Технологии

Поведением птиц управляет... Компьютер

Международная организация гражданской авиации (IKAO) ежегодно регистрирует в мире около 5400 столкновений самолетов с птицами. Нередко не удается избежать трагических последствий для всех участников этих летных происшествий. Поэтому в разных странах ведут поиск методов воздействия на поведение пернатых. А в связи с распространением птичьего гриппа проблема их отпугивания становится актуальной не только для аэродромов.

Первое столкновение летательного аппарата с птицей было зафиксировано в 1912 г. в США. Последствия его оказались трагическими: машина, совершавшая тренировочный полет, разбилась, а летчик погиб.

За прошедший век несоизмеримо возросла не только плотность воздушного движения, но и скорость машин, особенно военных. У пилота, даже заметившего приближающуюся птицу, фактически нет времени, чтобы среагировать, успеть отвернуть. А результат небесного "дорожно-транспортного происшествия", к сожалению, чаще всего разрушителен. Так, на самолет, летящий со скоростью 700 км/ч, столкнувшаяся с ним птица весом около 400 г действует втрое сильнее, чем снаряд 30-миллиметровой пушки с силой удара, достигающей 20000 кг. А ведь современные боевые машины летают быстрее звука!

Мягкое птичье тельце способно пробить обшивку фюзеляжа и крыльев, разрушить остекление кабины, попав в воздухозаборник, повредить двигатель. Каждая из этих ситуаций может стать причиной катастрофы.

Ежегодно мировая авиация теряет более миллиарда долларов на компенсацию ущерба от столкновений с птицами. Скажем, в последние 15 лет прошлого столетия в военно-воздушных силах США зафиксировано более 38 тыс. таких происшествий, в результате которых погибли 33 летчика, разбились 30 аппаратов, общий ущерб превысил 500 млн. дол. В СССР пик столкновений пришелся на 1987 г. - пострадали 393 гражданских воздушных судна. В настоящее время, по данным Государственного научно-исследовательского института гражданской авиации, ежегодно у нас в стране происходит от 43 до 68 аварий подобного рода.

Как же развести технику и пернатых по разным воздушным коридорам? Разработкой биологических и технических мер, предупреждающих столкновения, занимается сравнительно недавно возникшая на стыке науки и техники авиационная орнитология*. "Права гражданства" она получила в 1963 г., когда в Ницце (Франция) организовали симпозиум по вопросам защиты самолетов от птиц. В нем участвовали биологи, акустики, авиационные специалисты из 10 стран. Уже тогда было понятно, что технологические способы защиты, несмотря на свою привлекательность, все же ограничены. Нельзя укреплять конструкции летательных аппаратов, не утяжеляя их, прикрывать двигатель, не уменьшая его мощности. И главное, полной гарантии неуязвимости эти ухищрения не дают.

Многолетняя мировая статистика свидетельствует: около 75% случаев столкновений происходит непосредственно на или над взлетно-посадочной полосой, в 400 - 600 м от земли при заходе на посадку или взлете. Именно на этих высотах находятся коридоры сезонных миграций птиц.

Наш тридцатилетний опыт разработки способов защиты показал, что необходимо использовать систему мер по предотвращению происшествий в воздухе, куда, кроме технических средств, должны входить экологические. То есть нужна постоянная их подстройка под условия конкретного аэропорта. Остановимся подробнее на лазерно-акустических методах управления поведением пернатых, входящих в эту систему мер.

Применять в данных целях лазерные излучатели начали в конце 80-х годов прошлого столетия. Суть воздействия в том, что птицы, попадая в поле излучения, испытывают дискомфорт и стремятся покинуть "плохое" место. Впервые об опытах по их отпугиванию газовыми лазерными ружьями и такой же пушкой сообщили французские инженеры и орнитологи Дж. Суказ-Суда, Д. Сарль и М. Лэти на заседаниях Европейского комитета по опасности птиц для самолетов в мае 1990 г. Радиус действия такого оружия - до 2 км, степень точности очень высокая - до 100 микрорадиан. Эксперименты в аэропортах и за их пределами показали хорошие результаты при защите от черной вороны, галки, канюка обыкновенного, сокола, пустельги, утки-пеганки, большого баклана, серой и белой цапли, розового фламинго, черноголовой, серебристой и обыкновенной чайки и ряда других видов. Но наибольший эффект был достигнут с чибисом - улетали все особи до одной.

povedeniem-ptic-upravlyaet-komputer
Ручное неавтоматическое лазерное устройство.

Луч лазера с помощью фокусирующего оптического устройства направляли на объект воздействия с расстояния от 100 до 1500 м. При этом выяснилось, что, к примеру, скворцы и воробьи слабо реагируют на красный цвет, сильнее на зеленый, ибо длина его волны ближе к центру видимого диапазона. Причем необязательно достигать точного прицеливания в глаз. Параметры луча таковы, что при попадании птица не испытывает от него боли, а лишь реагирует на изменение освещенности, резкий перепад которой влияет на остроту зрения и воспринимается как проявление агрессии извне. Срабатывает стрессовый фактор, и она улетает. Реакция пернатых заметна уже в радиусе 1 м от луча. В сумерках, ночью или в пасмурную погоду лазер действует лучше, чем при ярком солнечном свете, когда мощность его луча приходится увеличивать многократно.

В настоящее время используются и твердотельные лазерные установки. Их преимущество - в простоте конструкции, управления и питания. Вся конструкция состоит из излучателя на полупроводниковых элементах, фокусирующей оптической системы, устройства прицеливания, блока питания (батарейка типа "Крона").

Сотрудники лаборатории экологии и управления поведением птиц нашего института совместно с коллегами из ООО "Прекрасная природа Сибири" (Новосибирск) испытывали твердотельные лазерные устройства не только на аэродромах, но и в других местах, где наличие птиц недопустимо. Так, отличные итоги показали испытания на новосибирской птицефабрике.

Впрочем, воздействие лазера на пернатых еще недостаточно изучено, нужно проводить опыты и над иными, помимо перечисленных, видами, обитающими в разных экологических условиях.

Гораздо более длинную историю по сравнению с лазером имеет использование в рассматриваемых целях биоакустики. Разнообразные трещотки, свистки и манки применяли еще до новой эры. В течение многих лет в нашей лаборатории разрабатывают технические устройства на биоакустической основе, эффективно управляющие поведением птиц. Такие репелленты основаны на магнитофонном воспроизведении тревожных сигналов пернатых (криков бедствия) или звуков, получаемых с помощью синтезаторов "Сирень", "Барс", биоакустических установок "Беркут" (Россия). Важно при этом выявить наиболее информативные элементы из негативных птичьих сигналов.

В московском аэропорту Шереметьево функционируют четыре стационарных установки и одна мобильная биоакустическая. Воспроизводя тревожные крики семи видов птиц, каждая из них отпугивает "нарушителей" в радиусе 220 м. Для преодоления привыкания к однообразным сигналам специальная программа предусматривает несколько режимов воспроизведения, меняющиеся диапазоны частот от 2 до 5 кГц и периодичность включения. Стационарное оборудование располагается по периметру аэродрома. Оно просто в управлении, обслуживает его один оператор, задающий необходимые режимы в зависимости от реальной ситуации. Аппаратура не требует постоянного присутствия подготовленного персонала, непрерывно находится в рабочем состоянии, что позволяет контролировать район взлетно-посадочной полосы круглосуточно.

povedeniem-ptic-upravlyaet-komputer
povedeniem-ptic-upravlyaet-komputer
Испытание ультразвукового отпугивающего птиц устройства на ростовском зернохранилище: a - до включения, b - после включения.

Эти устройства имеют ультразвуковые аналоги (диапазон частот 20 - 26 кГц). Так, на новосибирской птицефабрике их применяют для отпугивания голубей, грачей, ворон. Для местных условий важно и то, что прибор стабильно работает при температурах от -45 до +35 °С.

Орнитологи аэропорта Толмачево, где данная установка работает с 2005 г., отмечают, что она создает дискомфортные условия для голубей, синиц, врановых. Птиц охватывает беспокойство, они хаотично перемещаются и постепенно покидают зону воздействия аппарата. Эффективность ультразвука повышается, если периодически подкреплять его биоакустическими и оптическими сигналами.

povedeniem-ptic-upravlyaet-komputer
Аппаратура для лазерно-акустической защиты от биоповреждений, вызываемых птицами.

При всех достоинствах описанных способов более перспективна, на наш взгляд, комплексная методика защиты от биоповреждений, наносимых птицами. В нашем институте предложен оптико-акустический метод, сочетающий в синхронном режиме применение сканирующего светового устройства и акустических репеллентных сигналов в составе программно-аппаратного комплекса. В нем используется твердотельный лазер с оптической фокусирующей системой, а луч перемещается с помощью зеркал, углом поворота которых управляет микропроцессорная система. Программа движения светового луча может быть выбрана с помощью выносного пульта управления или через радиомодем, соединенный с центральным компьютером по радиоканалу. Микропроцессорная система, разработанная в Научно-исследовательском центре распознавания образов (Москва) под руководством кандидата технических наук Александра Вараксина, имеет в своем составе радиомодем и устройство, не только синтезирующее различные звуковые сигналы или воспроизводящее крики бедствия, но одновременно и управляющее сканирующим лазером.

Данное стационарное техническое средство обеспечивает высокую степень защиты от повреждающих видов птиц на территориях аэродромов, а также других объектов, включая памятники архитектуры, предприятия, производящие продукты питания и комбикорма, элеваторы, зернохранилища, птицефабрики, теплицы, сады, огороды и т.д. Площадь действия устройства - до 20000 м2. В числе достоинств метода и то, что он исключает привыкание пернатых к акустическим репеллентам. В экспериментах уже отработаны временные циклы использования сигналов, скорость перемещения луча и т.д. Возможность негативного воздействия на орнитофауну сведена к минимуму.

Автоматическую сканирующую лазерную систему можно применять и отдельно от акустической, обеспечивая охранную зону вблизи памятников, куполов храмов и т.д. за счет создания поля перемещающихся лучей соответствующих излучателей. Параметры их таковы, что они не вызывают отрицательных физиологических реакций у людей и птиц. Эта установка, кстати, не имеющая аналогов в мире, самостоятельно ведет непрерывный контроль объектов и не требует участия человека. В ее состав входят источник лазерного излучения (мощность от 4 до 10 Вт, длина волны 650 или 450 нм), элемент, обеспечивающий перемещение луча в горизонтальной и вертикальной плоскостях, блок управления. В целях безопасности персонала аэродрома, экипажей и пассажиров самолетов зона действия лазерного луча ограничена высотой 1 м.

Принимая во внимание то, что территории аэродромов закрыты для свободного перемещения людей, здесь можно использовать акустические системы как слышимого, так и ультразвукового диапазона. Зона эффективного воздействия репеллентных сигналов не менее 500 м. Электропитание стационарного технического средства осуществляется либо от обычных сетей, либо от автономных источников. Проведенные испытания продемонстрировали высокую эффективность лазерно-акустического комплекса.

*См.: В. Е. Соколов, В. Д. Ильичев. Эти полезные "вредные" птицы. - Наука в СССР, 1990, N 4.


Ильичев В., Силаева О., Золотарев С.

Продам пружины технорессор 50.
Авторские права на статьи принадлежат их авторам
Проект компании Kocmi LTD