Бпла что это такое
Бпла что это такое
Что такое беспилотный летательный аппарат (БПЛА), какие они бывают и где применяются
Технологии беспилотных полетов активно используют в военных, коммерческих, научных и даже криминальных целях. Международная организация гражданской авиации (ICAO) признала беспилотники полноправными участниками воздушного движения. Для них разрабатывают межгосударственные и национальные стандарты использования, внедряют новые технические решения и расширяют сферы применения.
Что такое беспилотник
Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) — это небольшой самолет без экипажа, который управляется дистанционно (с земли, другого воздушного судна, из космоса) или при помощи автономного программного обеспечения, установленного на его борту.
Конструкции беспилотных и пилотируемых летательных аппаратов схожи, за исключением систем жизнеобеспечения и кондиционирования (в дронах они отсутствуют).
Основные конструктивные элементы БПЛА:
Дополнительно устанавливают карту памяти и передатчик, если беспилотник используют для получения, сохранения и передачи информации, или модули-приемники сигналов, которые «понимают» команды человека и реагируют на них.
История создания беспилотной техники
Ошибочно считать, что дроны появились совсем недавно. Первые летательные аппараты — аэростаты для воздушной бомбардировки — были использованы австрийцами в 1849 году. Однако их, как и беспилотные машины времен изобретения электричества и радиосвязи, трудно считать прототипами современных.
История развития беспилотной авиации в сегодняшнем понимании началась в 1917 году с создания Чарльзом Кеттерингом воздушного аппарата с часовым механизмом. Однако несмотря на успешные испытания, идея не получила дальнейшего развития.
Долгое время инженеры экспериментировали с различными моделями военных беспилотников, и только к 1933 году английские изобретатели создали аппарат многократного использования с дистанционным управлением.
Не остались в стороне и советские разработчики. В 60–70 годы прошлого века ракетно-ядерный щит страны пополнили беспилотный разведчик Ла-17Р, сверхзвуковая крылатая ракета Ту-121, ставшая базовой при разработке реактивных разведчиков Ту-123 «Ястреб», Ту-141 «Стриж» и Ту-143 «Рейс».
Справка. Вплоть до начала XXI века беспилотники применялись лишь в интересах военных ведомств, но с появлением GPS их стали использовать в мирных целях.
Современные гражданские дроны технически отличаются от военных аналогов: они узкоспециализированы и «заточены» под выполнение конкретных задач. Стартапы в этой области развиваются настолько стремительно, что в недалеком будущем БПЛА могут потеснить малогабаритные пилотируемые самолеты.
Какие бывают БПЛА
Беспилотные летательные аппараты создаются для решения задач в разных сферах человеческой деятельности. Отсутствие требований со стороны авиационных чиновников к оснащению, конфигурации и компонентам беспилотников дает свободу фантазии производителям. Поэтому классифицировать устройства, различающиеся габаритами, назначением, дальностью полетов, уровнем автономности и другими характеристиками, весьма сложно.
Условно все БПЛА делятся на 3 группы:
Принцип работы
Принцип работы дрона прост. К раме из легких композитных материалов или сплавов легких металлов крепятся остальные элементы:
После поступления сигнала полетный контроллер обрабатывает его и направляет на регулятор оборотов, который придает аппарату нужную скорость. Чтобы набрать высоту, система наращивает обороты на всех двигателях. Пропеллеры (всего их 4) вращаются попарно по часовой стрелке и против нее, обеспечивая стабильность полета. Если все винты работают с одинаковой скоростью, дрон взлетает; если 1 начинает работать быстрее, аппарат наклоняется; если 2 винта работают сильнее, машина поворачивается в нужную сторону.
Характеристики дронов
В зависимости от габаритов, дальности полетов и уровня автономности действует следующая классификация БПЛА:
Применение дронов в повседневной жизни
Возможности гражданских дронов стремительно расширяются.
Интересно! Всего несколько лет назад компания Amazon потрясла мир доставкой товаров с помощью дронов Prime Air. Сегодня подобная технология успешно применяется в коммерческой деятельности сотен компаний по всему миру.
Где еще нашли применение «мирные» беспилотники:
Беспилотники на страже родины
Несмотря на популярность в повседневной жизни, коптеры остаются прерогативой военных ведомств.
Полезно! В 2019 году в российской армии впервые были отработаны элементы «войны будущего» — действия ударных групп БПЛА. Используя радиотехнические средства разведки и радары, дроны вели «боевые действия» автономно, без поддержки других систем вооружения. Беспилотники «атаковали» комплексы прифронтовой ПВО, центры управления и связи вероятного противника, транспортную инфраструктуру.
Современные беспилотники трудно обнаружить. Они проводят операции в тылу противника глубиной до 100 км, что позволяет держать в напряжении большие площади передовой. По оценкам военных экспертов, в будущем роль БПЛА на поле боя будет только возрастать.
Преимущества и недостатки беспилотников
Беспилотные летательные аппараты помогают специалистам инспектировать, контролировать, мониторить, замещают людей в опасной для здоровья и жизни деятельности.
По сравнению с пилотируемыми летательными аппаратами, у дронов есть существенные преимущества:
К недостаткам БПЛА относят сложность пилотирования: управлять ими, за исключением простейших моделей, удастся только специалисту.
Важно! Поиск беспилотников после приземления доставляет владельцам определенные сложности, ведь при низком заряде батареи аппарат выдает некорректные геолокационные данные.
Многие модели чувствительны к ветру из-за малого веса. Для подъема на большую высоту требуется разрешение органа управления воздушным движением.
Заключение
Сейчас выделяют немалые средства на совершенствование и разработку новых образцов беспилотных летательных аппаратов. В военной обстановке, хозяйственной деятельности, при организации развлечений все чаще выбирают машины. В большинстве случаев это оправданно.
Дрон работает непрерывно, вынослив в условиях высоких перегрузок, которые человек выдержать не в состоянии. БПЛА исключает «человеческий фактор»: ошибиться может только оператор, который вводит программу.
Что такое дрон: какие виды бывают и зачем они?
Дрон – закрепившееся название беспилотных летательных аппаратов. У техники есть и альтернативные варианты наименований: беспилотник, коптер, БПЛА. Все они характеризуют устройства, которые способны перемещаться в воздухе самостоятельно. Современные дроны различаются по способу полёта и его дальности, весу полезной нагрузки и другим характеристикам. Сочетание практичных свойств в одном аппарате делает его использование эффективным в разных видах деятельности, начиная от боевых действий и заканчивая пожаротушением.
Дрон – беспилотный летательный аппарат (БПЛА), который способен автономно перемещаться в воздухе и не требует непосредственного пилотирования. Аппараты управляются с помощью пульта или бортового компьютера. Первые прототипы беспилотников появились ещё в конце 19 века и разрабатывались в военных целях. Полностью автономные дроны начали производить во второй половине 20 века, регулярно усовершенствуя механизм их работы.
Современные БПЛА различаются характеристиками. Тем не менее в основе работы любого беспилотника лежат базовые принципы:
Дроны классифицируют по разным критериям: цели использования, дальности полёта, массе полезной нагрузки, базовому механизму и пр.
По техническим характеристиками выделяют дроны двух типов:
Принцип разделения понятен из названия. В основе самолётных моделей – несущие плоскости-крылья, которые обеспечивают дрону высокий, продолжительный полёт большого радиуса. Беспилотники вертолётного (или коптерного) типа оснащены винтами. В зависимости от количества винтов коптеры делят на:
Дроны коптерного типа отличаются плавностью и стабильностью полёта. Аппараты подходят для мониторинга территории и её детального анализа.
Беспилотники также разделяют исходя из цели использования. Здесь возможны различные варианты классификации. Выделяют:
Военные БПЛА – прародители всех современных дронов. Их используют в боевых действиях. Аппараты отличаются высокими техническими характеристиками: способны самостоятельно совершать посадку, летать на дальние расстояния, выполнять поставленные тактические задачи, выдерживать тяжёлые грузы.
Гражданские беспилотники нашли применение в различных сферах: геодезические работы, безопасность, чрезвычайные ситуации.
Сфера использования дронов постоянно расширяется. Беспилотники выигрывают у классической пилотируемой авиации по совокупности показателей, чем привлекают внимание не только военных, но и гражданских служб.
Современные БПЛА используются в следующих видах деятельности:
Выполнение перечисленных задач возможно благодаря высоким лётным характеристикам дронов, сочетающимся с качественным дополнительным оборудованием. Перед запуском беспилотники оснащают системой навигации, фото- и видеокамерами (в том числе, тепловизорами). Аппаратура обеспечивает высокоточные детальные снимки, выполняемые даже в условиях плохой видимости.
Пять самых необычных дронов
Постоянное усовершенствование технологий находит беспилотникам самое непредсказуемое применение.
Новый дрон – воплощение в реальность фантастических фильмов. В 2016 году компания ArcaSpace выпустила летающий скейтборд. Такой «беспилотник» способен самостоятельно преодолеть расстояние в полтора километра, находясь в воздухе не более 6 минут.
Пожарный беспилотник – разработка латвийской компании, которая начала активные испытания изобретения в 2018 году. Аппарат представляет собой квадрокоптер, который оснащён 28 двигателями и 16 батареями. Тушить огонь планируется пожарным рукавом, который крепится к дрону. Основное достоинство робота-пожарника – способность удерживать высоту до 300 м, в то время как пожарная лестница не превышает семидесяти. Работа дрона требует управления с земли.
Аппарат был разработан американским национальным аэрокосмическим агентством (НАСА) в 2014 году для использования в научных целях. Это гибридное дизельно-электрическое устройство под названием GL-10. В его распоряжении 10 моторов, которые обеспечивают вертикальные взлёт и посадку, а также разгон до высоких скоростей. Внешне беспилотник выглядит как мутант из фантастических фильмов.
Беспилотник получил своё название благодаря невероятному сходству с обычным термосом. Назначение аппарата немного другое. Устройство называется Ascent AeroSystems Sprite и предназначено для мониторинга и поисково-спасательных операций. Необычная миниатюрная форма дрона придаёт ему дополнительную маневрированность.
Название этого аппарата говорит само за себя: дрон миниатюрен и легко помещается в ладони. Устройство сложно назвать высоко функциональным: длительность его автономного полёта не превышает 10 минут. Однако производители обещают, что такой беспилотник поможет отточить мастерство авиа-трюков, в том числе мёртвую петлю. Коптер можно заказать в интернете по цене чуть больше 10 долларов.
Созданные более 100 лет назад в военных целях, дроны стремительно завоёвывают популярность населения. Сегодня сфера применения беспилотников не ограничивается боевыми действиями: БПЛА используют в поисково-спасательных операциях, для создания карт, проектировочных работ, тушения пожаров. Аппараты подходят и для индивидуального пользования: как помощники по хозяйству или способ развлечения.
Как все начиналось: история летающих дронов
Дроны — беспилотные летательные аппараты, которыми либо удаленно управляет оператор, либо они двигаются по заранее заданному маршруту. Сейчас эти устройства находятся на пике популярности. Удивляться не приходится, ведь их можно использовать для развлечения, фото- и видеосъемки (в том числе и профессиональных), военной разведки и ведения наблюдения за промышленными системами.
Дроны вовсе не новинка 21 века. Первые прототипы появились даже не в 20-м, а в 19-м веке, когда «цифра» еще не существовала. Что собой представляли предки современных беспилотников и что они умеют сейчас?
Начало всего
Если говорить о дроне как об устройстве, которое управляется удаленно, то первым идею представил Никола Тесла. Ученый не просто теоретизировал, а зарегистрировал патент, в котором говорилось о транспортном средстве, управляемом при помощи радиоволн. Тесла разработал концепцию боевых дронов, которые, как он считал, смогут усмирить воинственный дух наций и прекратить войны благодаря угрозе применения «безошибочной и неограниченной разрушительной силы».
Демонстрацию первого в мире радиоуправляемого дрона он провел в 1898 году, в пруду Мэдисон-сквер-гарден. Большинство идей, предложенных Тесла, получили дальнейшее развитие и привели к появлению дронов в их современном обличии.
Tesla wrote in his drone patent that unmanned vehicles would bring world peace through mutually assured destruction. pic.twitter.com/3a9Vra5iNS
Эволюция идеи
Одним из первых таких дронов стал «Автоматический аэроплан Хьюитта-Сперри», созданный в 1917 году. Правда, он не имел радиоуправления, для полета по заданному курсу его создатели настраивали гироскопы (на борту их было два). О том, как все это работало, информации практически не сохранилось. Но зато есть фотография автоматического аэроплана.
Первым боевым дроном стала «воздушная торпеда Кеттеринга», разработанная во время Первой мировой войны.
Говоря о дронах, не стоит забывать о квадрокоптерах, которые тоже далеко не новинка. Первые прототипы (правда, пилотируемые) были разработаны еще в 20-х годах прошлого века. Над созданием устройств такого типа работали сразу два человека. Первый — это конструктор Георгий Ботезат, живший в США и французский инженер Этьен Эмишен. Идея создания аппарата с четырьмя противопоставленными пропеллерами витала в воздухе, так что в том, что над ней независимо работало сразу два человека, нет ничего удивительного.
Коптеры того времени смогли поучаствовать лишь в тестовых полетах без дальнейшей практической реализации. Как оказалось, системы имеют три главных недостатка:
очень сложная трансмиссия, которая должна передавать крутящий момент с двигателя сразу на все роторы. Она работала, но часто ломалась.
Аппараты никак не были стабилизированы в воздухе, поэтому малейшее дуновение ветерка могло вывести летательный аппарат из строя.
Слишком большое число пропеллеров (Эмишен предложил восемь), плюс недостаточная маневренность. Так, коптер Георгия Ботезата мог более-менее нормально передвигаться только при наличии ветра определенного направления и силы.
В 30-х годах прошлого века серийно производился дрон DH.82B Queen Bee. Он представлял собой биплан, разработанный на основе двух летательных аппаратов — DH.60 Moth и DH.82 Tiger Moth. В качестве управляющей аппаратуры служил передатчик на вакуумных электронных лампах и электромеханических реле. Этот дрон был военным, но использовался не в боях, а в учениях — летчики отрабатывали на них приемы воздушного боя.
Немецкие самолеты-снаряды вроде «Фау-1» тоже являются дронами, их относительная успешность дала толчок развития не только ракетной техники, но и автономных летательных аппаратов.
Далее дроны применялись, в основном, военными. Среди прочих моделей стоит указать самолет-разведчик Ryan Model 147E, разработанный в США и применявшийся во Вьетнаме, советские дроны Ту-123, Ту-141 и Ту-143. Все это — крупногабаритные летательные аппараты, размеры которых примерно такие же, как и у самолетов с сопоставимой функциональностью.
Самолет-разведчик Tу-143
В 1982 году вступили в дело радиоуправляемые дроны, разработанные израильтянами. Они использовались в ходе Ливанской войны. Чаще всего применялись IAI Scout и Tadiran Mastiff. Их разработали «с нуля», это уже не были переделанные под автономный полет самолеты. Размах их крыльев составлял не более пяти метров, а вес — около 100 кг. Снизить размеры беспилотников удалось благодаря появлению и развитию полупроводниковой электроники, что привело к миниатюризации как бытовой, так и военной техники.
Примерно со второй половины 20 века активно стало развиваться и такое направление, как бытовые радиоуправляемые дроны. Изначально это были сплошь DIY-модели, которые представляли собой имитацию самолетов. Но затем бизнес, видя востребованность радиоуправляемых летательных аппаратов, взял инициативу в свои руки.
Появление современных невоенных дронов
Специалисты считают, что эпоха современных невоенных дронов началась в 2006 году. Именно в этом году Федеральная авиационная администрация США одобрила полеты небольших пользовательских беспилотников. Распространение получили все же не бытовые дроны для развлечения, а летательные аппараты для научных задач и промышленности.
Так, правительственные организации отслеживали при помощи таких систем распространение пожаров, изучали ситуацию в эпицентре катастроф (землетрясения, наводнения и т.п.). Коммерческие компании изучали состояние нефтепроводов, посевов и морских угодий (наблюдение за перемещениями косяков рыбы). Использовались (и используются) дроны на стройке, в геодезии и других сферах.
С течением времени все большую популярность стали получать пользовательские дроны, которые служат развлечением для любителей полетов. С самого начала рынок радиоуправляемых дронов разделился на два направления:
После того, как в дронах появились камеры, передающие видеопоток прямо в телефон, видео-очки или ноутбук, популярность персональных БПЛА взлетела до небес. На Хабре опубликована масса материалов о персональных дронах — самых разных моделях.
Этика и безопасность как часть истории
Появление камер и персональных дронов, которые способны отдаляться от оператора на многие километры, подняло ряд вопросов об этической стороне работы с «домашними» БПЛА. Ведь любой желающий теперь мог заглянуть в окно соседа, или окно соседней компании, направляя аудио- и видеопоток прямо на свой телефон или компьютер. Стало известно о большом количестве злоупотреблений, когда владельцы дронов снимали происходящее в частных домах, офисах коммерческих и правительственных организаций.
Дроны падали на головы зрителям на спортивных стадионах, создавали угрозу пассажирским самолетам и промышленным объектам. Дрон — практически идеальный инструмент для любителя подглядывать, шпиона (коммерческого или государственного), анархиста и т.п.
В итоге во многих странах законодатели стали спешно принимать новые законы, регулирующие продажи и эксплуатацию дронов. В каждой стране свои законы, но в большинстве случаев владельцам дронов запрещается снимать людей без явного их согласия, БПЛА нельзя использовать рядом с аэропортами, вокзалами, объектами военного и промышленного значения. В большинстве случаев дрон не может взлететь на высоту более 150 метров, производители устанавливают ограничения как на расстояния, преодолеваемые дроном, так и на максимальную скорость.
В России получение разрешение на съемку с мультикоптера обязательно. При нарушении правила на виновника может быть наложен штраф в размере 3–50 тыс. рублей. Да и для получения разрешения на полеты необходимо получать разрешение. Для этого требуется:
Что дальше?
Будущее дронов не ограничено лишь персональными моделями. После того, как стали популярны мультикоптеры, их возможности активно изучаются бизнесом:
Доставку грузов при помощи дронов опробовала компания DHL еще в 2013 году, сейчас эта практика постепенно получает все более широкое распространение.
Не отстает от DHL и Amazon — в том же 2013 году компания анонсировала сервис Prime Air (он работает в ограниченном количестве регионов), который позиционируется как самый быстрый способ доставки покупок. С его помощью покупки доставляются в течении получаса, это минимум в четыре раза быстрее самого быстрого наземного сервиса Amazon Prime Now.
В России в свое время тестировали сервис доставки грузов коптерами Коптер-Экспресс. 21 июня 2014 года «Додо Пицца» в рекламных целях начала доставлять пиццу дронами, причем доставили всего шесть коробок. После этого чиновники решили оштрафовать создателя компании, поставляющей дроны на 50 тысяч рублей. Но хотя штраф потом отменили, доставка грузов дронами в РФ особого распространения не получила.
Доставляют (вернее, планируют доставлять) при помощи дронов и людей. Так, некоторые компании, включая Uber и Lyft, разрабатывают аэротакси. Аналогичные работы ведут и другие компании, включая стартап из Саудовской Аравии.
Технологии ИИ постепенно развиваются, а емкости батарей растут, поэтому нет сомнений, что дроны станут умнее, маневреннее и функциональнее. Они станут неотъемлемой частью многих сфер нашей жизни: работы и учебы, включая транспорт, исследования, доставку грузов и все прочее, о чем я говорил выше.
Удар с небес: как выглядят самые мощные беспилотники в мире
Что сегодня могут армейские БПЛА
Одними их первых использовать беспилотники для самоподрыва придумал Израиль. Их Harop (барражирующие снаряды) применял Азербайджан в Нагорном Карабахе осенью 2020 года.
Беспилотники или истребители?
В кабине БПЛА никого нет, оператор управляет машиной из наземного центра, находясь в десятках, сотнях и даже тысячах километров от самого беспилотника. В этом основное преимущество БПЛА перед самолетом с летчиком.
Основные преимущества беспилотников
Однако некоторые военные эксперты уверены, что час беспилотников еще не пробил и БПЛА эффективны лишь против стран, у которых практически отсутствует ВВС и ПВО, либо существующие системы обнаружения давно устарели.
Основные недостатки беспилотников
Достоверно известно только о тех БПЛА, испытания которых проводились официально. Информация о других засекречена. Как на самом деле показывают себя в воздухе секретные машины, пока никто, кроме самих разработчиков, не знает.
К примеру, Китай не ведет сейчас никаких вялотекущих или гибридных войн и не демонстрирует свои возможности в этой сфере, однако в будущем он способен серьезно изменить характер боевых действий. Пока же об истинных успехах большинства китайских БПЛА можно судить только по данным разведки или на примере тех немногих моделей, которые поставляются на экспорт. По опубликованным параметрам, китайские дроны — идеальные машины. Правда, как и многое в Китае, они созданы «по мотивам» западных разработок.
В частности, на экспорт поставляются дешевые аналоги американских MQ-1 Predator MQ-9 Reaper — разведывательно-ударные CH-4. При цене вдвое ниже американских прототипов покупателями CH-4A/B стали Алжир, Иордания, Ирак, Пакистан, Туркменистан, Мьянма, ОАЭ и Саудовская Аравия.
Сильнейшие боевые беспилотники планеты
США лидируют в сфере производства боевых дронов. По прогнозам, в 2028 году американская армия будет иметь больше беспилотных летательных аппаратов-разведчиков, чем весь остальной мир вместе взятый. Армии других стран таким количеством дронов «в погонах» похвастаться не могут, зато на боевое дежурство способны выставить самые мощные боевые дроны на планете.
GAAS Avenger
Это беспилотник для авианосцев, модификация Predator, снятого с вооружения ВВС США в 2020. Крылья складываются, чтобы аппарат занимал меньше места и поместился на корабле.
Heron TP
Израильский Heron, вероятно, один из самых продаваемых военных беспилотников в мире. Heron TP — средневысотный многоцелевой беспилотник большой продолжительности полета. Размах крыльев — 26 м. Потолок — 13,7 км. Длительность полета — 36 ч. Может нести на себе средства управления огнем и ударные комплексы. Heron TP видит в оптическом и инфракрасном диапазонах. Крейсерская скорость 296 км/ч, способен разогнаться до 460 км/ч.
MQ-9 Reaper
И снова американец. Один из самых мощных и известных в мире БПЛА. Это основной разведывательно-ударный беспилотный летательный аппарат армии США. Он может взлетать на высоту 14 км и находиться в воздухе до 30 часов. Крейсерская скорость — 280-310 км/ч, максимальная — до 480 км/ч. Беспилотник способен поднять в небо груз весом до 4,7 т. Оптоволоконная система AN/AAS-52 распознает и отследит цель, телекамеры прочитают номерной знак, даже находясь в 3 км от автомобиля. Время реакции на полученную от оператора команду — 1,5 с.
Вооружен Reaper противотанковой ракетой AGM-114 Hellfire, а также управляемыми бомбами GBU-12 и GBU-38. Может нести до 14 ракет Hellfire класса «воздух-земля».
Reaper ликвидировал, в частности, третьего человека в руководстве «Аль-Каиды» Мустафу Абу Язида, известного как шейх аль-Масри, Мохаммеда Эмвази (он же «Джихадист Джон»), генерала Касема Сулеймани, заместителя командующего мобилизационными силами Ирана.
Bayraktar TB2
Турецкий аппарат относится к классу тактических средневысотных БЛА с большой продолжительностью полета. Его программное обеспечение несколько превосходит подобный компонент у некоторых конкурентов, в том числе и у израильского дрона Heron.
Крейсерская скорость — 130 км/ч, максимальная — 250 км/ч. Практический потолок — 7,3 км. Длина — 6,5 м, размах крыла — 12 м. Беспилотник весит 630 кг, способен поднять до 55 кг боеприпасов. Максимальное время нахождения в воздухе — сутки.
Может нести на себе две противотанковые управляемые ракеты и корректируемые бомбы MAM-C (8 кг) и MAM-L (23 кг) с наведением по лазерному лучу, опасные для автомашин и легкой бронетехники.
СH-5 (Rainbow-5)
Новый средневысотный разведывательно-ударный беспилотник из Китая. Rainbow-5 может нести до 16 ракет класса «воздух-земля» или других высокоточных боеприпасов общей массой до 900 кг. Размах крыльев — 21 м, максимальная скорость — 400 км/ч. Без дозаправки будет держаться в воздухе 60 часов.
Taranis
Британский разведчик-штурмовик пятого поколения назван в честь кельтского бога грома. До недавнего времени детали его разработки держались в тайне. Доподлинно известны лишь масса — 3 т, длина — 11 м, размах крыльев — 10 м и то, что беспилотник оснащается технологией «Стелс», которая делает аппарат практически невидимым для ПВО противника. Максимальная скорость — сверхзвуковая, рассчитан на выполнение межконтинентальных полетов.
Yabhon United 40
Средневысотный разведывательно-ударный БПЛА разработанный в ОАЭ, может находиться в воздухе до пяти суток (120 часов). Способен нести 1 030 кг боеприпасов. Потолок — 7 км.
С-70 «Охотник»
Пока детальные характеристики российского «Охотника» засекречены. Однако известно, что его вес — около 22 т. Разработчики уверяют, что несколько «Охотников», укомплектованных ракетами «земля-воздух» Х-58, Х-35, Х-74М2 и корректируемыми авиабомбами КАБ-25, могут нанести страшный урон инфраструктуре противника.
Приблизительная стоимость «Охотника» — около ₽1 млрд. Однако военные эксперты полагают, что цена сократится на 40-50% после запуска БПЛА в серию. Глава ОАК (Объединенной авиастроительной корпорации) Юрий Слюсарь заявил, что в армию серийные БПЛА начнут поступать с 2024 года.
Что еще может предложить Россия?
По последним данным, с 2012 года в российскую армию на вооружение принято 900 беспилотников. В основном это разведчики, корректировщики огня, перехватчики различных сигналов противника. В 2021 году российские военные получат сразу семь первых отечественных беспилотных авиационных комплексов «Орион» (он же «Иноходец») разведывательно-ударного назначения.
«Орион» — средневысотный беспилотник большой продолжительности полета. Размах крыльев — 16 м, длина — 8 м, взлетная масса — 1 т. Крейсерская скорость заявлена на уровне 120 км/ч, максимальная же скорость неизвестна. Аппарат способен работать на высотах до 7,5 км. Максимальное время полета — 24 часа.
Беспилотник может нести управляемые ракеты и авиабомбы нескольких типов. Специально для него изготовлены боеприпасы малых калибров, чтобы «Орион» мог поднять груз в воздух.
В апреле 2021 года на авиабазе ВВС США впервые провели запуск беспилотника Kratos UTAP-22 с помощью искусственного интеллекта. Система Skyborg подняла аппарат, управляла им и посадила. До сих пор, когда речь шла о боевых дронах, имелось в виду противостояние людей. Весной 2021 года, возможно, началась другая история — о противостоянии машин.
Беспилотные летательные аппараты: теория и практика
БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ
В последние годы появилось большое количество публикаций по использованию для решения топографических задач беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), или беспилотных авиационных систем (БАС). Такой интерес в немалой степени вызван простотой их эксплуатации, экономичностью, относительно невысокой стоимостью, оперативностью и т.д. Перечисленные качества и наличие эффективных программных средств автоматической обработки материалов аэрофотосъемки (включая выбор необходимых точек) открывают возможности широкого использования программно-технических средств беспилотной авиации в практике инженерно-геодезических изысканий.
В этом номере обзором технических средств беспилотной авиации мы открываем серию публикаций о возможностях БПЛА и опыте их использования при полевых и камеральных работах.
Д.П. ИНОЗЕМЦЕВ,руководитель проекта ООО«ПЛАЗ»,г. Санкт-Петербург
БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
Часть 1. Обзор технических средств
Так, в 1898 году Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно, а уже в 1910 году американский военный инженер Чарльз Кеттеринг предложил, построил и испытал несколько моделей беспилотных летательных аппаратов [2]. В 1933 году в Великобритании разработан первый БПЛА
многократного использования, а созданная на его основе радиоуправляемая мишень использовалась в королевском флоте Великобритании до 1943 года.
На несколько десятков лет опередили свое время исследования немецких ученых, давших миру в 1940-х годах реактивный двигатель и крылатую ракету «Фау-1» как первый применявшийся в реальных боевых действиях беспилотный летательный аппарат.
В СССР в 1930–1940 годы авиаконструктором Никитиным был разработан торпедоносец-планер типа «летающее крыло», а к началу 40-х был подготовлен проект беспилотной летающей торпеды с дальностью полета от 100 километров и выше, однако в реальные конструкции эти разработки не превратились.
После окончания Великой Отечественной войны интерес к БПЛА существенно возрос, а начиная с 1960-х годов отмечается их широкое внедрение для решения задач невоенного характера.
В целом историю БПЛА можно условно разделить на четыре временных этапа [3]:
1.1849 год–начало ХХ века — попытки и экспериментальные опыты по созданию БПЛА, формирование теоретических основ аэродинамики, теории полета и расчета самолета в работах ученых.
2.Начало ХХ века — 1945 год — разработка БПЛА военного назначения (самолетов-снарядов с небольшой дальностью и продолжительностью полета).
3.1945–1960 годы — период расширения классификации БПЛА по назначению и создание их преимущественно для разведывательных операций.
4.1960 годы — наши дни — расширение классификации и усовершенствование БПЛА, начало массового использования для решения задач невоенного характера.
КЛАССИФИКАЦИЯ БПЛА
Общеизвестно, что аэрофотосъемка, как вид дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), — это наиболее производительный метод сбора пространственной информации, основа для создания топографических планов и карт, создания трехмерных моделей рельефа и местности. Аэрофотосъемка выполняется как с пилотируемых летательных аппаратов — самолетов, дирижаблей мотодельтапланов и аэростатов, так и с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
Беспилотные летательные аппараты, как и пилотируемые, бывают самолетного, а также вертолетного типа (вертолеты и мультикоптеры — летательные аппараты с четырьмя и более роторами с несущими винтами). В настоящее время в России не существует общепринятой классификации БПЛА самолетного типа. Missiles.
Ru совместно с порталом UAV.RU предлагает современную классификацию БПЛА самолетного типа [4], разработанную на основе подходов организации UAV International, но с учетом специфики и ситуации именно отечественного рынка (классы) (табл. 1):
Микро- и мини-БПЛА ближнего радиуса действия. Класс миниатюрных сверхлегких и легких аппаратов и комплексов на их основе с взлетной массой до 5 килограммов начал появляться в России относительно недавно, но уже довольно широко представлен. Такие БПЛА предназначены для индивидуального оперативного использования на коротких дальностях на удалении до 25–40 километров. Они просты в эксплуатации и транспортировке, вы полняются складными и позиционируются как «носимые», запуск осуществляется, с помощью катапульты или с руки. Сюда относятся: Geoscan 101, Geoscan 201, 101ZALA 421-11, ZALA 421-08, ZALA 421-12, Т23 «Элерон», Т25, «Элерон-3», «Гамаюн-3», «Иркут-2М», «Истра-10», «БРАТ», «Локон», «Инспектор 101», «Инспектор 201», «Инспектор 301» и др.
Легкие БПЛА малого радиусадействия. К этому классу относятся несколько более крупные аппараты — взлетной массой от 5 до 50 килограммов. Дальность их действия — в пределах 10–120 километров.
Среди них: Geoscan 300, «ГрАНТ», ZALA 421-04, Орлан-10, ПтероСМ, ПтероЕ5, Т10, «Элерон-10», «Гамаюн-10», «Иркут-10»,
Т92 «Лотос», Т90 (Т90-11), Т21, Т24, «Типчак» БПЛА-05, БПЛА-07, БПЛА-08.
Взлетная масса, кг
Дальность действия, км
Легкие БПЛА среднего радиуса действия. Ряд отечественных образцов можно отнести к этому классу БПЛА. Их масса варьируется в пределах 50–100 килограммов. К ним относится: Т92М «Чибис», ZALA 421-09,
«Дозор-2», «Дозор-4», «Пчела-1Т».
Средние БПЛА. Взлетная масса средних БПЛА лежит в диапазоне от 100 до 300 килограммов. Они предназначены для применения на дальностях 150–1000 километров. В этом классе: М850 «Астра», «Бином», Ла-225 «Комар», Т04, Е22М «Берта», «Беркут», «Иркут-200».
Среднетяжелые БПЛА. Этот класс имеют схожую с БПЛА предыдущего класса дальность применения, но обладают несколько большей взлетной массой — от 300 до 500 килограммов.
К этому классу следует отнести: «Колибри», «Данэм», «Дань-Барук», «Аист» («Юлия»), «Дозор-3».
Тяжелые БПЛА среднего радиуса действия. Данный класс включает БПЛА полетной массой от 500 и более килограммов, предназначены для применения на средних дальностях 70–300 километров. В классе тяжлых следующие: Ту-243 «Рейс-Д», Ту-300, «Иркут-850», «Нарт» (А-03).
Тяжелые БПЛА большой продолжительности полета. Достаточно востребованная за рубежом категория беспилотных аппаратов, к которой относятся американские БПЛА Predator, Reaper, GlobalHawk, израильские Heron, Heron TP. В России образцы практически отсутствуют: «Зонд-3M», «Зонд-2», «Зонд-1», беспилотные авиационные системы Сухого («БасС»), в рамках которой создается роботизированный авиационный комплекс (РАК).
На практике для аэрофотосъемки, как правило, применяются БПЛА весом до 10–15 килограммов (микро-, мини-БПЛА и легкие БПЛА). Это связано с тем, что при увеличении взлетного веса БПЛА растет сложность его разработки и, cоответственно, стоимость, но снижается надежность и безопасность эксплуатации. Дело в том, что при посадке БПЛА выделяется энергия E = mv2 / 2, а чем больше масса аппарата m, тем больше его посадочная скорость v, то есть выделяемая при посадке энергия очень быстро растет с ростом массы. А эта энергия может повредить как сам БПЛА, так и находящееся на земле имущество.
Беспилотный вертолет и мультикоптер лишены этого недостатка. Теоретически, такой аппарат можно посадить со сколь угодно малой скоростью сближения с Землей. Однако беспилотные вертолеты слишком дороги, а коптеры пока не способны летать на большие расстояния, и применяются только для съемки локальных объектов (отдельных зданий и сооружений).
Рис. 1. БПЛА Mavinci SIRIUS [5] Рис. 2. БПЛА Geoscan 101 [6]
ПРЕИМУЩЕСТВА БПЛА
Превосходством БПЛА перед пилотируемыми воздушными судами является, прежде всего, стоимость производства работ, а также значительное уменьшение количества регламентных операций. Само отсутствие человека на борту самолета значительно упрощает подготовительные мероприятия для проведения аэрофотосъемочных
Во-первых, не нужен аэродром, даже самый примитивный. Беспилотные летательные аппараты запускаются или с руки, или с помощью специального взлетного устройства — катапульты.
Во-вторых, особенно при использовании электрической двигательной схемы, отсутствует необходимость в квалифицированной технической помощи для обслуживания летательного аппарата, не так сложны мероприятия по обеспечению безопасности на объекте работ.
В-третьих, отсутствует или намного увеличен межрегламентный период эксплуатации БПЛА по сравнению с пилотируемым воздушным судном.
Данное обстоятельство имеет большое значение при эксплуатации аэрофотосъемочного комплекса в удаленных районах нашей страны. Как правило, полевой сезон аэрофотосъемочных работ короток, каждый погожий день необходимо использовать для производства съемки.
УСТРОЙСТВО БПЛА
Две основные схемы компоновки БПЛА: классическая (по схеме «фюзеляж+крылья+хвост»), к которой относится, например БПЛА «Орлан-10», Mavinci SIRIUS (рис. 1) и др., и «летающее крыло», к которой относятся Geoscan101 (рис. 2), Gatewing X100, Trimble UX5 и др.
Основными частями беспилотного аэрофотосъемочного комплекса являются: корпус, двигатель, бортовая система управления (автопилот), наземная система управления (НСУ) и аэрофотосъемочное оборудование.
Корпус БПЛА изготавливают излегкого пластика (например, углепластика или кевлара), чтобы защитить дорогостоящую фотоаппаратуру и средства управления и навигации, а его крылья — из пластика или экструдированного пенополистирола (EPP). Этот материал легок, достаточно прочен и не ломается при ударе. Деформированную деталь из ЕРР зачастую можно восстановить подручными средствами.
Легкий БПЛА с посадкой на парашюте может выдержать несколько сотен полетов без ремонта, который, как правило, включает замену крыльев, элементов фюзеляжа и др. Производители стараются удешевить части корпуса, подверженные износу, чтобы расходы пользователя на поддержа-БПЛА в рабочем состоянии были минимальными.
Надо отметить, что наиболее дорогостоящие элементы аэрофотосъемочного комплекса, наземная система управления, авионика, программное обеспечение, — вообще не подвержены износу.
Силовая установка БПЛА можетбыть бензиновой или электрической. Причем, бензиновый двигатель обеспечит намного более продолжительный полет, так как в бензине, в расчете на килограмм, запасено в 10–15 раз больше энергии, чем мож-но сохранить в самом лучшем аккумуляторе. Однако такая силовая установка сложна, менее надежна и требует значительного времени для подготовки БПЛА к старту. Кроме того, беспилотный летательный аппарат с бензиновым двигателем крайне сложно перевозить к месту работ на самолете. Наконец, он требует от оператора высокой квалификации. Поэтому бензиновый БПЛА имеет смысл применять только в тех случаях, когда необходима очень большая продолжительность полета — для непрерывного мониторинга, для обследования особо удаленных объектов.
Электрическая двигательная установка, напротив, очень нетребовательна к уровню квалификации обслу-живающего персонала. Современные аккумуляторные батареи могут обеспечить длительность непрерывного полета свыше четырех часов. Обслуживание электрического двигателя совсем несложно. Преимущественно это только защита от влаги и грязи, а также проверка напряжения бортовой сети, что осуществляется с наземной системы управления. Зарядка аккумуляторов производится от бортовой сети сопровождающего автомобиля или от автономного электрогенератора. Бесколлекторный электрический двигатель БПЛА практически не изнашивается.
Автопилот —с инерциальной системой (рис. 3) — наиболее важный элемент управления БПЛА.
Автопилот весит всего 20–30 граммов. Но это очень сложное изделие. В автопилоте, кроме мощного процессора, установлено множество датчиков — трехосевые гироскоп и акселерометр (а иногда и магнитометр), ГЛО-НАСС/GPS-приемник, датчик давления, датчик воздушной скорости. С этими приборами беспилотный летательный аппарат сможет летать строго по заданному курсу.
Рис. 3. АвтопилотMicropilot[7]
В БПЛА имеется радиомодем, необходимый для загрузки полетного задания, передачи в наземную систему управления телеметрических данных о полете и текущем местоположении на участке работ.
Наземная система управления
(НСУ) —это планшетный компьютерили ноутбук, оснащенный модемом для связи с БПЛА. Важная часть НСУ — программное обеспечение для планирования полетного задания и отображения хода его выполнения.
Как правило, полетное задание составляется автоматически, по заданному контуру площадного объекта или узловым точкам линейного объекта. Кроме того, существует возможность проектирования полетных маршрутов, исходя из необходимой высоты полета и требуемого разрешения фотоснимков на местности. Для автоматического выдерживания заданной высоты полета есть возможность учесть в полетном задании цифровую модель местности в распространенных форматах.
Во время полета на картографической подложке монитора НСУ отображается положение БПЛА и контуры снимаемых фотографий. Оператор имеет возможность во время выполнения полета оперативно перенацелить БПЛА на другой район посадки и даже оперативно посадить беспилотник с «красной» кнопки наземной системы управления. По команде с НСУ могут быть запланированы и другие вспомогательные операции, например — выброс парашюта.
Кроме обеспечения навигации и обеспечения полета автопилот должен управлять фотоаппаратом, чтобы получать снимки с заданным межкадровым интервалом (как только БПЛА пролетит нужное расстояние от предыдущего центра фотографирования). Если заранее рассчитанный межкадровый интервал не выдерживается стабильно, приходится настраивать время срабатывания затвора с таким расчетом, чтобы даже при попутном ветре продольное перекрытие было достаточным.
Автопилот должен регистрировать координаты центров фотографирования геодезического спутникового приемника ГЛОНАСС/GPS, чтобы программа автоматической обработки снимков смогла построить модель быстро и привязать ее к местности. Требуемая точность определения координат центров фотографирования зависит от технического задания к выполнению аэрофотосъемочных работ.
Аэрофотосъемочное оборудование на БПЛА устанавливается в зависимости от его класса и цели использования.
На микро- и мини-БПЛА устанавливаются компактные цифровые фотокамеры, комплектуемые сменными объективами с постоянным фокусным расстоянием (без трансфокатора или zoom-устройства) весом 300–500 граммов. В качестве таких камер в настоящее время используются фотоаппараты SONY NEX-7
с матрицей 24,3 МП, CANON600D матрицей 18,5 МП и подобные им. Управление срабатыванием затвора и передача сигнала от затвора в спутниковый приемник производится с помощью штатных или незначительно доработанных электрических разъемов фотоаппарата.
Рис. 4. Схема размещения аэроснимков (голубые прямоугольники с подписями номеров)
ВОЗМОЖНОСТИ БПЛА
Согласно требованиям документа «Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов» ГКИНП-09-32-80 носитель аэрофотосъемочной аппаратуры должен предельно точно следовать проектному положению маршрутов аэрофотосъемки, выдерживать заданный эшелон (высоту фотографирования), обеспечивать требования по соблюдению предельных отклонений по углам ориентирования фотокамеры — наклон, крен, тангаж. Кроме того, навигационная аппаратура должна обеспечивать точное время срабатывания фотозатвора и определять координаты центров фотографирования.
Выше указывалась аппаратура, интегрированная в автопилот: это микробарометр, датчик воздушной скорости, инерциальная система, навигационная спутниковая аппаратура. По проведен-ным испытаниям (в частности, БПЛА Geoscan101) были установлены следующие отклонения реальных параметров съемки от заданных:
• уклонения БПЛА от оси маршрута — в диапазоне 5–10 метров;
• уклонения высот фотографирования — в диапазоне 5–10 метров;
• колебание высот фотографирования смежных снимков — не более 2 метров.
Возникающие в полете «елочки» (развороты снимков в горизонтальной плоскости) обрабатываются автоматизированной системой фотограмметрической обработки без заметных негативных последствий.
Фотоаппаратура, устанавливаемая на БПЛА, позволяет получить цифровые изображения местности с разрешением лучше 3 сантиметров на один пиксель. Применение коротко-, средне-, и длиннофокусных фотообъективов определяется ха-рактером получаемых готовых мате-риалов: будь это модель рельефа или ортофотоплан. Все расчеты производятся так же, как и в «большой» аэрофотосъемке.
Применение двухчастотной ГЛО-НАСС/GPSспутниковой геодезической системы для определения координат центров снимков позволяет в процессе постобработки получить координаты центров фотографирования с точностью лучше 5 сантиметров, а применение метода PPP(PrecisePointPositioning) — позволяет определять координаты центров снимков без использования базовых станций или на значительном удалении от них.
Конечная обработка материалов аэрофотосъемки может служить объективным критерием оценки качества выполненной работы. Для иллюстрации можно рассмотреть данные об оценке точности фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки с БПЛА, выполненной в ПО «PhotoScan» (производства фирмы Agisoſt, г. СанктПетербург) по контрольным точкам (табл. 2).
Ударные беспилотники: что они могут и какими бывают?
Ниже мы расскажем о пяти наиболее актуальных моделях беспилотных летательных аппаратов из разных стран, разработанных в военных целях.
Bayraktar Akinci — новое поколение турецких БПЛА
Турция пока не может похвастаться собственными сколько-нибудь серьезными разработками в области самолето- и вертолетостроения, зато эта страна неожиданно вырвалась в мировые лидеры по разработке беспилотных летательных аппаратов. Например, только одних ударных БПЛА в Турции было разработано пять моделей, причем занимались этим три разных компании.
Пожалуй самый известный турецкий производитель беспилотников, это компания Baykar Makina. Именно эта фирма выпускает наиболее массовый и самый воюющий турецкий ударный дрон — Bayraktar TB2. Успех этой фирмы во многом стал возможен благодаря её руководителю — Сельчуку Байрактару, который оказался не только хорошим инженером и бизнесменом, но и стал зятем турецкого президента Реджепа Эрдогана. Понятно, что имея такого высокопоставленного и влиятельного родственника, Байрактару без особых проблем удавалось находить общий язык с турецкими военными и чиновниками. Что способствовало процветанию его фирмы.
Построенная по образцу европейских и американских компаний, Baykar Makina выглядела и выглядит весьма привлекательно и для военных из других стран, особенно тех, кто находится с Турцией в партнерских и союзных отношениях. Вот почему первый ударный беспилотник Bayraktar TB2 сразу же начал активно экспортироваться, и если появление его на вооружении Азербайджана, Ливии и Украины вполне объяснимо с учетом серьёзного военно-технического сотрудничества этих стран с Турцией, то поставки БПЛА Польше, Марокко, Киргизии и Пакистану говорят о том, что Baykar Makina создала весьма конкурентоспособный продукт. Ведь все эти страны могли выбрать дроны производства других стран, но выбрали Bayraktar TB2.
Bayraktar Akinci весит 5500 кг и может брать ракетно-бомбовую нагрузку весом 1350 кг. Длина беспилотника составляет 12 метров, размах крыльев — 20 м, два турбовинтовых двигателя АИ-450С производства Запорожского завода «Прогресс» совокупной мощностью 900 л.с. позволяют Akinci развивать максимальную скорость 360 км/ч. К другим особенностям беспилотника стоит отнести возможность обнаруживать и сбивать воздушные цели, система искусственного интеллекта позволяет ему решать широкий круг задач, причем в воздухе он может находиться до 26 часов. То есть БПЛА в состоянии выполнять боевые задачи более суток.
Правда, в отличие от своего достаточно недорогого предшественника Bayraktar TB2, цена Akinci превышает цену некоторых современных истребителей — вот почему турецкая армия заказала пока всего десяток таких боевых машин. Да и экспортные поставки вызывают вопросы, ведь не каждая страна в состоянии приобрести беспилотник стоимостью более 100 миллионов долларов.
IAI Eitan — усовершенствованный Heron
Если истребители и боевые вертолеты Израиль по-прежнему покупает в США, то беспилотники предпочитает разрабатывать самостоятельно. И добился на этом поприще впечатляющих успехов, став одним из крупнейших в мире экспортеров БПЛА, продавая беспилотники даже странам НАТО. С середины 2000-х годов израильская компания Israel Aerospace Industries (IAI) начала работы над совершенствованием своего дрона Heron, создав экспортную модификацию Heron TP, известную в Израиле как Eitan.
Этот беспилотник хотя и появился почти на 15 лет раньше, чем Bayraktar Akinci, но по многим показателям превосходит его. Eitan способен летать на высоте 14 км, что позволяет ему работать в районах, через которые проходит пассажирское авиасообщение.
При практически одинаковом взлетном весе с Akinci, израильский беспилотник берёт на борт почти вдвое большую нагрузку. Единственный турбовинтовой двигатель, установленный на Eitan, развивает мощность в 1200 л.с. что позволяет БПЛА разгоняться до 410 км/ч. Дальность полета израильского беспилотника может достигать 8000 км, а время непрерывного нахождения в воздухе, в том числе благодаря 26-метровому размаху крыльев, составляет 30 часов.
К плюсам IAI Eitan можно отнести самую современную разведывательную электронику и возможность несколько часов лететь без управления оператора, используя навигацию и возможности искусственного интеллекта. Израильтяне не делают упор на ударных возможностях Eitan, предпочитая характеризовать его как «разведывательно-многоцелевой», но известен, как минимум, один факт использования этого БПЛА в качестве ударного. В настоящее время данный беспилотник стоит на вооружении армии Израиля, Греции и Индии.
Shahed 149 Gaza — иранский пример импортозамещения
Как Турция и Израиль, Иран многие десятилетия покупал авиатехнику в США, но после того как страна попала под санкции, Исламская республика стала испытывать серьезные проблемы с обновлением своего авиационного парка. Если истребители МиГ-29 удалось приобрести в России, то беспилотники иранцы начали разрабатывать самостоятельно и значительно продвинулись в этом направлении.
В 2022 году иранская армия должна получить на вооружении ударный БПЛА Shahed 149 Gaza, разработанный авиастроительной компанией Shahed Aviation Industries. Этот беспилотник является дальнейшим развитием БПЛА Shahed 129 разработки почти двадцатилетней давности. Его длина составляет 10,5 метра, размах крыльев — 21 метр, он оснащается одним 750-сильным турбовинтовым двигателем, развивает скорость в 350 км/ч и может находится в воздухе более 30 часов.
Беспилотник имеет 13 точек для подвески вооружения, но более подробную информацию иранцы пока не раскрывают. В любом случае данный летательный аппарат показывает, насколько далеко Иран продвинулся в разработке собственных беспилотников, хотя в конструкции Shahed 149 Gaza отчетливо прослеживается американское и израильское влияние. Впрочем, это относится и к другим странам, которые никогда не стеснялись переосмысливать идеи, реализованные в таком известном американском дроне как MQ-1 Predator.
Wing Loong-10 — реактивный китайский дракон
За последние годы китайский авиапром, особенно военный, развивался семимильными шагами, хотя от закупок боевых самолетов за рубежом Китай отказался совсем недавно. Например, российские истребители Су-35С Китай покупал ещё в 2018 году. Но что касается разработки и производства беспилотников, то здесь китайские авиастроители безусловно являются одними из ведущих в мире. Они не только производят огромное количество разнообразных дронов, но и одними из первых в мире начали выпуск реактивных летательных аппаратов.
Одним из них является среднеразмерный ударный беспилотник Wing Loong-10, выпускаемый фирмой Chengdu Aircraft. От других беспилотников семейства Wing Loong данная машина отличается не только наличием реактивного двигателя, но новым фюзеляжем, при проектировании которого использовались технологии малозаметности. И хотя Wing Loong-10 не является полноценным стелс-беспилотником, обнаружить его с помощью радара будет заметно сложнее, чем другие БПЛА.
Полная взлетная масса китайского дрона составляет 3200 кг, вес ракетно-бомбовой нагрузки 400 кг, длина 9 метров, а размах крыла — 18 метров. На шести узлах подвески он может нести свободнопадающие бомбы, управляемые бомбы и ракеты. Одним из плюсов беспилотника является предельная высота полета в 15 километров, то есть он может летать значительно выше пассажирских самолетов, не представляя для них опасности.
Максимальная скорость в 620 км/ч позволит ему гораздо быстрее, чем другим беспилотникам, покинуть опасный район, а продолжительность полета в 20 часов дает ему высокую степень автономности. С 2016 года Wing Loong-10 поступает на вооружение китайской армии, также разработана его экспортная модификация, но пока что покупателей на этот БПЛА не нашлось.
«Альтиус» — новейший беспилотник России
В ближайшей перспективе на вооружение Российской армии должен поступить тяжелый, дальний разведывательно-ударный беспилотник «Альтиус». Точные данные об этой машине пока неизвестны, открытые источники сообщают, что её вес может составить порядка 5-6 тонн, размах крыльев достигает около 30 метров, что она оснащается двумя немецкими турбовинтовыми двигателями RED A03 совокупной мощностью 960 л.с. и что дрон может провести в воздухе более 40 часов.
Судя по имеющимся данным, «Альтиус» является одноклассником турецкого Bayraktar Akinci, и не исключено, что со временем он станет его прямым конкурентом на мировом рынке вооружения. Но сначала этот беспилотник должна получить российская армия, возможности которой благодаря таким БПЛА значительно возрастут. В военных конфликтах последних лет беспилотники стали играть весьма заметную роль, поэтому каждая современная армия старается обзавестись как можно большим их количеством и разнообразием.
И если с легкими разведывательными беспилотниками у Российской армии проблем давно нет, то тяжелых ударных БПЛА она пока не имеет в нужном количестве. Однако с появлением «Альтиуса» этот пробел должен быть устранен. Главное, что эта машина разработана и прошла лётные испытания. Следующий этап — наладить её выпуск в необходимых армии количествах. Впрочем, производство БПЛА в России сейчас больше зависит от того, смогут ли российские предприятия найти замену импортным комплектующим.
Беспилотники: что это такое и как их применяют
Носовые части этих странных на вид летательных аппаратов напичканы аппаратурой: цветными и черно-белыми телекамерами, усилители фотоизображений, радары, инфракрасные камеры для условий малой освещенности, лазеры целенаведения. Кроме того, на борту могут быть и ракеты.
Каждая система «Хищник» или «Жнец» обходится во много миллионов долларов. Состоит она из летательного аппарата, наземного пункта управления и спутниковой связи.
И хотя дроны являются беспилотниками, нельзя сказать, что они непилотируемы: управляет аппаратом квалифицированный персонал, находящийся на базе. Здесь же анализируют получаемую и, исходя из этого, принимают решения.
База может находиться по соседству с зоной военных действий или в тысячах километров от нее: многие операции с применением дронов в Афганистане контролируются с территории авиабазы Крич в американском штате Невада, хотя взлетом и посадкой управляют всегда с пункта, находящегося неподалеку.
MQ-1B Predator (ранее называвшийся RQ-1 Predator) изначально создавался как летательный аппарат для сбора данных, наблюдения, определения целей и разведки. Однако в 2002 году его оснастили двумя ракетами Hellfire II, дав «Хищнику» возможность наносить удары в радиусе до 8 км.
Другой беспилотник, более новый MQ-9 Reaper, с самого начала задумывался как «охотник-убийца». Он может нести четыре ракеты Hellfire и бомбы с лазерным наведением, такие как Paveway II или GBU-12.
У Королевских ВВС есть четыре «Жнеца», операторы которых располагаются все там же, на американской авиабазе Крич. Еще два должны поступить на вооружение в текущем году. Кроме того, британское министерство обороны рассматривает возможность размещения заказа еще на пять «Жнецов» и на четыре станции наземного контроля.
В июле 2010 года британское военное ведомство продемонстрировало Taranis («Таран»), прототип своего боевого беспилотника, разработанного с целью отражения атак противника, а также сбора разведданных, наблюдений и нанесения ударов с воздуха.
В последние годы наблюдается резкая активизация исследований и разработок в области беспилотных летательных аппаратов, из-за чего в мире все чаще говорят о будущих «войнах роботов».
Беспилотные летательные аппараты
Для начала немного мат. часть
Различают беспилотные летательные аппараты:
* беспилотные неуправляемые
* беспилотные автоматические
* беспилотные дистанционно пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА)
Беспилотные летательные аппараты принято делить по таким взаимосвязанным параметрам, как масса, время, дальность и высота полёта. Выделяют следующие классы аппаратов:
* «микро» (условное название) массой до 10 килограммов, временем полёта около 1 часа и высотой до 1 километра,
* «мини» — массой до 50 килограммов, временем полёта несколько часов и высотой до 3 — 5 километров,
* средние («миди») — до 1 000 килограммов, временем 10—12 часов и высотой до 9—10 километров,
* тяжёлые — с высотами полёта до 20 километров и временем полёта 24 часа и более.
Для определения координат и земной скорости современные БПЛА как правило используют спутниковые навигационные приёмники (GPS или ГЛОНАСС). Углы ориентации и перегрузки определяются с использованием гироскопов и акселерометров. Программное обеспечение пишется обычно на языках высокого уровня, таких так Си, Си++, Модула-2, Оберон SA или Ада95. В качестве аппаратного обеспечения как правило используются специализированные вычислители на базе цифровых сигнальных процессоров или компьютеры формата PC/104, MicroPC. Также могут применяться операционные системы реального времени, такие как QNX, VME, VxWorks, XOberon.
И хотелось бы рассмотреть три аналогичных тяжелые ДПЛА X-45, nEUROn и МиГ «Скат»
X-45C (Boeing) 
X-45 — многоцелевой БПЛА. Первый полет выполнил в 2002 году. В ходе первого вылета продолжительностью 14 минут была достигнута высота 2500 м и скорость 360 км в час. X-45A взлетел с авиабазы ВВС США Эдвардс (Калифорния) и приземлился в исследовательском центре НАСА Драйден. Построены две модели Х-45А. Последние полёты этих аппаратов были осуществлены в 2005 году, после которых БПЛА были переданы в музеи.
Пентагон планирует использовать системы, созданные на базе X-45, для решения двух задач:
* подавление системы противовоздушной обороны (как говорят в США, задача первого дня войны);
* нанесение ударов по целям, прикрытым сильной ПВО.
В обоих случаях планируется использовать беспилотники для немедленных действий на удаленных ТВД (заданное время развертывания системы на любом аэродроме планеты — 32 часа, готовность к взлету после переброски — 75 минут). Разрабатывается в двух основных модификациях Х-45С и Х-47В.
* Размах крыла 10.3 м
* Длина 8.08 м
* Масса 3630 кг (пустой), 5528 (максимальная )
* Двигатель Honeywell F124-GA-100 турбинный, либо GE F404-GE-102D турбинный (в зависимости от модификации)
* Максимальная скорость 890 и 1010 км/ч (в зависимости от модификации)
* Практическая дальность 2400 и 1,850км (в зависимости от модификации)
* Потолок 10,670 и 13,720 м (в зависимости от модификации)
* Грузоподъемность 2041кг
Вооружение: 2 x JDAM (905 кг) Joint Direct Attack Munition (JDAM) — комплект оборудования, который преобразует существующие свободнопадающие бомбы («тупые» бомбы, англ. «dumb bombs») во всепогодные корректируемые (англ. «smart») боеприпасы.
nEUROn (Dassault Aviation) 
Французский проект постепенно перерос в общеевропейский и получил наименование Нейрон (nEUROn). К нему уже присоединились Швеция, Италия и Испания, решившие использовать собственный опыт по БЛА в интересах общего дела, а также Греция И Швейцария. Нейрон╩ выполняется по концепции, близкой к реализуемой на американских Х-45 и Х-47, но его взлетная масса пока оценивается в 6-8 т. Совсем недавно стало известно, что после прошлогодней потери опытного образца в Германии решено отказаться от дальнейшего развития программы ББЛА Барракуда, дебютировавшего в мае 2006 г. на авиасалоне в Берлине — теперь здесь рассматривают возможность присоединения к общеевропейской программе перспективного боевого беспилотника (скорее всего — к программе Нейрон).
* Размах крыла: 12,5 м
* Длина: 9,5 м
* Масса: 6000 кг
* Скорость 950
Но в новостях о нашем БПЛА несколько раз встречал следующее мнение зарубежных изданий:
«Сохраняется неясность в отношении многих деталей конструкции аппарата. Отсутствие хвостового оперения на БПЛА предполагает наличие электронной системы управления полетом, в отличие от обычных БПЛА, где возможно дистанционное управление аппаратом. Разработка системы автоматического электронного управления представляет собой значительную проблему для России с ее ограниченными возможностями по разработке собственного ПО, утверждается в комментарии.»
Неужели у нас все так плохо с военными программистами, если такие у нас вообще есть?
Боевые беспилотники называют одним из наиболее перспективных видов вооружения будущего
Боевые квадрокоптеры
Квадрокоптеры — это, пожалуй, самый распространенный в армии вид БПЛА, так как представляют собой наиболее простые и дешевые устройства. Кроме того, они обладают рядом других преимуществ, таких как высокая маневренность, быстрый запуск, удобство и легкость в управлении.
Стандартная компоновка квадрокоптера подразумевает четыре электродвигателя и четыре пропеллера, которые они раскручивают. Два винта вращаются по часовой стрелке, и еще два винта — против часовой. За счет вращения винтов и обеспечивается подъемная тяга.
В плане аэродинамики коптеры сами по себе являются абсолютно нестабильными, так как у них нет крыльев. Поэтому за стабильность полета отвечает компьютер, который стабилизирует положение летательного средства путем изменения частоты вращения винтов.
Ударный турецкий квадрокоптер, оснащенный пулеметом
Квадрокоптеры могут зависать в одной точке, совершать разворот и выполнять другие маневры. Для движения вперед, передние моторы снижают частоту, чтобы коптер накренился, при этом задние ускоряют частоту, обеспечивая тем самым необходимую тягу.
Надо сказать, что кроме квадрокоптеров существуют гексакоптеры, которые имеют шесть винтов и, соответственно, шесть электромоторов. А самые сложные модели могут иметь 8 винтов. Последние отличаются высокой грузоподъемностью, что позволяет их использовать для доставки грузов грузы. В настоящее время разрабатываются модели, которые смогут дажн эвакуировать раненых.
Но чаще всего коптеры используют в качестве разведывательного средства. Также могут быть оборудованы стрелковым вооружением или легкими гранатометами для уничтожения живой силы противника и техники. Некоторые виды могут нести на борту легкие бомбы для нанесения точных ударов. К примеру, в Польше разработали квадрокоптер-камикадзе Dragon Fly. Иногда военные используют даже самые обычные бытовые коптеры и оснащают их механизмом атаки пртивника минами или гранатами.
Польский квадрокоптер-камикадзе Dragon Fly
Беспилотные летательные аппараты
Несмотря на то, что первые беспилотники, способные решать военные задачи, появились еще в 1948 году, ударные БПЛА получили широкое распространение только в девяностых-двухтысячных годах. Благодаря современным технологиям, их возможности стали приближаться к штурмовикам и бомбардировщикам. А по продолжительности полета они даже превосходят многие самолеты.
Турецкий беспилотник Bayraktar
Самое интересное, что в мировые лидеры по производству БПЛА вырвались некоторые страны, которые вообще не имели собственно авиационной промышленности. Пожалуй, самый известный на сегодняшний день беспилотник — Bayraktar. Нельзя сказать, что он самый лучший. Однако именно Байрактар продемонстрировал миру эффективность данного типа вооружения в нескольких военных конфликтах.
Также прославился своими беспилотниками и Израиль. Причем первый БПЛА Searcher был представлен миру еще в 1990 году. Но наиболее известная модель — IAI Eitan. Она была создана более 15 лет назад, однако по многим показателям превосходит турецкий Bayraktar.
Надо сказать, что Россия начала заниматься разработкой собственных БПЛА позже, чем многие другие страны. К примеру, легкий ударный беспилотник Форпост, о котором мы рассказывали ранее, нельзя назвать полностью российской разработкой, так как он был создан на базе израильского Searcher II. Только несколько лет назад стали появляться беспилотники, разработанные полностью в России. Один из них — Орион, который по некоторым показателям превосходит турецкий Байрактар.
Российский ударный беспилотник Орион
Разумеется, свои ударные БПЛА есть и у США. Наиболее известные на сегодняшний день — MQ-9 Reaper и MQ-1 Predator. Первый является основным ударным дроном США тяжелого класса. Он тяжелее Байрактара и Ориона, способен нести на борту грузы весом до 1700 кг. В России в настоящее время проходит испытание аналогичного дрона, получившего название “Охотник”. Подробнее о нем можно узнать здесь.
Какие задачи могут выполнять БПЛА
Как мы уже сказали, основная задача беспилотников — авиаразведка. Однако в последнее время список задач, которые они способны решать, существенно расширился. Они способны наносить ракетно-бомбовые удары по наземным и морским целям, перехватывать воздушные цели, управлять огнем и указывать цели, ретранслировать данные и доставлять грузы.
Беспилотники, в отличие от самолетов, могут быть любого размера
Преимущества БПЛА
Пожалуй, главное преимущество БПЛА — невысокая стоимость по сравнению с самолетами. Передовые ударные беспилотники стоят в пределах 5-7 миллионов долларов. На первый взгляд сумма колоссальная, но стоимость истребителя-бомбардировщика F-35 достигает 100 миллионов долларов. Но просто купить самолет недостаточно, чтобы его использовать. Еще необходимо обучить пилотов.
Конечно, оператора БПЛА тоже необходимо обучать, однако, как было сказано выше, многие действия современные беспилотники выполняют в автоматическом режиме. В частности, они могут сами взлетать и садиться. Поэтому процесс обучения пилотов гораздо более быстрый и дешевый.
Другое важное преимущество БПЛА — оператор при выполнении боевых задач не рискует собственной жизнью. БПЛА, в отличие от самолета, можно сделать любого размера, даже самого маленького, так как он не содержит кабину пилота. Кроме того, беспилотники не испытывают физиологических перегрузок, что позволяет выполнять любые маневры.
ВАЖНО! Всех наших читателей ждем на Яндекс.Дзен-канале, где мы публикуем важную и интересную информацию. Подписывайтесь, чтобы не пропустить.
Этом достоинства БПЛА не ограничиваются. Время полета беспилотников не имеет ограничений, связанных с системой жизнеобеспечения летчика. Сейчас даже разрабатываются проекты беспосадочных БПЛА. Их полет может длиться в течение нескольких лет. Заряжаться они смогут от солнечной энергии.
Все это позволяет использовать БПЛА в тех ситуациях, когда применение авиации нецелесообразно или вообще невозможно. В частности, их часто используют в рискованных операциях. Ведь потерять беспилотник не так страшно, как дорогостоящий самолет и пилота.
Американские дроны-камикадзе Switchblade
Дроны-камикадзе
Как вы наверняка догадались, дроны-камикадзе относятся к оружию одноразового использования. Один из важных их плюсов — низкая стоимость. Цена даже ниже стоимости ракеты, которыми оснащаются ударные БПЛА. По некоторым данным Switchblade стоит около 6 тысяч долларов.
После запуска Switchblade расправляет крылья
Switchblade после запуска из мортиры раскладывает крылья, в результате чего становится небольшой крылатой ракетой. Легкой версией этого дрона можно управлять в радиусе 10 км. При этом длительность его полета составляет около 10 минут. Как было сказано выше, он может атаковать в автономном режиме.
После запуска вернуть беспилотник уже нельзя, однако оператор может отменить атаку и перенаправить дрон. Умные бомбы можно использовать для поражения бронетехники и пехоты противника. Некоторые модели могут поражать воздушные цели. По сути, это единственный на сегодняшний день вид дронов, которые способны выполнять функции истребителя.
Основные недостатки БПЛА
Турецкий коптер Kargu-2, который самостоятельно принял решение атаковать людей
Турецкие дроны Kargu-2 в 2020 году атаковали антиправительственных повстанцев в Ливии в полностью автономном режиме. Это был первый и последний на сегодняшний день случай, когда робот самостоятельно принял решение уничтожить человека.
Типы беспилотных летательных аппаратов. Обзор.
В этом обзоре рассмотрены различные типы беспилотных летательных аппаратов. Рассмотрены как модели, представленные на рынке, так и те которые являются просто концепциями, показывающими тенденции в развитие беспилотной техники. Особое внимание уделено беспилотной технике, используемой в армии США и в армии России.
По разнообразию конструкции существует 4 основных типа беспилотных летательных аппаратов:
Мультироторные – мультикоптерные дроны
Сегмент рынка таких устройств многообразен, это и многороторные дроны для профессионального использования, такие как аэрофотосъемка, цена которых может варьироваться от 500 до 3000 долларов США. Но есть много моделей для хобби, таких как любительские гонки на дронах или досуговые полеты, в диапазоне цен от 50 до 400 USD. Из всех типов дронов, мультикоптерные дроны являются самыми простыми в изготовлении и самыми дешевыми.
Преимущества: вертикальный взлет, возможность зависать над объектом.
Квадрокоптер DJI «Mavic Pro Platinum».
Так же, многороторные дроны очень дешевы, так любой человек с зарплатой может купить приличный квадрокоптер. Управление полетом, к примеру, на квадрокоптере, не требует специальной подготовки. Вы просто берете его на открытую площадку и управляете его полетом, осваивая руководство и управление квадрокоптером прямо на ходу.
Гексакоптер «Yuneec Typhoon H Professional»
Октокоптер DJI «Agras MG-1P»
Беспилотники с неподвижным крылом
Беспилотные летательные аппараты с неподвижным крылом полностью отличаются по конструкции от аппаратов с несколькими роторами. Для полета, и создания подъемной силы они используют «крыло», как его используют обычные самолеты. Эти беспилотники не могут зависать на месте в воздухе, борясь с гравитацией. Вместо этого они могут двигаться вперед по заданному курсу идо тех пор, пока позволяет их источник энергии.
Беспилотник с неподвижным крылом.
Беспилотник с неподвижным крылом «Phoenix 2» компании Sentera
Большинство беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом имеют среднее время полета в пару часов. Дроны с газовым двигателем могут летать до 16 часов и выше. Благодаря более высокому времени полета и топливной экономичности беспилотные летательные аппараты с неподвижным крылом идеально подходят для дальних операций (будь то картографирование или наблюдение). Но они не могут быть использованы для аэрофотосъемки, где беспилотник должен оставаться неподвижным в воздухе в течение определенного периода времени.
Беспилотник с неподвижным крылом компании FeiyuTech
Другими недостатками беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом являются более высокие затраты на обучение персонала навыкам управления, необходимым для полета. Не так-то просто поднять в воздух беспилотник с неподвижным крылом. Чтобы запустить и поднять беспилотник с неподвижным крылом в воздух, требуется либо специальная «взлетная полоса», либо пусковая установка в виде катапульты. Чтобы благополучно посадить аппарат обратно на землю, также потребуется взлетно-посадочная полоса, парашют или сеть.
Однороторный дрон – беспилотный вертолет
Однороторные дроны очень похожи по конструкции и на настоящие вертолеты. В отличие от многороторного дрона, у одноготорного дрона есть один большой ведущий винт плюс небольшой по размеру винт на хвосте, чтобы контролировать курс. Однороторные дроны гораздо эффективнее, чем многороторные версии. Они имеют более высокое время полета и могут даже приводиться в действие двигателями внутреннего сгорания.
Однороторный дрон
В аэродинамике, чем меньше число винтов, тем меньше общее вращение объекта. И это главная причина, почему квадрокоптеры (4 винта) более стабильны, чем октоптеры (8 винтов). В этом смысле однороторные дроны гораздо эффективнее многороторных дронов.
Беспилотный вертолет компании Airbus VSR700 с дизельным двигателем
Но есть и недостатки у однороторных дронов. Эти машины из-за более сложной конструкции имеют высокую стоимость и эксплуатационные затраты. Также они требуют специальной подготовки персонала для управления. Большие размеры лопастей несущего винта представляют опасность. Были зафиксированы несчастные случаи нанесения смертельных травм винтом радиоуправляемого вертолета. К примеру, многороторные дроны, ещё никогда не участвовали в смертельных авариях, хотя шрам на теле человека от винта многороторного дрона получить вполне вероятно.
Беспилотный вертолет компании Veronte Helicopter
Гибридные дроны
Пример гибрида. Квадрокоптер «Vtol» с неподвижным крылом
Пример проектируемого гибрида. БПЛА «X PlusOne»
Разрабатываемый компанией Airbus гибридный беспилотник «Zelator-28» может использоваться для доставки грузов и выполнения разнообразных миссий. Для вертикального маневрирования дрон использует четыре Т-образных двигателя U11s с максимальной тягой 7,5 кг. А для горизонтального перемещения мощный Т-образный двигатель U12 21×33 с пропеллерной системой с максимальной тягой 11 кг.
Пример проектируемого гибрида. БПЛА Airbus «Zelator-28»
Беспилотники армии США
Одним из основных поставщиков БПЛА, как гражданского, так и военного назначения для США является компания AeroVironment. Семейство БПЛА включает модели Wasp («Оса»), Raven («Ворон») и Puma («Пума») в весовом диапазоне от 5,5 до 6,5 килограмма. Все аппараты в полевых условиях переносятся в рюкзаке, собираются за считаные минуты и запускаются с рук.
БПЛА Wasp III («Оса») — имеет размах крыльев 73,5 см, весит 454 г и несет электро-оптические цветные камеры, направленные вперёд и в стороны плюс дополнительную модульную нагрузку оптических или инфракрасных сенсоров. Имеет дальностью действия до 5 км от передатчика и максимальное время нахождения в воздухе до 45 минут.
БПЛА Wasp III («Оса»)
Лётно-технические характеристики БПЛА RQ-11 Raven («Ворон»)
БПЛА Raven («Ворон»)
БПЛА RQ-11 Raven («Ворон»)
БПЛА Puma («Пума»)
БПЛА MQ-1 Predator («Хищник»)
Лётно-технические характеристики БПЛА MQ-9 Reaper («Жнец»)
БПЛА MQ-9 Reaper («Жнец») БПЛА MQ-9 Reaper («Жнец»)
Конечно в военной технике много беспилотных аппаратов имеющих привычные для нас очертания авиационной техники. Так американский самолет X-47B – полноценный БПЛА.
X-47B — многоцелевой ударный БПЛА производства компании Northrop Grumman. Беспилотник способен совершать взлёт и посадку, а также выполнять некоторые задачи без вмешательства оператора, используя возможности бортового компьютера.
БПЛА X-47B производит в полете дозаправку
Беспилотники армии России
Конечно самым известным беспилотником эпохи СССР является советский многоразовой орбитальный корабль-ракетоплан «Буран», совершивший беспилотный полет и посадку. Но этот беспилотник, давно затерялся во времени, и современное Российское авиастроение БПЛА ориентируется сейчас на передовой западный опыт.
Беспилотники всегда позиционировались как изделия двойного назначения, поэтому, в отсутствии российских производителей, особо серьезно стоит вопрос приобретения предприятиями нашей страны высокотехнологичных компонентов из западных стран, особенно в условиях постоянных санкций. Для решения вопроса вооружения армии современной техникой, в 2009 году Россия заключила с израильской компанией Israel Aerospace Industries (IAI) контракт на покупку беспилотных летательных аппаратов. А для уменьшения отставания в производстве беспилотной техники, в 2010 году российская компания «Оборонпром», входящая в состав госкорпорации «Ростехнологии», подписала с той же израильской компанией IAI контракт, по которому в России будет создано совместное предприятие по сборке беспилотных летательных аппаратов. По контракту израильская сторона поставляет комплектующие для сборки беспилотников и производит сервисное обслуживание изготовленных беспилотников. Стоимость контракта составила 400 миллионов долларов.
БПЛА «Форпост» аналог Израильского дрона Searcher
Но в стране производятся не только зарубежные аналоги. В середине 2012 года на предприятии «Специальный технологический центр» началось серийное производство комплекса воздушной разведки и наблюдения на беспилотном летательном аппарате «Орлан-10».
БПЛА «Орлан-10»
В Российской армии разнообразен ассортимент беспилотных аппаратов малого веса, применяемых для сбора разведывательных данных на местности.
Первенцем был БПЛА «Застава» – прототип БПЛА IAI Bird Eye 400 израильского производства – спроектированный на ОАО «Уральский завод гражданской авиации». Конструкция устройства была адаптирована под выполнение военных задач и оптимизирована в техническом плане, что обеспечило устройству высокие эксплуатационные характеристики. Но большую популярностью БПЛА «Застава» не получило, на сегодняшний день, используется лишь несколько единиц данной техники.
Силовую часть БПЛА «Застава» представляет электрический двигатель, который способен поддерживать полёт устройства до одного часа, при этом, максимальная скорость перемещения составляет 100 км\ч.
БПЛА «Застава»
Российский многофункциональный БПЛА модели «Гранат-4» обладает компактной конструкцией фюзеляжа. При длине в 2 метра 60 сантиметров, размахе крыльев 3 метра 20 сантиметров, при массе в 30 килограмм, модель очень простота в эксплуатации.
Лётно-технические характеристики БПЛА «Гранат-4»
БПЛА «Гранат-4»
С начала 2016 года отмечается использование в Сирии семидесяти российских беспилотных летательных аппаратов, в числе которых:
БПЛА «Форпост», БПЛА «Орлан» 10, БПЛА «Элерон-3», БПЛА «Пчела-1Т»,
БПЛА «Дозор-100», БПЛА «Орион».
Лётно-технические характеристики БПЛА «Дозор-100»
БПЛА «Дозор-100», производства АО «Кронштадт»
Лётно-технические характеристики БПЛА «Орион»
БПЛА «Орион», производства АО «Кронштадт»
«ВРТ-300» – российский многоцелевой беспилотный летательный аппарат двойного назначения, разработанный холдингом «Вертолёты России». Беспилотник первые был представлен на «МАКС-2017». Несмотря на высокотехнологичность этот летательный аппарат оказался недорогим. Планируется запуск серийного производства для активного применения дрона в гражданских сферах.
Лётно-технические характеристики БПЛА «ВРТ-300»
БПЛА «ВРТ-300»
Хотя по своим характеристикам некоторые БПЛА армии России уступают зарубежным аналогам. Развитие отрасли БПЛА в России идет нарастающими темпами. И есть уверенность, что в этой области, как в военной авиации, ракетостроении, танкостроении, Россия будет на первом месте.
Все фотографии к обзору взяты из открытых интернет-источников.
Зачем нам дроны и как сделать их лучше
Дроны, или беспилотные летательные аппараты (БПЛА) сейчас используются в самых разных сферах жизни людей, от военных операций до съёмки дней рождения с воздуха. Ещё в 2016 году в США число лицензий, выданных на управление дронами, превысило число лицензий пилотов «обычного» авиатранспорта, а в 2020 году Федеральное управление гражданской авиации (FAA) сообщило, что общее количество коммерческих и потребительских дронов в стране достигло 1,7 млн единиц. Так почему же дроны ещё не стали нормой жизни для бизнеса и обычных пользователей? Обсудим основные проблемы и технологические ограничения современных БПЛА, но сперва поговорим о том, для чего они в принципе нужны.
Птицы одного полёта
Скажем сразу, что в этой статье мы не планируем подробно останавливаться на военных и боевых БПЛА — по своей конструкции эти летательные аппараты намного ближе к классическим самолётам (или крылатым ракетам), поэтому список сильных и слабых сторон для них будет сильно отличаться от аналогичных параметров у коммерческих дронов, доступных для пользователей или бизнеса. Итак, что же такое дрон? Само название происходит от английского drone, что можно перевести и как «трутень», и как «гул» или «жужжание». Термин отлично подходит для классических дронов-коптеров, но впервые был применён к беспилотным самолётам-мишеням ещё в 30-х годах прошлого века. В зависимости от сферы применения, конструкция дрона может различаться, но общими знаменателями остаются наличие пропеллеров, которые необходимы для полёта и маневрирования в воздухе (в зависимости от их количества устройство может также называться моно- би- три- квадро- и т. д. коптером) и система связи, позволяющая управлять устройством дистанционно.
Армейский беспилотник CH-4. Источник: Zerbout / Wikimedia Commons
Подробный разбор всех возможных способов использования дронов — дело неблагодарное просто потому, что человеческая фантазия продолжает придумывать их практически постоянно. К примеру, ещё в 2018 году на открытии Олимпийских игр в Южной Корее Intel продемонстрировала грандиозное световое шоу (точнее, его запись) с синхронным полётом более тысячи дронов, которое попало в Книгу рекордов Гиннесса. В целом же сферы применения БПЛА можно разделить на несколько крупных групп:
Дела войны: дроны не просто активно используются в военных целях, они фактически были разработаны именно как альтернатива летательным аппаратам с пилотами, например, для удалённой бомбардировки наземных целей. В современных условиях активно применяются дроны-камикадзе, которые мало чем отличаются по своему принципу действия от крылатых ракет, дроны-разведчики и наводчики для сбора сведений и корректировки огня ракетных войск, а также дроны связи. Эффективность БПЛА как была в очередной раз доказана во время недавнего конфликта в Нагорном Карабахе.
Логистика и транспорт: в эту группу входят, в основном, проекты различных компаний по доставке грузов на малые расстояния (так называемая доставка «последней мили»), например, программа Amazon Prime Air предусматривает доставку малогабаритных посылок получателям в течение 30 минут с момента заказа. Большая их часть в данный момент находится на стадии разработки из-за серьёзных законодательных и технических ограничений. Также сюда можно отнести применение дронов в качестве беспилотных такси в городах. Подобный проект уже несколько лет рассматривается властями города Дубай в качестве альтернативы наземному транспорту и вертолётам.
Потребительские дроны — самая, пожалуй, широкая группа, в неё входит огромное количество устройств, от совсем дешёвых и миниатюрных до аппаратов стоимостью в несколько тысяч долларов. Используются эти БПЛА в первую очередь в рекреационных целях: с их помощью ведётся фото- и видеосъёмка, включая оригинальные селфи, устраиваются спортивные соревнования и бьются рекорды скорости.
Сельское хозяйство и промышленность — учитывая высокую маневренность дронов и возможность установки на них дополнительного оборудования, эти устройства всё чаще начинают использоваться для решения сельскохозяйственных задач, например, для оценки качества посевов или опрыскивания полей, создания трёхмерных карт местности и ведения аэрофотосъёмки. Также дроны могут применяться для проведения осмотров крупных промышленных объектов.
К примеру, Toshiba разработала систему с использованием дронов, которая способна оценивать состояние промышленных структур, снимая их на встроенную камеру БПЛА. В системе применяется технология проведения измерений при помощи 3D лазера наземного базирования, которая позволяет разработать оптимизированный маршрут для дрона, охватывающий все ключевые точки объекта, БПЛА с камерой, а также технологии распознавания изображения, необходимые для оценки состояния конструкций (например, мест образования ржавчины) на объекте.
Периодические облёты объекта дронами помогают отслеживать динамику его состояния и своевременно выявлять проблемные детали конструкции, которые требуют ремонта или замены. При этом система избавляет технический персонал от необходимости лично проводить такие проверки, подвергая себя риску. Использовать систему предполагается на крупных объектах, которые могут представлять опасность в случае аварий, например, на нефтеперерабатывающих заводах или электростанциях. (*Данный проект прекращён в 2019 году.)
Построение трёхмерной карты и маршрута для дрона, фото: Toshiba
Правоохранительные органы — это сравнительно новые пользователи дронов, но они входят во вкус, ведь полицейские дроны могут применяться, помимо прочего, для поиска пропавших людей в местности со сложным рельефом, анализа мест преступления, наблюдения за преступниками во время захвата заложников и большими группами людей в публичных местах.
На честном слове и. — основные проблемы современных дронов и как их решить
Перспективы использования дронов можно смело назвать колоссальными, но мы не видим пролетающие в небе эскадрильи БПЛА каждый день. Почему? По целому ряду причин, только часть из которых может быть устранена в ближайшее время. Условно эти причины можно разделить на несколько основных групп:
Законодательство и контроль. В большинстве стран до сих пор не введены законодательные нормы, которые позволили бы владельцам дронов без особых проблем запускать их устройства в любом удобном месте, не опасаясь штрафов и судебного преследования. Связано это в первую очередь с тем, что реальных систем контроля за перемещением дронов существует крайне мало, а добраться БПЛА может практически куда угодно. Дроны могут, например, парализовать работу целого аэропорта, как произошло в 2018 году в лондонском Гатвике, когда неизвестные в течение двух суток выводили на взлётно-посадочные полосы группу БПЛА, не давая самолётам приземляться или взлетать. Интересно, что местные власти не смогли разобраться с проблемой существующими на тот момент методами, так как дроны использовали нестандартные частоты и просто заглушить сигнал от оператора или сбить их не удавалось.
Чтобы избежать подобных ситуаций, во многих странах введена жёсткая процедура регулирования и регистрации БПЛА, что с одной стороны позволяет выявить нарушения закона, а с другой сильно тормозит развитие коммерческих дронов. Например, заявленная в 2016 году и уже описанная выше служба Amazon Prime Air до сих пор не введена в эксплуатацию из-за ограничений Федерального управления гражданской авиации. Более того, компании даже испытания своих дронов пришлось изначально проводить в более лояльных в этих вопорсах Канаде и в Великобритании.
Решение данной проблемы — вопрос, скорее, времени, а не усилий отдельных компаний или правительств. Та же FAA постепенно ослабляет ограничения для БПЛА на территории США, а законодательства различных стран совершенствуются, чтобы пользователи и бизнес могли наслаждаться новыми технологиями (в рамках закона) без риска. Ещё один вариант, который поможет ускорить принятие более мягких законов, — это использование новых технологий, позволяющих лучше контролировать перемещение дронов и идентифицировать их для последующей «работы» с владельцами.
Конструкция и материалы: дрон по определению не может быть бронированным и неуязвимым: такая машина будет либо совершенно неподъёмной, либо обойдётся конечному пользователю в сумму, за которую легко можно купить «обычное» пилотируемое средство. Поэтому создатели дронов постоянно балансируют между весом и прочностью, ценой и качеством. Чаще всего для в конструкции коммерческих дронов используется пластик, композитные материалы на основе углепластика, алюминий и литий-ионные батареи для питания пропеллеров и внутренних систем. Здесь бы самое время вспомнить дрон «Почты России», который обошёлся бюджету в миллион рублей и разбился во время тестового полёта, и задуматься, какие материалы применялись в его конструкции.
Но если отбросить шутки, то проблемы надёжности дронов — вопрос эволюции технологий. Уже сейчас существуют дроны, которые намного лучше защищены от ударов и падений (в первую очередь от них страдают пропеллеры, которые делают из более мягких материалов, чтобы избежать травм пользователей). Также ведутся работы о замене самих двигателей и пропеллеров на более надёжные решения. Например, стартап Sentient Blue предлагает заменить их на гибрид миниатюрного турбореактивного двигателя на ископаемых видах топлива с высокой плотностью энергии и мотор-генератора, питающего большинство систем БПЛА. По данным разработчика такая система значительно повышает надёжность и одновременно позволяет резко повысить дальность автономных перелётов дронов.
Автономность: одной из основных причин падения дронов (помимо аварий) можно назвать низкий уровень заряда батареи, который не позволяет своевременно вернуть «в гнездо» слишком далеко улетевший аппарат. Ограничения конструкции в данном случае почти те же, что и в предыдущем пункте, ведь бо́льшая ёмкость батареи почти всегда равна большему её весу. Значит, в корпус дрона поместится меньше полезных систем или конструкторам придётся увеличивать его габариты. И не факт, что такое увеличение не нивелирует все преимущества от роста ёмкости батареи. Это достаточно серьёзный ограничивающий фактор для развития дронов, потому что идей нового оборудования и сфер применения устройств традиционно больше, чем идей для новых источников питания.
Преимущества батарей SCiB для дронов, изображение: Toshiba
Как вариант многие компании предлагают отказаться от традиционных литий-ионных батарей и воспользоваться другими технологиями. Например, южнокорейская компания MetaVista в 2019 году провела испытания дрона с водородным двигателем, который смог продержаться в воздухе более 10 часов, что само по себе рекорд для отрасли.
А Toshiba в свою очередь развивает идеи батарей SCiB собственной разработки, применение которых позволит резко снизить количество отходов и влияние на экологию за счёт долгого времени службы, даёт возможность заряжать дроны намного быстрее и использовать их в условиях низких температур, которые крайне негативно влияют на ёмкость литий-ионных аккумуляторов.
Риск взлома и человеческий фактор. Отсутствие пилота на борту дрона, несомненно, снижает риск человеческих потерь в случае аварии и позволяет сильно уменьшить габариты устройств, но такой подход создаёт целый ряд проблем, связанных с их безопасностью. В первую очередь, как и любое устройство с беспроводной связью с пользователем, их можно взломать, чтобы перехватить управление либо просто перекрыть/заглушить канал связи и поймать неуправляемый дрон механическими средствами. Также хакеры используют подмену GPS-координат, чтобы направить дрон в нужную им локацию. Более того, сам дрон может стать источником вредоносного ПО и вектором атаки на незащищённые устройства пользователей. Вторая половина проблемы с человеческим фактором — это необходимость в операторе. Несмотря на то, что современные дроны уже умеют совершать простые манёвры в воздухе без участия «пилота» и даже возвращаться на стартовую локацию в случае потери сигнала от оператора, такая автономия не гарантирует их сохранности. Например, автопилот на базе данных GPS чаще всего не учитывает особенности рельефа и просто прокладывает маршрут до стартовой точки по прямой.
Итог — столкновение с не нанесенными на внутреннюю карту деревьями или столбами и авария почти гарантированы. Более того, в некоторых странах законодательно запрещено управлять дронами, которые находятся вне прямого поля зрения оператора, что дополнительно снижает степень их автономности в полёте. Решения проблем из этой группы зависят как от конструкторов устройств, так и от пользователей. Развитие систем защиты базовых станций и дронов поможет избежать взлома, но не менее важна цифровая гигиена оператора, своевременное обновление прошивки устройств и смартфонов или планшетов, которые часто используются в качестве базовой станции и пульта управления БПЛА.
Выводы и прогнозы
Общество всегда опасалось новых идей, но назвать дроны и БПЛА в целом чем-то новым уже не получается. В конце концов, появились они значительно больше века назад. Компании по всему миру активно заинтересованы в том, чтобы дроны продолжали летать, что можно заметить и по количеству новых стартапов, и по стабильному росту спроса на дроны в потребительском и коммерческом секторах — по прогнозам аналитиков этот рынок к 2025 году увеличится более чем вдвое по сравнению с 2020 годом (с 20,8 млрд до 51,97 млрд долларов США). Соответственно, решение большинства описанных в статье проблем — это только вопрос времени и совершенствования новых технологий.