Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Таблица 1

Матрица парных сравнений критериев эффективности

Целью работы является разработка метода рационального выбора беспилотного летательного аппарата для построения аэромобильной сети связи.

На первом этапе решения задачи рационального выбора БЛА для АСС необходимо сформировать группу возможных альтернатив типов БЛА, способных обеспечить требуемый функционал АСС.

Исходя из замысла применения АСС на базе БЛА, заключающегося в обеспечении информационного обмена в условиях огневого и функционального поражения, применяемые БЛА, прежде всего, должны обладать малой стоимостью и высокой живучестью. Живучесть БЛА во многом зависит от оптической и радиолокационной заметности. Стоимость БЛА определяется расходами на эксплуатацию БЛА и непосредственно стоимостью самого БЛА и должна быть существенно меньше применяемых по ним средств поражения.

Среди типов БЛА, удовлетворяющих требованиям по живучести и стоимости, необходимо выбрать БЛА, применение которых может обеспечить размещение полезной нагрузки (связного оборудования, антенн), что определяется ее массой и размерами, обладать достаточным или, по крайней мере, максимальным временем барражирования в зоне выполнения задачи.

Вышеперечисленным требованиям удовлетворяют БЛА самолетного (БЛА-С) типа, например Орлан-10 [13], вертолетного типа (БЛА-В), например гибридные разработки НЕЛК [11], а также высотные БЛА самолетного типа на солнечных батареях (БЛА-СБВ), например «ЛА-252 «Аист», разработки КБ Лавочкина [6].

Следующим этапом разработки метода рационального выбора является формирование группы критериев, применяемых для оценки различных типов БЛА. Кроме перечисленных выше критериев, в статье предлагается учесть готовность БЛА к применению в составе АСС, что определяется в первую очередь аэродромными требованиями к запуску БЛА и скоростью их полета в зону выполнения задачи. В работе также учтена ветровая устойчивость БЛА, которая существенно влияет на их живучесть и высоту полета БЛА. С учетом проведенных рассуждений получим иерархию принятия решения, представленную на рис. 1.

В табл. 1 представлены парные сравнения выбранных критериев согласно представленной выше шкале.

В табл. 2–9 представлены результаты парных сравнений по приведенным выше критериям каждой из альтернатив. По критерию время выведения наиболее эффективным можно полагать БЛА-С, прежде всего, по причине наибольшей скорости полета в зону выполнения задач ретрансляции, составляющей порядка 100–170 км/ч, в то время как БЛА-В с гибридным двигателем способны развивать скорость до 80–100 км/ч. БЛА-СБВ работают на больших высотах, поэтому развертывание АСС на их базе самое долговременное. Результирующие оценки сравнения представлены в табл. 2.

Таблица 2

Сравнение альтернатив по критерию «время выведения»

При сравнении предлагаемых альтернатив по критерию «аэродромные требования» БЛА-В и БЛА-С находятся в практически равных условиях, однако применение БЛА-С рассматриваемого радиуса действия требует катапульты, а следовательно, подходящей площадки, что дает слабую значимость превосходства БЛА-В. БЛА-СБВ требуют взлетно-посадочную полосу, поэтому они по данному критерию наименее приоритетны (табл. 3).

Таблица 3

Сравнение альтернатив по критерию «аэродромные требования»

С точки зрения стоимости рассматриваемые БЛА-С и БЛА-В примерно одинаковы, за некоторым преимуществом БЛА-С. БЛА-СБВ существенно дороже по отношению к другим БЛА. Результат парных сравнений представлен в табл. 4.

Таблица 4

Сравнение альтернатив по критерию «стоимость»

Наибольший приоритет по критерию «время барражирования» имеют БЛА-СБВ, т.к. по заявляемым характеристикам [6] они будут способны барражировать до 100 суток. Современные БЛА-С могут находиться в воздухе примерно в три раза дольше БЛА-В. На основе проведенных рассуждений в табл. 5 представлены результаты парных сравнений.

Таблица 5

Сравнение альтернатив по критерию «время барражирования»

По критерию «масса полезной нагрузки» наибольшим приоритетом обладают БЛА-СБВ (до 25 кг [6]). Масса полезной нагрузки БЛА-С в несколько раз превосходит массу полезной нагрузки БЛА-В. Результаты парных сравнений по критерию «масса полезной нагрузки» представлены в табл. 6.

Таблица 6

Сравнение альтернатив по критерию «масса полезной нагрузки»

Применение полимерных композиционных материалов из переплетённых нитей углеродного волокна при конструировании БЛА позволяет существенно снизить их радиолокационную заметность. Однако даже в этом случае играет роль размер БЛА, поэтому БЛА-СБВ являются наиболее заметными, несмотря на их существенно большую высоту полета. БЛА самолетного типа при нахождении в воздухе не могут находиться без поступательного движения, что также позволяет селектировать их по доплеровскому сдвигу частоты. В то же время БЛА-В могут «зависнуть в воздухе» или двигаться со скоростью облаков, т.е. радиолокационный отклик от них может иметь доплеровский сдвиг частоты, стремящийся к нулю. Результаты парных сравнений по критерию «радиолокационная заметность», с учетом проведенного анализа и сделанных выводов, представлены в табл. 7.

Таблица 7

Сравнение альтернатив по критерию «радиолокационная заметность»

С точки зрения оптической заметности все рассматриваемые БЛА находятся примерно в одинаковых условиях. Относительно большие размеры БЛА-СБВ компенсируются большой высотой полета. БЛА-С и БЛА-В практически одинаково малозаметны в оптическом диапазоне разведки. Результаты парных сравнений, рассматриваемых БЛА по критерию «оптическая заметность» приведены в табл. 8.

Таблица 8

Сравнение альтернатив по критерию «оптическая заметность»

Наибольшей устойчивостью к ветровым возмущениям обладают рассматриваемые БЛА-СБВ по причине их наибольшей массы и полете на высоте малых ветровых возмущений [9]. БЛА-В обладают несколько большей устойчивостью по отношению БЛА-С. Результаты парных сравнений рассматриваемых БЛА по критерию «устойчивость к ветровым возмущениям» приведены в табл. 9.

Таблица 9

Сравнение альтернатив по критерию «устойчивость к ветровым возмущениям»

На рис. 2 представлен результирующий вектор приоритетов [14], показывающий преимущество применения БЛА-С для рассматриваемого варианта применения АСС.

Рис. 2. Результирующий вектор приоритетов

Таким образом, на основе парных сравнений разработан экспертный метод рационального выбора беспилотного летательного аппарата для построения аэромобильной сети связи. С использованием разработанного метода для частного случая применения АСС на базе БЛА обосновано преимущество применения БЛА самолетного типа. Разработанный метод обладает гибкостью применения и позволяет проводить обоснование рационального выбора в случае изменения условий применения АСС на базе БЛА и решаемых с ее использованием задач. Применение разработанного подхода актуально на стадии предпроектной подготовки, например, при ранжировании альтернатив в ходе эволюционного синтеза [4].