom

Najčešći alternativni način lansiranja malih i mikro BL je metoda lansiranja "izbačajem iz ruke". Ova metoda zahteva dobru obučenost operatora koji "baca" - lansira BL, jer operator pri svakom lansiranju BL mora da je izbaci iz ruke pod zahtevanim lansirnim uglom i sa odgovarajućom lansirnom brzinom. Međutim, i pored dobre obučenosti operatora postoje rizici da u odsudnom trenutku pogreši te se pribegava varijanti, kada je to moguće, da se BL lansira sa ručnim katapultom.