В МАИ спроектировали беспилотник для мониторинга погоды в Арктике

Московский авиационный институт, 17 января 2022 года

Специалисты Московского авиационного института и Института физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН спроектировали уникальный для России беспилотный летательный аппарат (БПЛА) «Цимлянин». Аппарат предназначен для метеорологических исследований и мониторинга погоды в арктических широтах. В настоящее время он прошёл лётные испытания.

Работа над аппаратом ведётся в кооперации с Институтом теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН и Центральной аэрологической обсерваторией.

Новый беспилотник позволит исследовать турбулентную структуру пограничного слоя атмосферы — нижней части газовой оболочки нашей планеты. В перспективе разработка может быть использована для создания сети метеорологического мониторинга в Арктике на базе БПЛА, а также оперативного отслеживания и прогнозирования ледовой обстановки вдоль Северного морского пути и в акваториях северных портов России.
БПЛА в метеорологии

Беспилотные летательные аппараты в последние годы всё чаще используются в метеорологии, в основном — с исследовательской целью, что обусловлено их экономичностью и простотой применения. Данные аэрологического зондирования на разных высотах, получаемые с них, дают исследователям существенно более полную информацию, чем точечные наблюдения на метеорологических станциях. Кроме того, использование беспилотных летательных аппаратов позволяет увеличить частоту и расширить зону измерений.

Особенно актуально использование беспилотников в труднодоступных районах, где немногочисленные метеорологические и аэрологические станции располагаются на большом расстоянии друг от друга. Именно такая проблема существует сейчас в Арктике: точность прогноза погоды здесь оказывается существенно ниже, чем в средних широтах.

Набирающее темп освоение Арктики требует повышения надёжности прогнозов таких неблагоприятных и опасных погодных явлений, как штормовое волнение, порывистость ветра, облачность, оледенение, осадки и др. Под эту специфическую задачу и создавался беспилотный аппарат самолётного типа «Цимлянин».

"Основное назначение аппарата «Цимлянин» — измерение с высокой частотой влажности, температуры и определённых параметров ветра на разных высотах в пределах 1,5 км от поверхности земли или морского льда — так называемой подстилающей поверхности, — рассказывает руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН Дмитрий Чечин. — Уникальной является возможность исследования с помощью беспилотника перестройки турбулентности на границе различных областей подстилающей поверхности, например суши и воды, леса и поля, воды и льда".

«Цимлянин» был впервые испытан на полигоне Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН в Цимлянске — отсюда его название. Он представляет собой беспилотный аппарат вертикального взлёта и посадки, которые осуществляются как у коптера — за счёт работы четырёх подъёмных винтов. Полёт происходит в самолётном режиме и обеспечивается работой лишь одного толкающего винта. Такая конструкция «Цимлянина» была разработана специалистами центра компетенций «Беспилотные летательные аппараты» МАИ.

"«Гибридная» схема аппарата была выбрана из-за нескольких факторов, — говорит заместитель директора центра «Беспилотные летательные аппараты» МАИ Максим Калягин. — В первую очередь, её преимущество заключается в мягком и контролируемом режиме взлёта и посадки, что снижает риск повреждения дорогостоящей аппаратуры на борту. «Цимлянин» не требует специальных взлётно-посадочных площадок, что облегчает его использование в условиях Арктики. Кроме того, при стандартной коптерной схеме вращающиеся винты создают возмущения воздушных потоков, что влияет на показания датчиков. «Гибридная» схема практически лишена этого недостатка". 

Размах крыла «Цимлянина» составляет 2,4 м, масса полезной нагрузки — до 1,5 кг, крейсерская скорость — до 20 м/с, а продолжительность полёта превышает 60 мин. Аппарат оборудован автопилотом и может выполнять полёт по заранее заданному маршруту. Некоторые из метеорологических приборов, установленных на его борту, являются уникальными и разработаны специально для данного беспилотника.

Помимо конструкции БПЛА, специалисты Московского авиационного института отвечали за его электронную «начинку», позволяющую получать, обрабатывать и запоминать информацию с датчиков, передавая её в реальном времени на наземные пункты мониторинга. Эта часть работ проводилась под руководством доцента кафедры 704 «Информационно-управляющие комплексы летательных аппаратов» МАИ Николая Бодункова.
Перспективы проекта

Работы над проектом ведутся за счёт гранта Российского научного фонда.

Сейчас исследователи проводят эксперименты по сбору информации с помощью беспилотника и передаче её на наземные пункты, а также занимаются изучением энергообмена над полыньями и разводьями, которые образуются на полях морского льда. В дальнейшем планируется разработка математической модели и программного обеспечения, повышающих точность метеорологического прогнозирования в Арктике.

Следующий этап — создание пилотной зоны метеорологического мониторинга в арктических условиях с помощью БПЛА. Предполагается, что использование подобных «летающих метеостанций» позволит повысить точность прогнозирования различных погодных явлений в Арктике на 10%, что увеличит безопасность как мореплавания, так и авиационных перелётов в регионе. В таком результате заинтересованы крупнейшие отечественные компании, осуществляющие эксплуатацию ледокольного транспорта, морские изыскания, добычу природного газа, а также российские аэропорты, Росгидромет, МЧС и Минобороны России.




Сообщения компаний:

Авиационный учебный центр МАИ подготовил почти 150 специалистов для крупнейшей белорусской авиакомпании
Московский авиационный институт

«РТ-Техприемка» и Институт физики атмосферы РАН создадут беспилотные комплексы для экомониторинга
АО "РТ-Техприемка"

Двигатели ОДК в составе самолетов «Суперджет» и Ил-114-300 будут впервые показаны на выставке в Индии
АО "ОДК"

Ростех покажет новые многоцелевые беспилотники Lightning на выставке в Абу-Даби
Госкорпорация Ростех

Решать конфликты, учитывая особенности темперамента, научились сотрудники аэровокзала «Южно-Сахалинск»
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Аэропорт Елизово подвел итоги работы за 2025 год
АО УК "Аэропорты Регионов"

ХХI шахматный турнир «Аэрофлот Опен» пройдет в 2026 году в новом формате
ПАО "Аэрофлот"

Эмирейтс объявляет о партнерстве с первой ракеткой мира Ариной Соболенко
Авиакомпания Emirates

«РТ-Техприемка» оценила перспективные проекты первокурсников МАИ в цифровой метрологии
АО "РТ-Техприемка"

Группа «Аэрофлот» подвела итоги перевозок через Красноярск за 2025 год
ПАО "Аэрофлот"

Международный аэропорт Сургут обслужил более 85 тысяч пассажиров в период новогодних праздников
Международный аэропорт Сургут

Аэрофлот назвал самые популярные и самые быстрорастущие направления за 2025 год
ПАО "Аэрофлот"

Итоги производственной деятельности аэропорта Новый Уренгой за 2025 год
АО УК "Аэропорты Регионов"

Положительная динамика в подарок: новогодние каникулы принесли аэровокзалу «Южно-Сахалинск» прирост основных показателей
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

В международном аэропорту Хабаровск подвели итоги работы за 2025 год
АО "Хабаровский аэропорт"

Аэрофлот увеличивает частоту рейсов в Китай
ПАО "Аэрофлот"

Аэрофлот подвёл итоги праздничных акций для пассажиров на борту
ПАО "Аэрофлот"

Компания «Азимут» оснастила аэропорт Сочи новейшим оборудованием для бесперебойной связи диспетчеров с самолетами
Госкорпорация Ростех

В ОДК-Кузнецов поздравили ветеранов отрасли с вековым юбилеем
ПАО «ОДК-Кузнецов»

Аэрофлот перевёз более 1,2 млн пассажиров за новогодние праздники
ПАО "Аэрофлот"