Основы аэрогеофизики

Классификация аэрогеофизических методов

Аэрогеофизика представляет собой раздел разведочной (прикладной) геофизики, объединяющий методы и их модификации, которые выполняются на основе применения летательных аппаратов (ЛА) различных типов, т. е. методы и их модификации, реализующие воздушные съемки.

Аэрогеофизические методы выделяются по технологии работ (воздушные съемки) в соответствующих методах разведочной (прикладной) геофизики как методы, основанные на определенном типе поля:

  • 1) аэрогравиразведка;
  • 2) аэромагниторазведка;
  • 3) аэрорадиометрия;
  • 4) аэроэлектроразведка.

По типу применяемых геофизических полей все аэрогеофизические методы и их модификации, как и методы и модификации методов наземной геофизики, разделяются на два класса: пассивные, основанные на применении естественных полей, и активные, основанные на применении искусственно создаваемых полей (методы с регулируемым источником, к которым относятся некоторые модификации аэроэлектроразведки).

Все методы аэрогеофизики по своей сути являются дистанционными. Сверхвысокочастотные методы (СВЧМ) реализуются только в дистанционных модификациях (аэрометоды и методы спутниковой геофизики). По технологии проведения съемок, обработки и интерпретации их результатов они коренным образом отличаются от других геофизических методов. Поэтому аэрогеофизика условно разбивается на две группы методов (рис. 1.1):

  • — аэрогеофизические методы;
  • — дистанционные аэрометоды.

В группу дистанционных аэрометодов входят следующие методы: аэрофотосъемка (АФС), инфракрасная съемка (ИКС), радиолокационная съемка (РЛС), а также разработанный в последние десятилетия и широко применяемый аэрометод лазерного сканирования (АМЛС).

Структура аэрогеофизики. Группа дистанционных аэрометодов

Рис. 1.1. Структура аэрогеофизики. Группа дистанционных аэрометодов:

АФС — аэрофотосъемка; ИКС — инфракрасная съемка;

РЛС — радиолокационная съемка; АМЛС — аэрометод лазерного сканирования

Авиационные носители

Самолеты

К самолетам, применяемым для аэрогеофизических съемок, предъявляются следующие требования[1]:

  • — коммерческая нагрузка — не менее 1000 кг;
  • — продолжительность полета с полезной нагрузкой — 7 ч;
  • — диапазон съемочных скоростей — 120—250 км/ч;
  • — диапазон съемочных высот от поверхности земли — 25— 150 м;
  • — практический потолок — до 4000 м;
  • — скорость подъема — 10 м/с;
  • — длина взлетно-посадочной полосы (ВПП) — 600 м.

В последние десятилетия вследствие значительного уменьшения веса применяемой аппаратуры аэрогеофизических съемок требования к грузоподъемности применяемых самолетов резко снизились, что дает возможность использовать и самолеты сверхлегкого типа, например СП-34. Основные параметры и летно-технические характеристики типов самолетов, ранее применявшихся при аэро-геофизических работах (Ан-2, Ан-28), а также перспективных типов (Ь-410, СП-34), приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Параметры и летно-технические характеристики самолетов, используемых для аэрогеофизических съемок

Параметры и характеристики

Ан-2

Ан-28

L-410*

Cessna

172

СП-34

Размеры самолета, м:

  • — длина
  • — размах крыльев
  • — высота
  • 12,7
  • 18,8
  • 4,13
  • 12,95
  • 22,06
  • 4,5

14,48 19,5 5,8

8,28 11,0 2,72

  • 6,3
  • 9,4
  • 2,7

Размеры грузовой кабины, м:

  • — длина
  • — ширина
  • — высота
  • 4,2
  • 1,85
  • 1,85
  • 4,5
  • 1,63
  • 1,61
  • 5,5
  • 1,92
  • 1,55

Взлетная масса, кг

5500

5600

5400

1159

520

Масса конструкции и экипажа, кг

3620

3980

3630

300**

Масса топлива, кг

960

1460

860

836

60

Средний расход топлива, кг/ч

120

300

300

211

20

Коммерческая нагрузка, кг

1500

1200

1500

150

Продолжительность полета с полезной нагрузкой 1000 кг, ч

5,4

4,5

3,3

Диапазон съемочных скоростей, км/ч

  • 120—
  • 210
  • 150—
  • 320
  • 190—
  • 390

  • 65—
  • 100

Практический потолок, м

4500

3000

8000

4000

3000

Скорость подъема, м/с

3,1

10,5

8,1

3,7

Длина ВПП, м

600

600

680

70***

Примечания: * параметры даны по последней версии самолета Ь-410ЦУР-Е20; ** масса конструкции (максимальная суммарная масса экипажа, груза и топлива не должна превышать 215 кг); *** длина разбега (пробега при посадке).

Для исследований дистанционными методами (АФС, ИКС, РЛС) диапазон съемочных скоростей составляет 250—450 км/ч, а практический потолок — до 10 000 м. Основные параметры и летнотехнические характеристики типов самолетов, применявшихся при дистанционных съемках (Ил-14, Ан-30), а также перспективных типов (Ил-114), приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Параметры и летно-технические характеристики самолетов, используемых для дистанционных (СВЧМ) съемок

Параметры и характеристики

Ил-14

Ан-30

Ил-114

Размеры самолета, м:

  • — длина
  • — размах крыльев
  • — высота

— максимальная ширина фюзеляжа

  • 22,3
  • 31,7
  • 7,8
  • 24,3
  • 29,2
  • 8,3
  • 2,9

26,9 30,0 9,3 2,64

Максимальная взлетная масса, кг

18 500

23 000

23 500

Масса пустого самолета, кг

12 100

15 600

15 000

Средний расход топлива, кг/ч

855

Максимальная скорость, км/ч

430

540

Крейсерская скорость, км/ч

345

435

500

Практический потолок, м

6500

8300

7600

Длина разбега, м

710

1380

Экипаж, чел.

2—5

6 чел. 4- 1 оператор

2

Самолет Ан-2 многоцелевого назначения (рис. 1.2) представляет собой поршневой однодвигательный биплан с расчалочным крылом. Верхнее крыло снабжено автоматическими предкрылками по всему размаху, щелевыми нависающими закрылками и эле-рон-закрылками. На нижнем крыле установлены только щелевые закрылки. Летно-технические характеристики самолета Ан-2 приведены в табл. 1.1.

Самолет Ан-2

Рис. 1.2. Самолет Ан-21

1 иИЬ: https://sll.stc.all.kpcdn.net/share/i/12/10729977/wr-960.jpg

Обшивка крыльев и оперения самолета Ан-2 — полотняная. Шасси — неубирающееся, трехопорное, с хвостовым колесом. В зимнее время предусмотрена установка лыжного шасси. Силовая установка состоит из поршневого 9-цилиндрового двигателя мощностью 1000 л. с. воздушного охлаждения АШ-62ИР конструкции А. Д. Швецова с четырехлопастным воздушным винтом. Экипаж состоит из двух человек. Производился в СССР и Польше, в настоящее время производится в КНР. Занесен в Книгу рекордов Гиннеса как единственный в мире самолет, который выпускается более 60 лет. Имеет высокую надежность, многие самолеты летают более 40 лет с налетом до 20 тыс. ч. Самолеты этого типа широко использовались в геологоразведке как транспортные, для авиадесантных работ и аэрогеофизических съемок.

Самолет Ан-2 выпускался во многих модификациях, одна из них, Ан-2 Геофиз (Ап-2 СеоДг), предназначена непосредственно для проведения аэрогеофизических съемок.

Самолет Ан-28 многоцелевого назначения (рис. 1.3) с двумя турбовинтовыми двигателями ТВД-850А является глубокой модернизацией самолета Ан-14М («Пчелка») с двумя газотурбинными двигателями ПД-550СА. Аэросъемочный вариант этого самолета рассчитан на размещение комплексных аэрогеофизических станций, в том числе аэрогеофизической аппаратуры канадской фирмы «Мак-Фар». Летно-технические характеристики самолета Ан-28 приведены в табл. 1.1.

Самолет Ан-28

Рис. 1.3. Самолет Ан-281

В состав экипажа самолета Ан-28 входят летчик, штурман и два оператора. На рабочем месте левого оператора оборудован блистер. Обзорность повышается за счет высокого расположения кры-

1 ІЩЕ: Нпр://авиару.рф/'лф-сопгепГ/ир1оасІ5/2015/11/4.An-28-na-stoyanke-2.jpg ла. Мощная обдувка воздушным винтом механизированного крыла и оперения обеспечивает высокие взлетно-посадочные характеристики, позволяющие сажать самолет на неподготовленных площадках длиной 600 м. При необходимости колесное шасси заменяется на поплавки или лыжи. В фюзеляже устанавливается дополнительный бак емкостью 0,8 м3, что позволяет увеличить продолжительность съемочных полетов.

Самолет L-410 «Turbolet» (Л-410, рис. 1.4) разработан в конце 1960-х гг. чехословацким предприятием Let, оборудован двумя турбовинтовыми двигателями (тип двигателя поздних модификаций TBDGEH80200 мощностью 800 л. с.). Он успешно эксплуатировался в течение нескольких десятилетий на отечественных местных авиалиниях. Летно-технические характеристики самолета Л-410 приведены в табл. 1.1.

Самолет Л-410

Рис. 1.4. Самолет Л-4101

Самолет Ь-410 предназначен для эксплуатации на неподготовленных грунтовых, травяных, снежных площадках, а также на аэродромах с короткими ВПП. Последние версии этого самолета, Ъ-410ЦУР-Е20, имеют удлиненный фюзеляж, увеличенные крыло и киль, пятилопастные винты, два дополнительных топливных бака по 200 л на концах крыла, взлет и посадка укороченные. По своим параметрам и летно-техническим характеристикам (см. табл. 1.1) самолет Ь-410 близок к самолету Ан-28. Специальные модификации этого самолета применяются для производства аэрогеофизических съемок. Серийно выпускался с 1971 г., основным заказчиком само-

1 URL: https://riabir.ru/wp-content/uploads/2018/01/Let_L-410.jpg лета был СССР, в последующем — Россия. В 2015 г. Россия получила лицензию на производство самолетов этого типа.

Самолет Cessna 172 Skyhauk (Сессна 172 Скайхок, рис. 1.5) выпускается американской компанией Cessna как легкий одномоторный самолет с 1956 г. (в различных модификациях) и является самым массовым самолетом в мире.

Самолет Сессна 172 Скайхок

Рис. 1.5. Самолет Сессна 172 Скайхок1

На самолет Сессна 172 Скайхок исходно устанавливался шестицилиндровый двигатель воздушного охлаждения Continental 0-300 мощностью 145 л.с., на моделях, выпускавшихся после 1963 г., устанавливались двигатели Continental GO-300E мощностью в 175 л. с., что позволило увеличить крейсерскую скорость (на 11 миль/ч по сравнению с предыдущими моделями). Самолет ввиду своей экономичности и высоких летно-технических качеств (см. табл. 1.1) широко используется за рубежом в аэрогеофизиче-ских исследованиях.

Самолет СП-34 (рис. 1.6), выпускаемый Таганрогским заводом, относится к самолетам сверхлегкого типа и является многоцелевым. Это цельнометаллический двухместный летательный аппарат. Силовая установка состоит из четырехтактного двигателя Rotax 912 ULS мощностью 100 л. с. и трехлопастного воздушного винта фиксированного шага, выполненного из композитных материалов. Максимальная скорость — 150 км/ч, крейсерская скорость — 100 км/ч. Применяемое топливо: АИ-95, средний расход — около 20 л/ч.

URL: https://ic.pics.livejournal.com/khmelikvictor/49551194/2457065/2457065. original.jpg

Самолет СП-34

Рис. 1.6. Самолет СП-34

Мощная механизация крыльев и широкие пневматики шасси позволяют эксплуатировать самолет на необорудованных аэродромах и небольших площадках. Благодаря удачной аэродинамической схеме самолет легко управляем, имеет существенно меньше ограничений, чем другие самолеты его же класса, что делает СП-34 более надежным. Он может перевозиться на специализированном автомобильном прицепе в любые труднодоступные районы. Технические характеристики данного самолета приведены в табл. 1.1. Самолет этого типа может применяться для выполнения детальных аэрогео-физических съемок масштаба 1 : 10 000 и крупнее, минимальная высота съемочных маршрутов при этом может составлять 5 м. Эффективность применения самолетов данного типа подтверждена работами ГНЦ «Южморгеология» при выполнении детальных комплексных аэромагнитных и аэрогамма-спектрометрических съемок.

Самолет Ил-14 (рис. 1.7) разработан ОКБ Ильюшина. Тип самолета — пассажирский, но специальные модификации самолета Ил-МФК, Ил-14ФКМ предназначались для аэрофотосъемочных работ, а модификация Ил-14ЛЛ (летающая лаборатория) —для производства специальных исследований, в том числе съемок дистанционными методами РЛС, ИКС. Самолет серийно выпускался в 1953—1959 гг., в эксплуатации самолеты этого типа были до 2005 г. Летно-технические характеристики самолета Ил-14 приведены в табл. 1.2.

Самолет Ил-18 (рис. 1.8) был разработан ОКБ Ильюшина в 1957 г. как пассажирский самолет с четырьмя турбовинтовыми двигателями, серийно он выпускался (в различных модификациях) в 1958—1970 гг., а в эксплуатации самолеты этого типа были до 2010-х гг. Планер представляет собой цельнометаллический моноплан с низкорасположенным крылом, на котором установлены четыре турбовинтовых двигателя АИ-20, и оперением палубной схемы. Самолеты этого типа имели высокий уровень безопасности и высокие эксплуатационные качества, поэтому их специальные модификации эксплуатировались в особо сложных условиях, например, на мелкомасштабных аэромагнитных съемках при больших подлетах к участку работ, в том числе на морских аэросъемках, в Антарктиде1. Специальные модификации это самолета оборудовались для проведения ледовой разведки на основе применения аппаратуры РЛС, для этих целей была разработана и специальная модификация Ил-24.

Самолет Ил-14

Рис 1.7. Самолет Ил-142

Самолет Ил-18

Рис 1.8. Самолет Ил-181 2 3

Аэромагнитная съемка // Магниторазведка : справочник геофизика / под ред. В. Е. Никитского и Ю. С. Глебовского. М. : Недра, 1990. С. 154—210.

иКЬ: http://dimkars.ru/blog/wp-content/uploads/2012/07/IMG_2360.jpg

иКЬ: https://osssr.ru/wp-content/uploads/2019/07/ll-32.jpg

Самолет Ил-114 (рис. 1.9) был разработан ОКБ Ильюшина в конце 1980-х гг. как ближнемагистральный пассажирский самолет нового поколения и выпускался небольшими сериями начиная с 1990-х гг. Планер представляет собой цельнометаллический моноплан с низкорасположенным крылом, на котором установлены два турбовинтовых двигателя (ТВД) ТВ-117С мощностью 2500 л. с. каждый, летно-технические характеристики самолета приведены в табл. 1.2. На базе этого самолета в 2004 г. Ташкентским авиационным заводом был изготовлен вариант «летающая лаборатория» Ил-114ЛЛ по заказу НПП «Радар ммс» (г. Санкт-Петербург). Разработана современная модификация этого самолета Ил-114-300 с ТВД ТВ7-117СТ-01, и в 2020 г. начаты ее летные испытания. Этот самолет, близкий по своим основным характеристикам к самолетам предыдущего поколения Ил-14 и Ан-30 (см. табл. 1.2), в будущем может заменить их при производстве дистанционных аэросъемок.

Самолет Ил-114-300

Рис. 1.9. Самолет Ил-114-3001

Самолет Ан-26 (рис. 1.10), разработанный АНТК им. Антонова как транспортный, является модификацией исходной модели пассажирского самолета Ан-24. Планер представляет собой цельнометаллический свободнонесущий двухмоторный моноплан с высокорасположенным крылом, однокилевым вертикальным оперением с форкилем и двумя подфюзеляжными гребнями. Основные стойки шасси — двухколесные с телескопическими азотно-масляными амортизаторами. Силовая установка состоит из двух турбовинтовых двигателей АИ-24ВТ взлетной мощностью по 2820 л. с. каждый,

1 иИ.Ь: http://samoleting.ru/wp-content/uploads/2017/08/harakteristiki-Il-114-300-5.jpgустановленных в гондолах, расположенных на центроплане, и одного дополнительного турбореактивного двигателя РУ-19А-300, установленного в хвостовой части правой гондолы. Самолеты этого типа применяются при аэрогравиметрических съемках.

Самолет Ан-26

Рис 1.10. Самолет Ан-26[2]

Самолет Ан-30 (рис. 1.11) разработан ОКБ-49, является глубокой модернизацией пассажирского самолета Ан-24 и предназначен для аэрофотосъемочных и аэрогеофизических работ. Летно-технические характеристики самолета Ан-30 приведены в табл. 1.2.

Силовая установка самолета Ан-30 состоит из двух турбовинтовых двигателей АИ-24ВТ и одного дополнительного турбореактивного двигателя РУ-19А-300. Самолет оборудован комплексом навигационного оборудования, включая доплеровский измеритель угла сноса и путевой скорости ДИСС-ФК, автомат программного разворота АРП-2 в комплекте с автопилотом АП-28Л1Ф, что обеспечивает безопасное выполнение полетов как в дневное так и в ночное время. В модификации Ан-ЗОА самолет оснащали широкоугольным аэрофотоаппаратом АФА-41/7,5, длиннофокусным АФА-54/40 для плановой съемки, АФА-54/50 для перспективной съемки с обоих бортов самолета. В модификации Ан-ЗОБ самолет оснащали аэрофотоаппаратом АФА-54/50, гиростабилизирующей установкой ТАУ-М над передним фотолюком, обеспечивающей с точностью до 15' (угловых минут) вертикальное положение оси фотообъектива независимо от маневров самолета, а также радиодальномерной системой «Лотос», радиовысотомером РВТД-А и электрометеорегистратором. В средней части фюзеляжа самолета оборудованы пять остекленных фотолюков, из которых можно производить плановую и перспективную аэрофотосъемку. Штурман находится в остекленном носу самолета, что позволяет проводить сложную аэрофотосъемку. Аэрофотосъемка выполняется в масштабах от 1 : 3000 до 1 : 200 000. Возможна также съемка методами РЛС и ИКС. Самолет Ан-30 выпускался в 1971—1980 гг., в настоящее время самолеты этого типа еще находятся в эксплуатации.

Самолет Ан-30

Рис 1.11. Самолет Ан-301

Самолет Ту-154 был разработан ОКБ А. Н. Туполева в 1968 г. как среднемагистральный пассажирский самолет и выпускался отечественной промышленностью до 2005 г. Он построен по аэродинамической схеме свободнонесущего низкоплана со стреловидным крылом и задним расположением трех турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД, в модификации Ту-154М типа Д-ЗОКУ-154 конструкции А. П. Соловьева), два из которых расположены по бокам на пилонах, а третий — внутри фюзеляжа с воздухозаборником в форкиле. Самолет Ту-154 относится ко второму поколению пассажирских реактивных самолетов и обладает рядом свойств третьего поколения. Модификация самолета Ту-154М ЛК1 (КА-85655) укомплектована комплексом аппаратуры дистанционных исследований, включающий анализаторы изображения МСК-4, ТЭА-10, аэрофотоаппарат АФА-42/20, видеокомплекс, ультрафиолетовую камеру (УФК) «Фиалка» и РЛС бокового обзора «Ронсар», систем наблюдения для обеспечения работ по международному договору «Открытое небо»1 [3] .

Самолет Ту-154М ЛК1

Рис. 1.12. Самолет Ту-154М ЛК11

  • [1] Кривопалов Г. Д., Фридланд В. Я. Перспективы использования новых летательных аппаратов на аэрогеофизических работах // Геофизическая аппаратура. 1977. Вып. 62.
  • [2] иКЬ: https://polet.me/wp-content/uploads/2016/ll/ra-26130.jpg
  • [3] иКЬ: Нир://авиару.рф/^р-сопГепГ/ир1оас15/2015/11/1.Ап-30А-па-51:оуапке. 2 иИЬ: http://bastion-opk.ru/tu-154m-lk-l/
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >