Партнеры журнала:

Лесная наука

Поможем лесу дирижаблем!

Жаркое лето-2010 еще раз показало несовершенство пожарной лесоохраны. Слаборазвитая система наблюдения, плохая оснащенность техникой не позволяют лесным пожарным своевременно гасить возникающие возгорания. С увеличением числа автовладельцев в нашей стране все больше людей проникают далеко в леса, что, увы, сильно повышает пожароопасность в районах с неразвитой дорожной инфраструктурой, где тушение пожара возможно только с помощью авиации.

Технологии авиалесоохраны у нас задержались в прошлом столетии. «Ан­-2» или «Ми­-8» с летчиком-наблюдателем и картой на коленке − это, скажете, анахронизм в век спутников, ГЛОНАСС, тепловизоров и радиометрии? Ан нет, реальность.

Лесные пожары − мощный антропогенный фактор, существенно влияющий на функционирование и состояние лесов. Огненная стихия − бедствие не только для наших лесов, у нее общемировой характер. С середины ХХ века тушение лесных пожаров перестало быть заботой какого­-то отдельного государства.

В России с 1994 по 2005 год погибло более 5 млн га лесных насаждений. Ежегодный ущерб от пожаров составляет десятки миллиардов рублей. В 2009 году наиболее высокая горимость лесов зарегистрирована на территории восьми субъектов Российской Федерации: в Хабаровском, Приморском и Забайкальском краях, а также в Магаданской области, Республике Бурятии, Республике Саха, Еврейской автономной области, на долю которых приходится 92% от общей площади, пройденной огнем. Из этого объема сгоревшего леса только на Хабаровский край приходится 24%!

Несовершенная работа по ликвидации пожаров в день обнаружения возгорания, несоблюдение технологии тушения пожаров привели к увеличению количества крупных лесных пожаров. Количество таких пожаров за последние 10 лет по стране выросло с 2−3 до 8%.

Как уже упоминалось, во многих регионах обнаружение очагов пожаров возможно только с помощью авиации. Но практика показывает, что авиабазы работают малоэффективно, кратность авиапатрулирования низкая, количество пожаров, обнаруженных авиацией, весьма невелико.

В итоге подразделения лесоохраны почти перестали применять авиационные технологии обнаружения и пожаротушения. В настоящее время в стране в них работают около 200 единиц воздушных судов (в основном «Ан­-2» и «Ми­-8»), но для ликвидации пожаров средней и высокой горимости, по мнению специалистов, необходимо в разы больше − от 600 до 800 воздушных судов!

Для сравнения: в США для тушения крупных пожаров в воздухе одновременно задействуют более 400 авиа-средств. В России − максимум 10−15.

Сегодня наблюдается недостаток воздушных судов малой авиации, имеющееся количество этой техники не может обеспечить необходимую кратность патрулирования. Суммарные ежегодные налеты воздушных судов в 1990­-е годы в стране составляли более 100 тыс. ч, в последние годы − в среднем 15 тыс. летных часов (для сравнения: в 1942 году − 22 тыс. ч). Воздушные суда и технические средства, которыми они оснащены, физически и морально устарели, их износ составляет более 70%.

Для коренного изменения положения дел в борьбе с лесными пожарами необходимо перейти к разработке и внедрению принципиально новых (инновационных) авиационно-космических технологий прогнозирования, обнаружения и тушения пожаров.

Так, государственный научный центр лесопромышленного комплекса (ФГУП «ГНЦ ЛПК») и научно-производственная фирма «Аэростатика» (ООО «НПФ «Аэростатика») предлагают проект создания универсального аэростатического комплекса «УК­-Д» на базе многоцелевого дирижабля нового поколения «А­-300 МУ», предназначенного для мониторинга наземной, воздушной и водной среды, патологической и экологической оценки состояния лесных территорий, их пожароопасности и эффективного обнаружения и тушения лесных и торфяных пожаров.

Проект предусматривает использование:

  • воздушного носителя (дирижабля) с уникальными летно-техническими и эколого-экономическими параметрами (безаэродромная эксплуатация, вертикальные взлет и посадка, зависание над объектом, длительность беспосадочного полета − до трех суток, скорость − до 150 км/ч; грузоподъемность − до 9 т, возможность оперативной доставки в любую точку пожарных расчетов со спецтехникой, водяных противопожарных бомб, тракторов и машин; низкий уровень шума, низкие выбросы в атмосферу токсичных продуктов сгорания топлива; естественная безопасность полетов; низкая себестоимость летного часа − 9−11 тыс. руб.);
  • современных дистанционных, большого радиуса действия средств наблюдения и контроля в нескольких спектральных диапазонах днем и ночью, в том числе: микроволновых радиометров, гиростабилизированных систем оптического наблюдения (СОН) с телевизионным и тепловизионным каналами, высокочувствительных тепловизоров, приборов космической навигации ГЛОНАСC и GPS;
  • новых высокоэффективных способов и средств пожаротушения с использованием тонкораспыленной (мелкодисперсной − 100−150 мкм) воды.

Микроволновые радиометры позволяют получить информацию о влажности подстилки и содержании влаги в почве леса и кроне деревьев. При критическом содержании влаги в почве (менее 25%) создаются благоприятные условия для возникновения и распространения пожара. При влажности крон деревьев менее 80% возникает серьезная угроза перехода низкого пожара в верховой, который, обладая большой скоростью распространения, уничтожает лесную флору и фауну. В случае с торфяниками микроволновые измерения позволяют выявлять скрытые и не проявляющиеся в данный момент очаги возгорания торфа. Таким образом, микроволновые измерения в зонах возможного возгорания леса позволяют использовать их в различных прогнозных алгоритмах и перейти к поиску эффективных критериев оценки пожарной опасности лесных и лесоболотных территорий.

Установка на дирижабль сканирующих систем оптического и телевизионного наблюдения с высокой разрешающей способностью позволит по пеленгу тепловых полей (днем и ночью) и дыма (только в светлое время суток) определить и с высокой степенью точности установить в радиусе 100−130 км координаты очага зарождающегося пожара площадью менее 0,01 га. За один час «АК­-Д» в состоянии обследовать территорию площадью не менее 30 тыс. км, за сутки − около 700−900 тыс. км (территория Иркутской области). По сравнению с самолетами и вертолетами комплекс имеет минимальные курсовые, креновые и тангажные отклонения, вибрационные характеристики, что позволяет получать изображения высокого качества.

Применение на «УК­-Д» в качестве огнетушащего вещества тонкораспыленной воды (ТРВ) или так называемого водяного тумана позволит резко повысить эффективность тушения. Высокая эффективность нового способа пожаротушения, разработанного российскими авиационными специалистами, обеспечивается комплексным воздействием на процесс горения различных механизмов:

  • механического срыва пламени высокоскоростной двухфазной струей воды;
  • быстрого локального охлаждения горящей поверхности за счет мгновенного испарения мелких капель воды (увеличение скорости поглощения тепла);
  • вытеснения кислорода из зоны горения парами испарившейся воды.

На «УК­-Д» предлагается использовать следующие средства пожаротушения нового поколения, разработанные НИИ НТ при Московском авиационном институте и не имеющие аналогов в России и за рубежом:

  • ранцевое устройство пожаротушения РУПТ (запас воды − 10 л, дальность струи − 12 м, поражаемая площадь древесного костра − 60 м);
  • подвижные установки (контейнеры) с запасом воды 200−2000 л (дальность струи − около 20 м).

Как особо эффективное средство дистанционной борьбы с пожарами предполагается использование оболочечных водяных бомб массой от 0,1 до 1 т, сбрасываемых с высоты до 1 км и распыляющихся под действием гидравлического удара над очагом пожара. По предварительным оценкам наших специалистов, 1−2 т водяных бомб достаточно для тушения лесного пожара на площади 1 га.

Также предполагается, что патрулирование дирижабля осуществляется при наличии на борту звена десантников из 2−3 человек со снаряжением (ранцы, контейнеры) и определенного количества водяных бомб, что позволит оперативно (в течение часа) потушить обнаруженный локальный пожар.

Стоимость летного часа комплекса «УК­-Д» ниже аналогичного показателя самолета «Ан­-2» (грузоподъемность − 1,8 т;
скорость − 180−230 км/ч) в 3−4 раза, и вертолета «Ми­-8» (грузоподъемность − 3−4 т; скорость − 180−220 км/ч) − в 5−7 раз. По грузоподъемности «УК­-Д» в 2,5−4 раза превосходит «Ан­-2» и «Ми­-8». Применение комплекса «УК­-Д» позволит на принципиально новом технологическом уровне производить мониторинг, оценку патологического и экологического состояния лесных территорий, своевременно выявлять зарождающиеся очаги пожара и оперативно и эффективно тушить их. Эта разработка будет иметь безусловный мировой приоритет.

Предлагаемый проект хорошо вписывается в предложения Рослесхоза по созданию федеральных межрегиональных авиационных лесопожарных центров, которые участвуют в обнаружении и тушении пожаров на территории не только одного субъекта Федерации, но и четырех-пяти соседних федеральных округов. Авторы публикации предлагают Рослесхозу рассмотреть вопрос о включении дирижаблей в перечень техники, которой такие центры должны оснащаться. Мы уверены, что комплексы «УК­-Д» внесут заметный вклад в борьбу с лесной огненной стихией. Тем более что сегодня в России имеются реальные предпосылки для создания и широкого практического использования дирижаблей различного целевого назначения в интересах Минтранса, Минобороны, ФСБ РФ, МЧС России и других структур.

По поручению Военно-промышленной комиссии при Правительстве Российской Федерации в конце 2009 года была разработана «Концепция развития дирижаблестроения России на период до 2020 года» (разработчики: ГНЦ ФГУП «ГосНИИАС», НПФ «Аэростатика», Воздухоплавательная служба ВВС МО РФ, ФГУ «30 ЦНИИ МО РФ», ФГУ «2 ЦНИИ МО РФ»), которая находится на рассмотрении в Минпромторге. Концепция должна создать единую основу деятельности всех участников разработки и использования целевых комплексов различного назначения. Повышение научно-технического потенциала страны при поддержке государства позволит начать реализацию комплексного проекта по созданию транспортной системы на основе дирижаблей, включающей поэтапную разработку, производство, летно-конструкторские и сертификационные испытания семейства многоцелевых и транспортных дирижаблей грузоподъемностью от 5 до 200 т.

Игорь ВОСКОБОЙНИКО,
д-р техн. наук, ФГУП «ГНЦ ЛПК»;
Виктор КРЫЛОВ,
инженер, ФГУП «ГНЦ ЛПК»;
Александр КИРИЛИН,
д-р техн. наук, НПФ «АЭРОСТАТИКА»

Справка

По оценкам специалистов, в ближайшие 20−30 лет на мировом рынке будет востребовано не менее 5 тыс. дирижаблей различной размерности и грузоподъемности. Сейчас в мире проектированием, производством и эксплуатацией дирижаблей занимаются более 50 фирм (США, Германия, Россия). Работы ведутся по трем основным направлениям: многофункциональные дирижабли малого и среднего объема, транспортные дирижабли большой и сверхбольшой грузоподъемности, стратосферные, дистанционно управляемые дирижабли.

Все современные летающие дирижабли (около 100 аппаратов) относятся к аэростатическим летательным аппаратам малого и среднего объема (до 10 тыс. м). Они предназначены для инспекции, инструментальной разведки, туризма, кино­- и телесъемки, рекламы.

В России проектированием дирижаблей занимаются 6−7 компаний. Две из них − научно­-производственная фирма «Аэростатика» и НПО «Авгуръ­-Росаэросистемы» − смогли реализовать несколько своих проектов. «Аэростатика» построила четыре аппарата (в том числе два для Министерства обороны − «Аэростатика­-01» и «Аэростатика­-02») и имеют восьмилетний опыт их эксплуатации, включая трехлетний опыт коммерческой эксплуатации в небе над Москвой. НПО «Авгуръ­-Росаэросистемы» построило шесть гелиевых дирижаблей (Au­11, Au­12, Au­-30), два Au­-30 длительное время эксплуатировались НТЦ «Аэроскан».