Применение беспилотных летательных аппаратов в лесном хозяйстве

Направление развития БПЛА идет от «универсальности» в сторону «специализации» беспилотных аппаратов и самих комплексов на «унифицированных» платформах управления, т.е. комплексы, в перспективе, будут создаваться исключительно под целевые требования заказчика. При этом «унификация» платформы управления позволят формировать один комплекс с набором аппаратов разного класса и типа.

Данный подход позволяет снизить стоимость как самого комплекса, так и удельные затраты в период его эксплуатации за счет оптимизации выполнения полетов путем выбора типа аппаратов и полезной нагрузки под конкретные задачи.

Учитывая широкий спектр БПЛА, целесообразно их классифицировать по набору ключевых характеристик.

В настоящее время в России пока не сформирована классификация БПЛА, поэтому предлагаем свою условную классификацию:

Микро класс -для работы в ближней зоне;
Малый класс - для работы на среднем удалении;
Средний класс - для работы на удалении до 100 км;
Большой класс - для работы на удалении свыше 100 км

Условно для предложенных классов можно выделить три типа летательных аппаратов: самолет, вертолет, многоосный вертолет - «мультикоптер».

В представленных классах доминирует самолетный тип БПЛА, как наиболее простой в изготовлении и эксплуатации. В микро и малом классе российским производителем предлагается значительный выбор комплексов. В среднем классе имеются перспективные отечественные разработки, находящиеся на финальной стадии доводки. В большом классе готовых эксплуатации российских комплексов почти нет, ожидается появление в ближайшие 2-3 года. Для проведения оценки перспектив может быть использован опыт применения БПЛА разных классов иностранного производства.

Беспилотные вертолетные типы представлены во всех классах. Как правило, стоимость вертолетного БПЛА превышает самолет аналогичного класса в 2-4 раза и имеет большую сложность эксплуатации. При этом самолет значительно превосходит вертолет по основным рабочим характеристикам. Преимущество вертолета может быть реализовано в двух направлениях: возможность зависания на одном месте и детального осмотра выбранного объекта с близкого расстояния; использование сложной специализированной целевой нагрузки в условиях длительной эксплуатации с ограниченных площадок (например, палуба корабля).

В лесном хозяйстве, где часто доминирует сочетание требований дальности, обеспечения заданной производительности при работе с площадными объектами, непрерывности наблюдения, приемлемой себестоимости работ вопрос эффективности вертолетных БПЛА представляется неоднозначным. Поэтому эксплуатация беспилотных вертолетов в современных условиях представляется целесообразным, прежде всего, в областях ГО и ЧС, военном применении, обеспечении морской деятельности и т.п.

Перспективными направлениями использования БЛА в лесном хозяйстве являются:

1. Информационная поддержка оперативных штабов по тушению крупных лесных пожаров, в том числе в сложных и чрезвычайных условиях.

Технологические задачи: обеспечение высокого (непрерывного) уровня мониторинга за распространением лесных пожаров, в том числе крупных, в неблагоприятных погодных условиях (сильное задымление); передача видеоинформации непосредственно в оперативный штаб на удалении до 50 км; ретрансляция сигналов УКВ-связи, передача цифровых пакетов информации между командами тушения и оперативным штабом с целью повышения качества управления силами тушения.

Данные задачи могут быть решены БПЛА малого и среднего класса. При повышении требования по дальности передачи информации до 100-150 км и свыше, обеспечения устойчивой работы в условиях сложного рельефа данные задачи могут решаться БПЛА среднего и большого классов.

Ожидаемый результат: обеспечение непрерывного уровня мониторинга лесопожарной ситуации в кризисной оперативной зоне, повышение качества связи на пожарах в труднодоступных районах; снижение уровня угроз населенным пунктам и объектам экономики за счет своевременности принятия штабами организационных решений.

2. Информационная поддержка наземных сил с применением БПЛА микрокласса.

Технологические задачи: проведение полетов на малых высотах до 100 метров в ближней зоне на удалении до 5 км, возможность проведения старта и посадки с любой площадки ограниченных размеров.

Ожидаемый результат: наведение наземных команд при движении на пожар малой площади или проблемный участок кромки пожара в условиях пересеченного рельефа, информационная поддержка работ по тушению пожара средних размеров, поддержка работ по окарауливанию при дефиците персонала, мониторинг изменения опасных ситуаций на пожаре, повышение эффективности наземного патрулирования.

3. Плановый лесопатологический мониторинг состояния контрольных участков лесного фонда.

В условия Сибири и Дальнего Востока имеется проблема оперативного мониторинга состояния лесного фонда на контрольных участках, требуется обеспечить периодичность осмотра нескольких десятков участков, расположенных в удаленных труднодоступных районах по территории региона (субъекта) с целью своевременного выявления отрицательных лесопатологических тенденций. Организация работы наземных команд для осмотра контрольных участков - затратное мероприятие, обладающие низкой производительностью, требующее отвлечения людских ресурсов, иногда привлечение дорогостоящей авиации для доставки команд. Применение пилотируемой авиации не обеспечивает постоянства и своевременности по техническим и организационным причинам, при этом имеется очень высокая стоимость данных работ. Использование для данных целей средств космического мониторинга позволяет частично снять остроту проблемы, но в силу технических особенностей не обеспечивает достоверности результатов в оперативные сроки

Потребное решение технологических задач: необходимо проведение автоматического полета по заданному маршрута с удалением свыше 100 км от точки старта; выполнение полетов по маршруту в воздушном пространстве; проведение аэрофотосъемки в контрольных точках с требуемыми характеристиками.

Данные задачи могут быть решены БПЛА среднего и большого класса.

Ожидаемый результат: заблаговременное выявление районов с негативными лесопатологическими тенденциями, снижение затрат на проведение планового мониторинга состояния лесов, адресное использование ресурсов служб по защите леса, предотвращение возможного ущерба за счет своевременности реализации лесозащитных мероприятий.

4. Противодействие незаконной хозяйственной деятельности в лесах.

Накопленный опыт показал эффективность БПЛА малого класса при противодействии незаконным рубкам. Недостатками такого подхода является недостаточная разрешающая способность оптического канала получения видеоинформации, контроль за незначительной зоной лесного фонда, необходимость получения предварительной информации о фактах и координатах мест незаконной деятельности. Все это снижает оперативность мероприятий по противодействию и недостаточно реализует потенциал воздушного наблюдения с помощью БПЛА. Поэтому требуется применение БПЛА, способного не только фиксировать факт незаконной рубки и наводить оперативные группы.

Требуется реализовать возможность поиска участков лесного фонда с незаконной деятельностью, выявления фактов нахождения производственных сил (тракторов, команд нелегальных лесорубов и т.п.) и их активности. Подобные задачи могут быть реализованы в рамках системного технического решения, использующего возможности наземных автономных датчиков получения информации об активности (сейсмической активности лесовозной техники, изменений магнитного поля при передвижении автотранспорта или оборудования, акустической и т.п.), технологии регистрации мест работы приборов связи (радиостанций, мобильных телефонов и т.п.), сбора информационных данных с помощью БПЛА и передачи их оперативной группе. Такой подход позволит существенно расширить контролируемый район, выявлять маршруты движения техники и объемы транспортировки древесины, точки сбора противоправных лиц, хранения оборудования, выявления технологической цепочки транспортировки и реализации незаконной древесины. Указанные задачи могут быть решены БПЛА малого и среднего класса.

Ожидаемый результат: повышение раскрываемости преступлений в области незаконной хозяйственной деятельности, организация эффективной системы охраны ценных участков лесного фонда от незаконных рубок.

5. Патрулирование лесного фонда.

Имеющийся опыт показал, что применение БПЛА для патрулирования лесного фонда является одной самых сложных задач с технической точки зрения. Ограничение радиуса эффективных действий БПЛА по дальности прямого радиоканала не позволяет использовать БПЛА малых классов для патрулирования территорий лесного более 200 тысяч га, среднее качество оптических каналов БПЛА малых классов снижает радиус обзора камер до 10 км. Решением этой задач может являться БПЛА с радиусом действия от 50 км до 150 км и специализированной целевой нагрузкой, обладающей следуюшими характеристиками:

оптические системы высокого разрешения с дальностью обнаружения дымовой колонки пожара размерами 0,1 га;
наличие инфракрасного канала обнаружения;
наличие системы передачи цифровых данных с высокой пропускной способностью;
ретрансляция сигналов УКВ-связи по направлению пожар-пожар, пожар-авиаотделение, пожар-лесничество; системы автоматического обнаружения (без участия оператора) и идентификации загораний;
наличия систем предотвращения столкновения в воздушном пространстве.

Комплекс с подобными характеристиками мог бы обеспечить проведения авиапатрулирование участков лесного фонда размерами 1-1,5 млн. га, что соответствует типовой нагрузки для самолета типа Ан-2 или вертолета Ми-2.

Он может быть реализован на БПЛА среднего и большого класса. При реализации данного направления развития БПЛА, следует учитывать, что появления российских БПЛА большого класса ожидается в ближайшие 2-3 года. До этого момента целесообразно провести отработку отдельных технологий перспективной специализированной целевой нагрузки на БПЛА среднего класса.

Ожидаемый результат: снижение себестоимости проведения авиапатрулирования в 5-6 раз, снижается зависимость от авиакомпаний, обеспечивается нормативная кратность патрулирования, повышается гибкость применения авиации для задач лесного хозяйства.