Беспилотные летательные аппараты – будущие короли неба. Беспилотники: воздушные роботы мирного назначения

Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние Фетисов Владимир Станиславович

1.2.2.1. БПЛА самолетного типа

Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с жестким крылом (англ.: fixed-wing UAV). Подъемная сила у этих аппаратов создается аэродинамическим способом за счет напора воздуха, набегающего на неподвижное крыло. Аппараты такого типа, как правило, отличаются большой длительностью полета, большой максимальной высотой полета и высокой скоростью.

Существует большое разнообразие подтипов БПЛА самолетного типа, различающихся по форме крыла и фюзеляжа. Практически все схемы компоновки самолета и типы фюзеляжей, которые встречаются в пилотируемой авиации , применимы и в беспилотной. На рис. 1.1 – 1.6 представлены некоторые примеры.

На рис. 1.1 показан экспериментальный многоцелевой самолет Proteus разработки американской компании Scaled Composites. Разработаны как пилотируемый, так и беспилотный варианты этого самолета. Особенностью конструкции является тандемная схема расположения крыльев. Его длина составляет 17,1 м, размах задних крыльев 28 м, потолок высоты 16 км (при нагрузке 3,2 т), взлетная масса 5,6 т, максимальная скорость 520 км/ч (на высоте 10 км), длительность полета до 18 ч. Силовая установка – два турбореактивных двигателя с тягой по 10,2 кН.

Рис. 1.1. Экспериментальный самолет Proteus (США, 2006). Под фюзеляжем подвешена гондола с радиолокационным оборудованием

На рис. 1.2 показан разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk, разработанный американской фирмой Teledyne Ryan Aeronautical, дочерним предприятием компании Northrop Grumman. Он отличается необычной формой фюзеляжа, в носовой части которого размещено радиолокационное, оптическое и связное оборудование. Аппарат изготовлен из композитных материалов на основе углеволокна и аллюминиевых сплавов, имеет длину 13,5 м, размах крыльев 35 м, взлетную массу около 15 тонн, способен нести полезную нагрузку массой до 900 кг. RQ-4 Global Hawk может находиться в воздухе до 30 часов на высоте до 18 км. Максимальная скорость 640 км/ч. Силовая установка – турбореактивный двигатель с тяговым усилием 34,5 кН.

Рис. 1.2. БПЛА RQ-4 Global Hawk (США, 2007)

На рис. 1.3 показан перспективный боевой палубный БПЛА Х-47В, разрабатываемый компанией Northrop Grumman (США). Он имеет форму широко выгнутой буквы "V" без хвостовой части. Крылья могут складываться, что немаловажно для ограниченной площади палубы авианосца. Для управления полетом БПЛА оснащен 6-ю рабочими плоскостями. Турбореактивный двигатель канадской фирмы Pratt amp; Whitney обеспечивает высокую скорость полета беспилотного аппарата и расположен в задней части аппарата. Беспилотник состоит из четырех частей, собранных из композитных материалов и соединяющихся примерно в середине корпуса. Самолет имеет длину 11,6 м, размах крыльев 18,9 м (в сложенном состоянии 9,4 м), собственную массу 6,3 т, максимальную взлетную массу 20,2 т. Крейсерская скорость составляет 900 км/ч. Радиус действия 3900 км. Потолок 12,2 км. Предположительно аппарат будет приспособлен для выполнения дозаправки в воздухе. При этом БПЛА будет готов при необходимости беспрерывно выполнять поставленную боевую задачу в течение 80 часов, что на порядок больше длительности полёта боевых самолетов с пилотами .

Рис. 1.3. БПЛА X-47B компании Northrop Grumman (США, 2013)

Х-47В UCAS-D Air Vehicle System in Focus

Altitude: ›40,000 ft

Speed: High Subsonic

Weapons Payload Provisions: 4,500 lbs

Max Unrefueled Range: ›2,100 NM

Max Unrefueled Endurance: ›6 hours

Sensor Provisions: EO/IR/SAR/ESN

Air Refueling Provisions: USN/USAF

CV Demo TOGW: 44,567 lbs

CV Launch OPWOD: -3.6 kts

CV Recovery WOD: 9.3 kts

Spot Factor (F/A-18C): 0.87

На рис. 1.4 показан ударный БПЛА MQ-9 Reaper, разработанный американской компанией General Atomics и стоящий на вооружении ВВС США и других стран с 2007 г. Как и многие другие БПЛА, аппарат имеет V-образное оперение, состоящее из двух наклонных поверхностей, выполняющих функции и горизонтального, и вертикального оперения. Синхронное отклонение управляющих поверхностей играет роль руля высоты и управляет тангажом, а асинхронное руля направления и управляет рысканьем. Для беспилотников V-образное оперение представляется более экономичным решением, чем классическое. MQ-9 Reaper оснащен турбовинтовым двигателем, позволяющим развивать скорость более 400 км/ч. Практический потолок составляет 13 км. Максимальная продолжительность полёта равна 24 ч.

Рис. 1.4. БПЛА MQ-9 Reaper во время боевого вылета в Афганистане, 2008 год.

БПЛА тактического назначения Viking 300 разработки американской компании L-3 Unmanned Systems представлен на рис. 1.5. Он построен полностью из композитных материалов. Оснащен двухтактным двухцилиндровым двигателем внутреннего сгорания мощностью 25 л.с. с толкающим винтом. Причем винт расположен между основным крылом и хвостовым оперением, а не позади него, как в предыдущем примере. Модульная конструкция позволяет легко собирать и разбирать аппарат. Длительность полета составляет 8-10 ч при крейсерской скорости 100 км/ч. Максимальная взлетная масса 144 кг, а масса полезной нагрузки 13,5 кг. Радиус действия составляет 50-75 км. Особенностью аппарата является возможность осуществлять полностью автономные взлет и посадку, которые могут выполняться не только на бетонной полосе, но и на плохо подготовленных поверхностях.

Рис. 1.5. Тактический БПЛА Viking 300 – разработка фирмы L-3 Unmanned Systems (США, 2009)

Еще один пример (рис. 1.6) – это любительская разработка летающей радиоуправляемой модели с дисковым крылом. Аппарат отличается хорошей маневренностью и способность сохранять стабильность полета на малых скоростях.

Рис. 1.6. Радиоуправляемая модель с дисковым крылом

В качестве движителей аппаратов самолетного типа обычно используются тянущие или толкающие винты, а также импеллеры (лопаточные машины, заключенные в цилиндрический кожух – англ.: impeller, ducted fan, shrouded propeller) или реактивные двигатели.

Для аппаратов самолетного типа обычно необходима взлетно-посадочная полоса (ВПП) (рис. 1.7 а). Для некоторых типов при взлете используют стартовые катапульты (рис. 1.7 б). Есть также самолетные БПЛА легкого класса, запускаемые "с руки" (рис. 1.7 в). При посадке может применяться ВПП, парашют (рис. 1.8) или специальные уловители (тросы, сетки, растяжки) (рис. 1.9).

Рис. 1.7. Различные типы старта БПЛА самолетного типа: а – запуск с ВПП; б – запуск с катапульты; в – запуск "с руки"

Рис. 1.8. Посадка БПЛА с помощью парашюта

Рис. 1.9. Посадка БПЛА с помощью тормозного троса (иллюстрация к патенту США № 7335067)

Взлеты и посадки традиционных БПЛА самолетного типа – процесс достаточно трудоемкий и затратный, требующий наличия специальных вспомогательных средств (ВПП, устройств запуска и посадки), поэтому разработчики новой техники все чаще обращаются к нетрадиционным схемам самолетных БПЛА, позволяющим создать безаэродромные БАС. Речь идет прежде всего о самолетах вертикального взлета и посадки (СВВП). На сегодняшний день существует много разновидностей аппаратов ВВП . Многие из них являются гибридами самолетов и вертолетов, поэтому рассмотрены в следующих подразделах (см. далее – "Винтокрылы", "Конвертопланы"). Те же СВВП, которым в большей степени присущи свойства самолета, чем вертолета, обычно имеют в качестве движителя реактивный двигатель, импеллер или небольшие по размеру пропеллеры. Их условно можно разделить по положению фюзеляжа при взлете и посадке на аппараты с вертикальным положением фюзеляжа (тэйлситтеры, от англ. – tailsitter) и аппараты с горизонтальным положением фюзеляжа.

Рис. 1.10. Тэйлситтер SkyTote – разработка компании AeroVironment (США, 2006). Основное назначение – быстрая доставка небольших грузов.

Тэйлситтер ы в стартовом положении обычно опираются хвостовой частью на грунт. Если в качестве движителя используются тянущие винты, то они располагаются в носовой части (как в примере, показанном на рис. 1.10). Посадка, как и взлет, у таких аппаратов обычно производится вертикально. Самое сложное для СВВП – это переход с вертикальной фазы полета на горизонтальную и обратно. У показанного на рис. 1.10 БПЛА SkyTote, например, для управления полетом в этих фазах используется даже специальный нейросетевой контроллер .

В последнее время в тэйлситтерах все чаще в качестве движителей используют импеллеры, особенно если движитель является толкающим и находится в хвостовой части аппарата, – это энергетически выгоднее обычного пропеллера . Примером может служить разработка группы исследователей южнокорейского института KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) (рис. 1.11). У представленного беспилотного тэйлситтера предусмотрена возможность взлета и посадки как вертикально, так и горизонтально (т.е. по-самолетному – на ВПП) .

Рис. 1.11. Тэйлситтер разработки KAIST (Южная Корея, 2012): а – взлет из вертикального положения; б – взлет с ВПП

Особой разновидностью тэйлситтеров можно считать т.н. колъцепланы (или колеоптеры) – летательные аппараты с крылом, имеющим при виде спереди правильную кольцевую форму. Внутренняя полость кольцевого крыла обдувается воздушной струёй, отбрасываемой двумя соосными винтами противоположного вращения, расположенными на входе в крыло. Хвостовое оперение в конце короткого фюзеляжа и управляющие элероны, установленные на двух профилированных пилонах, крепящих кольцевое крыло к фюзеляжу, находятся в зоне интенсивного обдува струёй от винтов, что повышает их эффективность. В 1959 во Франции фирмой SNECMA был построен экспериментальный пилотируемый кольцеплан с турбореактивным двигателем и проведены его испытания в вертикально подвешенном состоянии (рис. 1.12). При попытке перейти к горизонтальному полету произошло крушение и после этого проект был закрыт .

Рис. 1.12. Кольцеплаи С-450 фирмы SNECMA (Франция, 1959): а – проект аппарата; б – С-450 в режиме вертикального висения

Однако в наши дни кольцепланы получили новое развитие, но уже в виде беспилотных аппаратов. На рис. 1.13 показаны примеры многофункциональных БПЛА, выполненных по схеме кольцеплана. Кольцевое замкнутое крыло имеет свои преимущества (нет срыва потока по краям, допускаются очень большие углы атаки, большая маневренность, большая прочность и меньшая масса крыла, хорошее соотношение массы полезной нагрузки к общей массе аппарата).

Рис. 1.13. Беспилотные кольцепланы: а – FanTail фирмы ST Aerospace (Сингапур, 2006); б – Air 250 – разработка ООО "Группа Эйр" (Россия, 2010)

Приведенные в качестве примеров на рис. 1.13 БПЛА предназначены, в первую очередь для видеонаблюдения, причем они могут работать в сложных условиях – внутри строений, лесных массивов, горных ущелий и пещер: защищенность вентилятора корпусом-крылом делает эксплуатацию безопасной и устойчивой к контакту с препятствиями. Вертикальный взлет/посадка делают возможным применение БПЛА с ограниченных площадок и транспортных средств. Оба аппарата работают от двигателей внутреннего сгорания (в российском предусмотрен также вариант с электромотором и аккумулятором) и могут развивать горизонтальную скорость порядка 150 км/ч.

В последние годы появляются сообщения о возобновившихся и небезнадежных попытках создать самолет обычного (не вертикального) способа взлета/посадки с замкнутым крылом. Группа энтузиастов в Белоруссии в 2007 г. испытала самолет с таким крылом. Выяснено, что в поперечном сечении он должен иметь не кольцевую форму, а форму эллипса. Прототип оказался в воздухе очень стабильным, маневренным и экономичным, а длина его пробега по ВПП при взлете/посадке заметно короче, чем, например у биплана такого же размера. Можно ожидать, что вскоре появятся и беспилотные самолеты, реализующие описанную концепцию .

СВВП с горизонтальным положением фюзеляжа на взлете/ посадке исторически раньше были реализованы в военной пилотируемой авиации. Наиболее известные СВВП этого класса – это серийно производимые штурмовики: советский Як-38 разработки ОКБ им. Яковлева и американский AV-8B Harrier разработки фирмы McDonnell Douglas (рис. 1.14). Силовая установка Як-38 состоит из одного реактивного подъемно-маршевого двигателя и двух подъемных двигателей, а у AV-8B она состоит из одного мощного подъемно-маршевого двигателя. Управление вектором тяги при смене режима полета осуществляется с помощью поворотных реактивных сопел . Главное достоинство таких СВВП очевидно – возможность базирования на ограниченных по площади полосах, в частности, на палубах авианосцев. Кроме того, СВВП обладают дополнительными преимуществами, а именно возможностью зависания, разворота в этом положении и полёта в боковом направлении. По отношению к другим вертикально взлетающим летательным аппаратам, например, вертолётам, СВВП обладают несравненно большими скоростями и в целом преимуществами, свойственными летательным аппаратам с неподвижным крылом. Недостатками таких самолетов являются сложность управления и энергетическая неэффективность.

Рис. 1.14. Серийные пилотируемые самолеты с вертикальным взлетом и посадкой: а – советские штурмовики Як-38 на борту тяжёлого авианесущего крейсера "Новороссийск" (Тихоокеанский флот, 1984); б – штурмовик AV-8B Harrier Корпуса морской пехоты США на взлете в аэропорту г. Фритаун (Сьерра-Леоне, 2003)

Беспилотные СВВП с горизонтальным положением фюзеляжа на взлете/посадке стали появляться только в последние 10 лет. Один из примеров – разработка американской компанией American Dynamics военного беспилотного СВВП BattleHog 100х (рис. 1.15).

Летные испытания БПЛА BattleHog 100х прошли в 2006 г. Аппарат мог находиться в воздухе непрерывно до 8 часов. Длина BattleHog 100х составляет 3,8 м, размах крыльев – 5,2 м, высота – 1,5 м, максимальный взлетный вес – 1450 кг, полезная нагрузка – 340 кг, потолок высоты – около 7 тыс. м, максимальная скорость – 500 км/ч, крейсерская – 330 км/ч. Расчет станции управления – от 1 до 3 чел. Дальность передачи данных по каналу прямой видимости – около 250 км. BattleHog 100х оснащен турбовентиляторным двигателем Rolls Royce Т63-А720. Аппарат может действовать как в режиме вертикального взлета и посадки, так и в режиме обычного самолетного взлета и посадки . Разработка BattleHog 100х была ориентирована на использование его в боях в городе или сильнопересеченной местности.

Рис. 1.15. Проект беспилотного СВВП BattleHog 100х фирмы American Dynamics (США, 2006)

Аппарат BattleHog 100х предположительно должен быть оснащен двумя ракетами HellFire, либо пусковыми установками НУРС и артиллерийской системой M134 . Бронирование кевларом призвано защитить подъемный вентилятор от пуль калибра 7,62 мм на дистанции до 50 м, а также от воздействия разрывов гранат в непосредственной близости от аппарата .

В ходе испытаний в лесу аппарат продемонстрировал возможность совершать полет ниже уровня верхушек деревьев, что позволяет обеспечить его крайне низкую заметность. Полет с огибанием рельефа местности, между деревьями или зданиями осуществляется с помощью модифицированного радара Raytheon. Управление летательным аппаратом осуществляется путем изменения скорости вращения и угла наклона подъемного вентилятора с высоким крутящим моментом (High Torque Aerial Lift, HTAL). Его применение, во-первых, позволило резко уменьшить габариты роторов, "спрятав" их внутрь фюзеляжа, что одновременно позволило снизить их уязвимость от огня противника. С другой стороны, система HTAL позволила обеспечить BattleHog 100х не только высокую грузоподъемность, но и возможность вертикального взлета и посадки, зависания и полета с предельно малыми скоростями, а также, по заверению разработчиков, уникальную маневренность аппарата без использования аэродинамических управляющих поверхностей – рулей поворота и элеронов (что также снижает уязвимость) или сложных систем управления вектором тяги, используемых в современных военных СВВП.

Другим примером беспилотного СВВП с горизонтальным расположением фюзеляжа является аппарат Excalibur американской фирмы Aurora Flight Sciences (рис. 1.16). Он имеет разворачиваемый подъемно-маршевый газотурбинный двигатель, а для управления положением используются электрические импеллеры, расположенные в крыльях и носовой части. Данный БПЛА также предназначен для применения в качестве штурмовика и рассчитан на подвеску различного ракетного и стрелкового вооружения .

И еще один пример БПЛА этого же подкласса – аппарат V-STAR компании Frontline Aerospace (США). Он имеет несколько модификаций, некоторые из которых показаны на рис. 1.17.

V-STAR проектировался как боевая машина универсального применения: для разведки, слежения, целеуказания и поиска; для ударов по наземным объектам с помощью устанавливаемого на борту оружия; для доставки на поле боя и за линию фронта оружия, боеприпасов, продовольствия, медикаментов и т.д.; для эвакуации раненых и др. За свои эксплуатационные характеристики БПЛА V-STAR получил неофициальное название "Humvee of the air" ("воздушный хаммер" – по аналогии с известным американским вездеходом). Основные особенности этого аппарата :

Рис. 1.16. БПЛА Excalibur – разработка американской фирмы Aurora Flight Sciences (США, 2009)

– 2 компактных газотурбинных двигателя Rolls-Royce 250. Передача движения осуществляется как на подъемный вентилятор, расположенный в центре фюзеляжа, так и на маршевый толкающий вентилятор в хвостовой части. При выходе из строя одного двигателя аппарат может продолжить полет и совершить посадку на оставшемся. В штатном режиме оба двигателя работают одновременно лишь на взлёте, когда нужно оторвать аппарат от земли. При горизонтальном полёте маршевый вентилятор приводит во вращение лишь один двигатель, а второй в это время не работает, экономя топливо;

– особая технология энергосбережения делает аппарат эффективным при перевозке грузов и пригодным для длительных полетов на дальние расстояния: V-STAR рассчитан на перевозку грузов до 180 кг при максимальном взлетном весе 1,06 т. Наибольшая скорость 533 км/ч. Дальность полёта 1316 км с полной нагрузкой, при уменьшении массы груза до 15 кг дальность увеличивается до 5570 км. Длительность полета (при нагрузке 50 кг) составляет порядка 20 ч;

Рис. 1.17. БПЛА V-STAR компании Frontline Aerospace (США, 2009): а – базовая модель; б – модификация с увеличенной продолжительностью и дальностью полета; в – V-STAR в полете; г – компоновка БПЛА

– груз в машине располагается в центре тяжести агрегата (внутри цилиндрического отсека, вокруг которого вращаются лопасти подъёмного вентилятора), поэтому загрузка/разгрузка не нарушает центровки аппарата;

– особая конструкция крыльев. Основные крылья – ромбовидная "этажерка", которая обеспечивает устойчивый горизонтальный полет, и в то же время не ограничивает скороподъемность. На законцовках могут раскладываться дополнительные короткие крылья для увеличения грузоподъемности на малой скорости;

– вертикальные взлет/посадка или обычные самолетные взлет/посадка с укороченным пробегом по полосе. В полете – способность быстро переключаться от медленного барражирования к мгновенному броску в сторону цели;

– БПЛА V-STAR имеет очень высокий показатель транспортной результативности, который вычисляется как произведение скорости, дальности полёта и полезной нагрузки, деленное на полный взлётный вес. По этому показателю аппарат опережает многие БПЛА самолетного и вертолетного типов.

В заключение темы аппаратов самолетного типа с вертикальным взлетом и посадкой необходимо упомянуть о существовании еще одного особого вида БПЛА – аппаратах с жестким зонтообразным крылом, основанных на эффекте Коанды. Хотя эти аппараты мало похожи на самолеты, по принципу полета они все же больше всего соответсвуют этой классификационной группе.

Эффект Коанды – физическое явление, названное так, потому что в 1932 году румынский учёный Анри Коанда обнаружил, что поток жидкости или газа стремится отклониться по направлению к стенке тела с криволинейной поверхностью и при определенных условиях прилипает к ней, вместо того, чтобы продолжать движение в начальном направлении. Действие эффекта Коанды проявляется тогда, когда подача слоя воздуха на поверхность производится через узкую щель. Этот тонкий скоростной слой захватывает окружающий воздух. В итоге создается т.н. настилающая струя – полуограниченная струя, которая всегда развивается только вдоль поверхности ограждения. Дальность распространения настилающей струи увеличивается приблизительно в 1,2 раза по сравнению со стеснённой струей (т.е. струей, ограниченной со всех сторон, как в трубе). Таким образом, струя, которая настилается на поверхность, имеет большую дальнобойность при остальных одинаковых условиях, чем струя ненастилающая .

Летательный аппарат на эффекте Коанды устроен довольно просто: над зонтообразной поверхностью установлен вентилятор или реактивный двигатель, создающий поток воздуха, выходящий через узкую щель и настилающий криволинейную поверхность. Результаты моделирования скорости потока показаны на рис. 1.18.

Рис. 1.18. Результаты моделирования скорости воздушного потока вдоль зонтообразной поверхности (по материалам исследований Jean-Louis Naudin, 2006)

В последние годы ряд исследователей и фирм провели достаточно удачные эксперименты по реализации эффекта Коанды применительно к построению БПЛА. Так, в Великобритании фирмой AESIR испытан экспериментальный аппарат Embler, демонстрирующий возможности использования эффекта. Аппарат выполнен из углепластикового корпуса. Привод вентилятора – электромотор. Аппарат может находиться в воздухе до 10 мин. Управление направлением движения в этом БПЛА осуществляются с помощью управляемых заслонок в выходной щели вентиляторного канала (управление рысканьем), а также с помощью четырех закрылков у кромки зонтообразной поверхности (управление креном и тангажом).

Рис. 1.19. БПЛА Embler компании AESIR, принцип полета которого основан на эффекте Коанды (Великобритания, 2009)

Компания AESIR объявила также о своих планах построения целой линейки аппаратов на эффекте Коанды . Они отличаются своими размерами и грузоподъемностью. Самый крупный из них, названный Hoder, показан на рис. 1.20. Этот БПЛА имеет 2 вентиляторных движителя, приводимых в движение от двигателей внутреннего сгорания. Угол расположения лопаток вентиляторов сделан регулируемым. В отличие от прототипа, показанного на рис. 1.19, у БПЛА Hoder обтекаемые поверхности сделаны вообще без всяких аэродинамических элементов управления. А управление движением осуществляется путем изменения соотношения параметров вращения и углов лопаток вентиляторов. Собственная масса аппарата 1500 кг, масса полезной нагрузки 500 кг. БПЛА предназначен для выполнения локальных транспортных миссий продолжительностью до 8 ч. Такой аппарат имеет преимущество при использовании по сравнению с обычными вертолетами в городских условиях, лесистой и горной местности, где велика вероятность повреждения несущего винта вертолета. У предлагаемого аппарата небольшие столкновения с препятствиями не могут нарушить его работу.

Рис. 1.20. Перспективный БПЛА Hoder компании AESIR (Великобритания, 2009): а – общий вид аппарата; б – выставочный образец

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Робот-вертолет БПЛА Российская компания KVAND разработала малогабаритный беспилотный робот-вертолет. Он может применяться для исследования местности, проводить слежение за газо– и нефтепроводами, вести поисковые работы. Он способен развивать свою скорость до 150 км/ч

Из книги Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние автора Фетисов Владимир Станиславович

1.2.2.2. БПЛА с гибким крылом Это дешевые и экономичные летательные аппараты аэродинамического типа, в которых в качестве несущего крыла используется не жесткая, а гибкая (мягкая) конструкция, выполненная из ткани, эластичного полимерного материала или упругого

Из книги автора

1.2.2.3. БПЛА вертолетного типа Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с вращающимся крылом (англ.: rotary-wing UAV, rotorcraft UAV, helicopter UAV). Часто их называют также VTOL UAV (Vertical Take-off and Landing UAV) – БПЛА с вертикальным взлетом и посадкой. Последнее не совсем корректно, так как в общем случае

Из книги автора

1.2.2.4. БПЛА с машущим крылом БПЛА с машущим крылом (flapping-wing UAV) основаны на бионическом принципе – копировании движений, создаваемых в полете летающими живыми объектами – птицами и насекомыми.Хотя в этом классе БПЛА пока нет серийно выпускаемых аппаратов и практического

Из книги автора

1.2.2.5. БПЛА аэростатического типа БПЛА аэростатического типа (blimps) – это особый класс БПЛА, в котором подъемная сила создается преимущественно за счет архимедовой силы, действующей на баллон, заполненный легким газом (как правило, гелием). Этот класс представлен, в

Из книги автора

1.2.3. Классификация БПЛА по летным параметрам

Из книги автора

1.2.4. Классификация БПЛА по назначению Во многих классификациях по назначению БПЛА разделяют на военные и гражданские. Однако, видимо, более логичным является подразделение , в котором БПЛА подразделяются вначале по укрупненным сферам использования, а именно – для

Из книги автора

2.3. Крупнейшие фирмы-производители БПЛА 2.3.1. Крупнейшие производители БПЛА самолетного типа Основные фирмы-производители БПЛА самолетного типа могут быть поделены на 2 категории :1. Крупные производители авиационной техники, для которых БПЛА не являются основной

Из книги автора

2.3.1. Крупнейшие производители БПЛА самолетного типа Основные фирмы-производители БПЛА самолетного типа могут быть поделены на 2 категории :1. Крупные производители авиационной техники, для которых БПЛА не являются основной продукцией:– Aerospatiale Matra, Франция– Alliant Techsystems,

Из книги автора

2.3.2. Крупнейшие производители БПЛА вертолетного типа Число фирм-производителей и программ развития БПЛА с вертикальным взлетом и посадкой постоянно растет. В настоящее время существует более 35 компаний в 14 странах мира, связанных с производством и/или разработкой более

Из книги автора

2.3.3. Крупнейшие производители БПЛА аэростатического типа Аппараты LTA развиваются довольно медленно. БПЛА данного типа потенциально могут использоваться в военных целях, а также для гражданских применений. Ограниченное количество таких БПЛА уже используется для

2.4.4.2. Южнокорейские производители БПЛА Korea Aerospace Industries Ltd. В 1999 г. под эгидой правительства Республики Корея была организована компания KAI, концентрирующая разработки и производство военной авиационной техники. В нее вошли аэрокосмические подразделения известнейших

Из книги автора

3.3. Перспективные российские БПЛА (по материалам )На российском рынке достаточно широко представлены БПЛА малого радиуса действия, предназначенные для полетов на небольших высотах. Разработкой подобных аппаратов занимается несколько компаний, они используются

Беспилотники в последнее время получают все большее распространение. Их начинают применять повсеместно: в воздухе, на воде и на суше. Ученые всего мира возлагать большие надежды на беспилотные устройства и рассчитывают, что в будущем не будет ни одной сферы, где они не будут применяться. Сегодня эти аппараты являются одним из наиболее перспективных направлений в развитии военных технологий. Их применение уже привело к существенному изменению тактики ведения боя.

Планируется, что и в гражданском секторе произойдут существенные изменения. К 2025 году глобальный рынок технологий использования беспилотников вырастет в несколько сотен раз, что приведет к вытеснению многих существующих операционных процессов. Стоимость аппаратов постепенно снижается, а с внедрением их в крупносерийное производство они станут стоить совсем немного, что приведет к их повсеместному использованию.

Виды

В оздушные . БПЛА находят все большее применение, так как воздушным дроном управлять на порядок проще, ведь в воздухе практически отсутствуют какие-либо препятствия. Это многообразные летающие военные роботы, дроны для фото и видеосъемки, развлекательные аппараты, дирижабли, в том числе агрегаты доставляющие товары и посылки.

БПЛА по предназначению:

  • Коммерческие или гражданские . Они предназначены для перевозки грузов, строительства, удобрения полей, научных исследованиях и тому подобное.

  • Потребительские . В большинстве случаев они используются для развлечения, к примеру, для гонок, снятие высотных видео и так далее.

  • Боевые . Они имеют сложную конструкцию, их используют для военных целей.


По конструкции воздушные беспилотники могут быть следующих видов:

  • Беспилотники с фиксированным крылом . К их преимуществам можно отнести большую дальность и скорость полета.
  • Мультикоптеры . Они могут иметь разное число пропеллеров: от 2-х до 8-ми. Пропеллеры у некоторых моделей могут складываться.
  • Беспилотники вертолетного типа.
  • Конвертопланы . Особенность таких моделей в том, что они взлетают «по вертолетному», а в полете передвигаются подобно самолету, опираясь на крылья.
  • Глайдеры или планеры . Эти устройства могут быть с двигателем или без двигателя. В большинстве случаев их используют для разведывательных операций.
  • Тейлситтеры . БПЛА для смены режима полета поворачивает свою конструкцию в вертикальной плоскости.
  • Экзотические . Эти устройства имеют нетипичную конструкцию, к примеру, аппараты, способные садиться на воду, взлетать с нее и погружаться в нее. Также это могут быть устройства, которые приземляются на вертикальную поверхность и могут карабкаться по ней.
  • Привязные беспилотники . Их особенность в том, что энергия поступает к такому дрону по проводу.
  • Миниатюрные .
  • Модульные .

Наземные беспилотники . Их конструкция создается с учетом наличия многочисленных препятствий и объектов, которые могут оказаться под колесами. Также здесь необходимо учитывать тип грунта. В данном случае большой перспективой обладают военные разработки.

На ровных покрытиях ситуация обстоит несколько по-другому. В этом направлении работает множество компаний, развивающих гражданский автомобильный сектор. Ограничивают внедрение подобных устройств действующие законы. Но сегодня уже имеются определенные подвижки, которые позволят в ближайшие годы внедрить эти автомобили.

Водные беспилотники . Это танкеры, подлодки, робо-рыбки и так далее. Изобретатели постоянно совершенствуют устройства, создавая роботехнические водомерки, медузы, рыбки.

Космические беспилотники . Их особенность в том, что это невероятно сложные и точные устройства, которые не терпят ошибок. На их производство выделяются огромные деньги, но в основном создаются единичные экземпляры.

Устройство

Беспилотныелетающие устройства в большинстве случаев состоят из следующих основных элементов:

  • Устройство регуляции оборотов винта.
  • Пропеллер.
  • Двигатель.
  • Полетный контроллер.
  • Рама.

Основой летающего аппарата является рама. Именно на нее устанавливаются все элементы. В большинстве случаев ее делают из полимеров и разных сплавов металлов. Полетный контроллер управляет дроном. На него приходят сигналы от пульта управления. В контроллер входят процессор, барометр, который, определяет высоту, акселерометр, гироскоп, GPS-навигатор, оперативное запоминающее устройство, устройство приема сигнала.

Двигатели, регуляторы и пропеллеры отвечают за полет беспилотника. При помощи регулятора задается скорость летающего аппарата. Аккумулятор является источником энергии для двигателя, а также других элементов дрона. Коммерческие и потребительские беспилотники управляются при помощи пульта управления. Военные агрегаты управляются как с помощью пульта, так и спутниковых систем.

Устройство наземных беспилотников несколько отличается от летающих. Большая часть разработчиков применяет уже существующие транспортные средства, в которые встраивает средства управления, камеры, сенсоры и датчики. По степени автоматизации это могут быть полностью автономные устройства или агрегаты, которые управляются частично или полностью человеком, но на расстоянии. Военные наземные беспилотники могут быть миниатюрными в виде червей и змей и огромными в виде танков, разминирующих, десантных и пехотных машин.

Устройство гражданских машин выполнена с учетом следующих элементов:

  • Лазерные, звуковые, инфракрасные и другие датчики.
  • Навигация, которая объединяет электронные карты и GPS систему.
  • Сервер с аккумуляторами и ПО.
  • Автоматизированные органы управления, куда входят система управления движком, управление рулем, система тормозов.
  • Трансмиссия.
  • Беспроводная сеть, через которую может происходить управление, загружаться программы, карты и другие данные.

Принцип действия

Коммерческие и потребительские беспилотныеустройства в большей части случаев управляются при помощи пульта управления. Однако могут быть и полностью автоматические аппараты. Пульт дистанционного управления отправляет сигналы в контроллер.

Контроллер производит обработку полученных сигналов, и далее отправляет команды на различные элементы беспилотника. К примеру, сигнал об увеличении скорости заставляет пропеллер крутиться быстрее, что приводит к повышению скорости и перемещения беспилотника.

В полностью автоматизированных наземных аппаратах отсутствуют типичные органы управления, свойственные стандартным автомобилям. Здесь нет педалей, рулевого колеса. Пассажиру необходимо только активировать, то есть указать пункт назначения, куда ему нужно ехать, или деактивировать систему.

Беспилотныеавтомобили обычно имеют разнообразные датчики и сенсоры, которые помогают им ориентироваться в пространстве. Основой их, к примеру, может быть 64-лучевой светодальномер, который устанавливается на крыше машины. При помощи этого прибора генерируется детальная карта пространства, которая находится вокруг машины. Далее автомобиль комбинирует полученные сведения с высокоточными картами и обрабатывает их.

В результате он может передвигаться, избегая любых возникающих препятствий. Также на автомобиле находятся и другие сенсоры и приборы, в том числе радары на бамперах, камеры переднего и заднего вида, инерциальные измерители, колесные датчики, позволяющие определять положение и отслеживать движение автомобиля.

Применение

  • Гражданские применяются в промышленности, сельском хозяйстве, охранных и логистических операциях.
  • Системы с применением беспилотников и специального программного обеспечения могут автономно обследовать необходимую местность, создавая двух или трехмерные карты. К тому же они могут получать визуальные данные, которые помогут строителям и архитекторам принимать верные решения в строительстве, электроснабжении и так далее.
  • Такси и аэротакси без водителя. Человеку достаточно только вызвать такси на своем гаджете, чтобы оно приехало к нему и доставило в необходимое место. На данный момент такие возможности только тестируются, но в будущем именно таким способом основная масса горожан будет перемещаться по своим делам.
  • Беспилотные аппараты открывают огромные возможности перед военными. Уже не надо рисковать жизнями людей, чтобы выполнить поставленную задачу. Военная техника может управляться оператором за тысячи миль от места действия. Танки и самолеты могут вообще стать полностью автоматизированными. В них достаточно будет загрузить программу, чтобы они выполнили поставленную задачу. Уже сегодня появились дроны, которые могут стрелять ракетами, сбрасывать бомбы.

Военные создают и более миниатюрные устройства в виде насекомых, червей и змей. Они смогут незаметно использоваться для разведки и даже для уничтожения целей. К примеру, дрон в виде осы может напасть на врага, кольнув его жалом и выпустив смертельный яд.

  • Беспилотные аппараты могут использоваться для доставки грузов, пиццы, почты или медикаментов.
  • БПЛА помогают бороться с браконьерами, выявлять пожары и свалки, сажать леса, инспектировать вырубки, вести учет животных в стаде.

В последние годы из-за активизации террористических организаций проблема эффективности охраны границ между государствами, контроля территории выходит на первый план. С развитием беспилотных средств воздушного мониторинга развертывание вдоль границ беспилотных летательных аппаратов (БЛА) для задач патрулирования становится достаточно распространенным явлением.

США обладают уже семилетним опытом использования беспилотников на двух границах. Это северная граница, отделяющая Соединенные Штаты от Канады, протяженностью в 4121 милю и южная граница, разделяющая США и Мексику, 2062 мили в длину. Обе границы имеют сотни официальных и неофициальных пунктов въезда и «бесчисленные неофициальные переходы». В Таможенной и пограничной службе США задействовано более 10 тысяч сотрудников, однако в виду того, что часть границ проходит через незаселенные регионы и труднодоступные места, проблемы с контролем наземными средствами остаются. Несмотря на всемерную охрану с использованием видеокамер, наземных датчиков, физических барьеров, наземных транспортных средств и авиации, случаи незаконного пересечения границ и контрабанды наркотиков происходят часто. Одной из немаловажных задач является обнаружение террористов и фактов незаконного ввоза оружия.

Все эти обстоятельства побудили в 2003 году Конгресс США в дополнение к имеющимся средствам призвать Департамент внутренней безопасности США (ДВБ) изучить возможности использования БЛА на границах. В том же году впервые беспилотники были проверены на возможность применения на американо-мексиканской границе в ходе операции «Защита», и вскоре ДВБ заявил, что БЛА Predator B в наибольшей степень подходит для этих целей.

Рисунок 1. БЛА Predator B (Reaper)

В сравнении с традиционными пилотируемыми средствами наблюдения, такими как легкие самолеты и вертолеты, применение БЛА имеет как сильные, так и слабые стороны. Одной из выгодных сторон использования беспилотных аппаратов является то, что они обладают несомненными техническими возможностями по улучшению контроля удаленных и труднодоступных участков. С помощью бортовых оптикоэлектронных и ИК-средств оператор может в режиме реального времени получать информацию и обеспечивать обнаружение и распознавание «потенциально враждебных объектов». Еще одно преимущество систем с БЛА Predator B - возможность летать более тридцати часов без дозаправки. Традиционно беспилотники являются менее дорогостоящими, чем пилотируемые летательные аппараты. Конечно, стоимость БЛА колеблется в широких пределах. В ценах 2003 года БЛА Shadow стоил 350 тыс. долл., а Predator - 4,5 млн. долл. (в 2009 году стоимость одного такого БЛА уже равнялась 10 млн. долл.). Но расходы на самолеты еще выше. Патрульный самолет P-3, эксплуатируемый Бюро по исполнению иммиграционных и таможенных законов, стоит 36 млн. долл., а каждый вертолет Blackhawk, которые часто применяется на границе, стоит 8,6 млн. долл.

Рисунок 2. БЛА Predator

Несмотря на выгоды от использования БЛА, выявлены и различные проблемы, которые могут препятствовать их широкому применению в пограничной службе. В частности, к сожалению, пока применение БЛА сопряжено с высоким уровнем аварийности. Официально сделан вывод о том, что частота аварий БЛА в 100 раз выше, чем пилотируемых самолетов. В 2006 году произошел один из случаев крушения БЛА Predator при полете вдоль мексиканской границы. Причиной тому является значительно меньшая надежность и резервируемость основных систем, чем это принято в пилотируемых самолетах. При сбоях в работе систем летчик в ряде случаев в состоянии диагностировать и исправить аварийную ситуацию на борту, взять на себя ручное управление при посадке, но в случае с БЛА то же самое невозможно. Другим слабым местом БЛА является погодное ограничение работы оптико-электронных и ИК- систем. Особенно заметно влияют нередкая облачность и высокая влажность климата на мексиканской границе. Для минимизации этого влияния планируется оснастить Predator B дополнительно бортовой РЛС с синтезированной апертурой, работающей с высоким разрешением. Но такая РЛС имеет низкую способность отслеживать движущиеся цели и требуется использование так называемой технологии индикации движения (MTI). Однако такое функциональное расширение значительно увеличивает стоимость БЛА и затраты на эксплуатацию. Кроме того, для интеграции комплексов с БЛА в гражданское воздушное пространство должно быть решено несколько нормативных вопросов по безопасности полетов на уровне Федерального авиационного управления США.

Программа внедрения БЛА продолжалась в 2004 году. В частности, для патрулирования в пограничных районах вдоль Туссон и Юма, известных массовым явлением перехода границы нелегальными иммигрантами, были использованы два БЛА Hermes 450S израильского производства, взятых в лизинг пограничной службой. Аппараты оснащены оптическими датчиками и видеокамерами, которые обеспечивают круглосуточное наблюдение, и могут оставаться в воздухе в течение 20 часов. Аппаратура беспилотников способна засечь нарушителей на расстоянии до 24 км. Опытное использование Hermes 450S планировалось завершить в сентябре 2004 года.

Рисунок 3. БЛА Hermes 450

В феврале 2009 года, в соответствии с программой по использованию БЛА в интересах охраны границ объявлено о том, что БЛА Predator B, которые стоят на вооружении авиабазы ВВС США Grand Forks в Северной Дакоте, будут привлечены к патрулированию границы с Канадой в помощь Управлению таможенного и пограничного контроля США. В зоне ответственности находятся приграничные регионы на 400-километровом участке между канадской провинцией Манитоба и американскими штатами Дакота и Миннесота. Надо сказать, что в настоящее время Управление таможенного и пограничного контроля США уже располагает собственными БЛА Predator B, количество которых не называется. Беспилотник способен обнаружить нарушителя на удалении более 10 километров, и информация может передаваться оператору на наземный пункт управления и, далее, представителям Управления таможенного и пограничного контроля.

Согласно официальной статистике, каждый год на американо-канадской границе производится около 4000 арестов нарушителей и конфискуется до 18 тонн наркотиков. В Манитобе действует 12 пограничных пунктов. На большей части территории между пунктами находятся болота, озера, посевные поля и индейские резервации. Американские власти намерены улучшить контроль этого участка, который «потенциально может быть использован для перевозки наркотиков, незаконными мигрантами и террористами».

Для того, чтобы границы США были «на замке», предпринимаются дальнейшие меры. В частности, недавно был анонсирован проект беспилотного авианесущего крыла, который представляет собой БЛА-носитель, следящий за линией границы и выпускающий миниатюрные БЛА для «подробной доразведки подозрительных мест». Концепцию такого специального пограничного БЛА разработала американская компания AVID. БЛА-носитель будет снабжен восемью небольшими БЛА-разведчиками. Высота патрулирования составит около 6 километров.

Пограничный контроль является весьма актуальной задачей и для Израиля. Недавно в Военно-воздушных силах Израиля начало действовать первое подразделение, оснащенное новыми многоцелевыми БЛА Eitan (Heron ТР). Как сообщается, три таких БЛА способны в реальном масштабе времени обеспечить непрерывный сбор разведывательной информации о ситуации на границе с Южным Ливаном. В соответствии с планами командования израильских ВВС, к 2012 году намечено ввести в эксплуатацию около 10 таких БЛА, способных брать на борт более тонны полезной нагрузки и в автоматическом режиме выполнять патрулирование на высотах до 12000 метров в течение 60 часов непрерывно.

Рисунок 4. БЛА Eitan

Heron TP (Eitan) - разведывательной БПЛА, разработан компанией IAI. Оборудован системами спутниковой навигации, аппаратурой слежения и обнаружения целей в оптическом, инфракрасном и радиодиапазонах. Возможно, новые модификации имеют вооружения. Размах крыльев различных модификаций достигает от 26 до 35 метров (действительно, сравнимо с Boeing 737). Может пролететь до 15.000 км. Высотный потолок - 4,5 км. Может нести до 1,8 тонн "полезного груза".

В Евросоюзе еще в 2006 году было принято решение об использовании для патрулирования границ в районе пролива Ла-Манш и побережья Средиземного моря беспилотных летательных аппаратов. Сообщалось, что БЛА будут применяться и для патрулирования границы в районе Балканского полуострова. Применение беспилотных летательных аппаратов является частью плана правительства Евросоюза по оснащению таможенных и пограничных служб современными системами слежения, и на эту программу выделено всего 1,6 млрд. долл. Пока типы БЛА не назывались, но ясно, что они должны оснащаться приборами видеонаблюдения и обеспечивать предотвращение незаконной иммиграции, контрабанды и террористических актов.

Министерство обороны Италии также использует БЛА. Так, в 2009 году было заказано дополнительно два американских беспилотных летательных аппарата MQ-9 Reaper с мобильной наземной станцией управления. Стоимость сделки оценивается в 63 млн. долл. Эта сделка выполнена в дополнение к заказанным ранее в августе 2008 года четырем беспилотникам MQ-9 Reaper. Тогда стоимость сделки составила 330 млн. долл. Планировалось, что БЛА будут использоваться для обеспечения войск и патрулирования государственной границы.

Турецкое военное ведомство также намерено использовать БЛА как над территорией страны, так и для задач охраны границ. Для этого в 2008 году планировалось получить три израильских аппарата типа Aerostar компании Aeronautics. Такими беспилотниками уже оснащены ВВС США, Израиля и Анголы. БЛА Aerostar способны зафиксировать месторасположение объекта и передать данные на наземный пункт. БЛА должны значительно упростить сбор разведывательной информации о месторасположении и передвижении боевиков Курдской рабочей партии.

Рисунок 5. БЛА Aerostar

Вооруженные силы Индии планируют в ближайшие годы значительно увеличить парк БЛА для ведения, в первую очередь, разведки и патрулирования. По сообщениям издания Jane`s, в настоящее время Индия уже имеет на вооружении 70 разведывательных БЛА израильского производства типа Searcher Mk 1, Searcher Mk 2 и Heron. Наряду с этим, Индия собирается приобрести боевые БЛА типа General Atomics RQ-1 Predator, на борту которых могут быть установлены ракеты HellFire с лазерной головкой самонаведения. Их планируется разместить вдоль границ с Пакистаном и Китаем в районе спорных участков для обеспечения обнаружения различных целей, в т.ч. средств ядерного, биологического и химического нападения.

Министр обороны Бразилии в 2008 году во время масштабных приграничных учений армии и полиции в южном штате Парана сообщил, что разрабатываются беспилотные аппараты для охраны границ страны. На первом этапе планируется производство трех образцов силами авиастроительного комплекса в штате Сан-Паулу. Общая стоимость проекта должна составить 1,3 млн. бразильских реалов (616 тысяч долларов США).

Как сообщалось в 2009 году, Бразилия, рассматривающая возможность использовать беспилотники для контроля государственной границы, заключила контракт с израильской компанией IAI на поставку БЛА. Стоимость контракта тогда составила 350 млн. долл. Ожидается, что контракт будет реализован в два этапа. На первом этапе планировалось поставить 3 БЛА с необходимым оборудованием. В ходе второго этапа израильская компания поставит еще 11. Тип заказанных БЛА не называется.

Кроме того, эти БЛА будут задействованы для обеспечения безопасности проведения Кубка мира 2014 и Олимпийских игр 2016 года. Известно, что торговые отношения с IAI предусматривают продажу БЛА типа Heron для применения в бразильской полиции.

В 2009 году сообщалось о договоренности США и Ливана о поставках БЛА типа Raven для усиления контроля границы и борьбы с терроризмом. Поставки являются частью военного сотрудничества с целью обеспечить охрану границы и всей территории страны, включая южную часть Ливана, которую пока реально контролирует Хезболла.

В Грузии испытали беспилотный летательный аппарат местного производства.

По данным минобороны Грузии, представленный летательный аппарат может использоваться при выполнении сложных боевых миссий, а также для пограничного патрулирования, радиотехнической разведки, воздушной фотосъемки, мониторинга стихийных бедствий, контроля и проверки радиации.

Управление полетом осуществляется с помощью компьютера, а взлет летательного аппарата производится посредством пневматической катапульты.

Технические характеристики:

Длительность полета - 8 часов

Высота полета -100-3000 метров

Скорость - 60-160 км/час

Полезный груз - двухкамерная видеоплатформа, фотокамера, термическая камера и инфракрасная камера

Предположительно беспилотник может взлететь с любого места и приземлиться на любом рельефе.

Как сообщалось в СМИ летом 2010 года, пограничные войска Туркмении также получили на вооружение беспилотную технику. Кроме того, в 2009 году российская компания «Беспилотные системы» поставила МВД Туркмении комплекс беспилотных летательных аппаратов ZALA 421-04М (421-12), которые также имеются в опытной эксплуатации МВД и ФСБ России.

В ближайшее время значительную роль в охране границ Казахстана должны получить беспилотные средства. Как предполагается, именно беспилотники смогут обеспечить патрулирование протяженных малозаселенных пограничных территорий. Начало процессу было положено в 2009 году, когда стартовала целевая программа по развитию в Казахстане научно-технического и промышленного потенциала и, в частности, созданию беспилотных авиационных комплексов на период 2009-2020 годов. Главными сферами применения комплексов с БЛА станут охрана границ и поддержание правопорядка, антитеррористические мероприятия, обнаружение чрезвычайных ситуаций и ликвидация их последствий, экологический мониторинг и охрана природных ресурсов, мониторинг объектов промышленности, транспортной и энергетической инфраструктуры. Для реализации программы организовано партнерское объединение, в которое входят компании «Як Алакон», «Net Style», «Astel» и корпорация «Иркут». Сообщается, что уже определен и отчасти испытан ряд многоцелевых комплексов. Пока доля казахской составляющей равна 30-50%, но в дальнейшем планируется ее довести до 80-90%.

Все вышеперечисленные страны, несмотря на их «разношерстность», объединяет одно - они обладают весьма протяженными границами, проходящими часто вдоль малонаселенных или труднодоступных районов. Именно такие страны первыми обратили внимание на возможности, которые открывает использование БЛА. Можно с уверенностью говорить, что примеру этих стран вскоре последуют и другие государства, так как при постепенном урегулировании соответствующих нормативных, юридических, страховых и, отчасти технических вопросов, использование БЛА для решения задач по охране границ будет расширяться в силу экономической целесообразности и эффективности, в сравнении с другими средствами.

ТОП 10 БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

БПЛА, летательный аппарат, Боинг, Fire Scout, Sea Scout, Pioneer, Scan Eagle, Global Hawk, Reaper, AeroVironment Raven, Bombardier, RMAX, Desert Hawk, Predator

Данный вид летательных аппаратов с каждым годом становится всё совершеннее и мобильнее. Более того, некоторые образцы уже позволяют нам серьёзно говорить о развитии беспилотной гражданской авиации. И вот, интернет-ресурс Aviation.com определил 10 самых передовых, функциональных и надёжных БПЛА, существующих на данный момент.

10. - Fire Scout/Sea Scout откорпорацииNorthrop Grumman

Беспилотный летательный аппарат RQ-8A Fire Scout, построенный на базе лёгкого пилотируемого вертолёта Schweizer Model 330SP, способен проводить разведку и следить за целью, неподвижно оставаясь в воздухе на протяжении более чем 4 часов на расстоянии почти 200 километров от места запуска. Взлёт-посадка производится вертикально, а контроль над аппаратом осуществляется через навигационную систему GPS, что позволяет Fire Scout работать в автономном режиме и управляться через наземную станцию, которая может контролировать 3 БПЛА одновременно. Улучшенная версия, Sea Scout, способна нести высокоточные ракеты класса «земля-воздух». Для армии Соединённых Штатов разработана ещё более усовершенствованная модель, MQ-8, полностью соответствующая критериям боевой автоматизированной системы следующего поколения. США планирует закупить до 192 таких аппаратов для армии и флота.

9. - RQ-2B Pioneer

Проверенный временем аппарат RQ-2B Pioneer (производства совместного, американо-израильского предприятия Pioneer UAV) состоит на вооружении морской пехоты, военно-морского флота и армии Соединённых Штатов с 1986 года. Pioneer способен днём и ночью на протяжении 5 часов проводить разведку и наблюдение, захватывать цель на автоматическое сопровождение, обеспечивать поддержку корабельного огня и производить оценку разрушений в ходе всей военной операции. Аппарат может взлетать как с корабля (с помощью ракеты или катапульты), так и с наземной взлётно-посадочной полосы. В обоих случаях посадка производиться с помощью специального тормозного механизма. Длина его составляет 4 лишним метра, размах крыла - 5 м. Высотный потолок достигает отметки 4,5 км. Взлётный вес аппарата составляет 205 кг. К тому же, Pioneer может нести 34-килограмовую полезную нагрузку либо из оптических и инфракрасных сенсоров, либо оборудования для обнаружения мин и химического оружия

8. - Scan Eagle от Боинга

18-килограмовый Scan Eagle, cпроектированный на базе БПЛА Insight от компании Insitu, может патрулировать обозначенную область более 15 часов на скорости чуть ниже 100 км/ч на высоте около 5 км. Аппарат с полезной нагрузкой до 5,9 кг может быть запущен с любой местности, в том числе и с кораблей. Как заявляет корпус морской пехоты США, Scan Eagle, размах крыла которого составляет 3 м, невидим для вражеских радаров и едва слышен на расстоянии более чем 15 метров. Контроль над аппаратом осуществляется через GPS, а максимальная скорость достигает 130 км/ч. Вмонтированная в носовую часть универсальная турель в карданном подвесе оснащается либо оптической камерой с запоминающим устройством, либо инфракрасным сенсором

7.- Global Hawk от Northrop Grumman


Самый большой в мире беспилотный летательный аппарат RQ-4 Global Hawk стал первым БПЛА, сертифицированным Федеральным авиационным агентством США, что позволяет Global Hawk летать по составленным специально для него планам полётов и использовать гражданские воздушные коридоры в Соединённых Штатах без предварительного уведомления. Вероятно, благодаря этой разработке развитие беспилотной гражданской авиации значительно ускорится. RQ-4 с успехом долетел из США в Австралию, выполнив по пути разведывательное задание, и вернулся обратно через Тихий океан. Как видно, дистанция полёта данного БПЛА впечатляет. Цена одного Global Hawk, включая затраты на освоение, составляет 123 млн долларов. Аппарат способен взбираться на высоту 20 км и оттуда проводить разведку и наблюдение, почти в реальном времени обеспечивая командование высококачественными снимками.

6. - MQ-9 Reaper от General Atomics

Специально для ВВС США был разработан беспилотный летательный аппарат класса MQ, где “M” означает многофункциональность, а “Q” - автономность. Reaper был спроектирован на основе ранней и крайне успешной разработки, Predator, компании General Atomics. Кстати, сначала Reaper был назван “Predator B”. ВВС США используют этот аппарат в Афганистане и Ираке преимущественно для поисково-ударных действий. MQ-9 Reaper способен нести ракеты AGM-114 Hellfire и бомбы лазерного наведения. Максимальный взлётный вес аппарата составляет 5 т. На высоте до 15 км скорость достигает 370 км/ч. Максимальная дальность полёта - 6000 км. В качестве полезной нагрузки 1,7 т может быть современный комплекс видео и инфракрасных сенсоров, радиометр (совмещённый с РЛС с синтезированной аппаратурой), лазерный дальномер и целеуказатель. MQ-9 может быть разобран и загружен в контейнер для доставки на любую авиабазу США. Каждая система Reaper, в которую входит 4 аппарата, оснащённых сенсорами, стоит 53,5 млн долларов.

5. - AeroVironment Raven и Raven B

RQ-11A Raven, разработанный в 2002-2003 гг, является главным образом полуразмерной версией AeroVironment Pointer 1999 года, но благодаря более совершенному техническому оснащению аппарат теперь несёт на борту управляющее оборудование, полезную нагрузку и такой же модуль системы навигации GPS. Сделанный из кевлара каждый 1,8-килограмовый Raven стоит порядка 25000-35000 долларов. Рабочая дистанция RQ-11A составляет 9,5 км. Аппарат может оставаться в воздухе на протяжении 80 минут после взлёта на крейсерской скорости 45-95 км/ч. Версия Raven B весит немногим больше, но имеет более высокие ТТХ, более совершенные сенсоры и способен нести лазерный целеуказатель. Однако Raven и Raven B часто при посадке разбиваются на части, но после ремонта они снова готовы к «бою».

4. - Bombardier CL-327

Если посмотреть на Bombardier CL-327 VTOL, то становится ясно, почему его часто зовут «летающим орехом», однако, несмотря на столь смешное прозвище, CL-327 является крайне функциональным БПЛА. Он оснащён турбовальным двигателем WTS-125, мощность по валу которого - 100 л.с. CL-327, максимальный вес которого при взлёте составляет 350 кг, может проводить обследование местности, патрулировать границы, а также применяться как ретранслятор и принимать участие в военно-разведовательных миссиях и операция по борьбе с наркотиками. Аппарат может неподвижно оставаться в воздухе почти 5 часов на расстоянии более 100 км от места запуска. Полезная нагрузка составляет 100 кг, а высотный потолок - 5,5 км. На борту могут находиться различные сенсоры и системы передачи данных. Управление аппаратом осуществляется с помощью GPS или инерционной системой навигации

3. - Yamaha RMAX

Минивертолёт Yamaha RMAX, чуть ли не самый распространённый гражданский БПЛА (около 2000 единиц), способен выполнить самые различные задачи, начиная от орошения полей и заканчивая исследовательскими миссиями. Аппарат оснащается двухтактным поршневым двигателем Yamaha, но потолок высоты программно ограничен и достигает всего 140-150 м. В качестве полезной нагрузки RMAX может нести как обычные, так и видеодиакамеры для проведения исследований, однако действительно большую популярность он заработал среди фермеров за эффективное распыление веществ для борьбы с вредителями на рисовых и других плантациях в Японии. Кроме того, RMAX отлично проявил себя в апреле 2000 года, позволив близко рассмотреть процесс извержения горы Усу на о. Хоккайдо. Эта операция стала также первым опытом автономного удалённого контроля за вертолётом вне зоны видимости.

2. - Desert Hawk от Lockheed Martin

Desert Hawk, первоначально разрабатывавшийся в соответствии с требованиями ВВС США для защиты и контроля за воздушными объектами, поступил в производство в 2002 году. Сделан аппарат из надёжного материала, пенополипропилена. Толкающий пропеллер приводится в действие элетромотором. Запуск Desert Hawk производится двумя людьми с помощью амортизирующего 100-метрового троса, который присоединяется к аппарату и затем просто отпускается. Нормальная высота для данного БПЛА составляет 150 м, но, между тем, максимальный потолок достигает 300 м. Осуществляя контроль за летательным аппаратом через систему GPS и запрограммированные точки маршрута, военные активно используют Desert Hawk в Ираке для патрулирования заданных областей. Маршрут может быть скорректирован прямо во время полёта посредством наземной станции управления, которая может контролировать 6 БПЛА одновременно. Крейсерская скорость Desert Hawk составляет 90 км/ч, а рабочий диапазон - 11 км.

1. - MQ-1 Predator от General Atomics

Средневысотный БПЛА с большой продолжительностью полёта для изоляции района боевых действий, обладает способностью проведения боевой разведки. Крейсерская скорость Predator составляет приблизительно 135 км/ч. Дистанция полёта достигает более чем 720 км, а высотный потолок - 7,6 км. MQ-1 может нести две лазерных ракеты AGM-114 Hellfire. В Афганистане он стал первым в истории БПЛА, уничтожившим военные силы противника. Система Predator в полной комплекте включает в себя 4 летальных аппарата, оснащённых сенсорами, наземную станцию управления, первичную спутниковую линию передачи данных и около 55 человек персонала для круглосуточного обслуживания. 115-сильный поршневой двигатель Rotax 914F позволяет разогнаться до 220 км/ч. MQ-1 может взлетать с жёстких взлётно-посадочных полос размерами от 1500х20 м. При этом для взлёта необходимо, чтобы аппарат находился в зоне видимости, хотя спутниковое управление обеспечивает загоризонтную свзязь.

РОССИЙСКИЕ РАЗРАБОТКИ

За последние годы выросли новые отечественные производители беспилотной техники. В первую очередь, это коммерческие и авиационные компании, работающие по заказам гражданских организаций. Такие задачи, как мониторинг территорий и объектов, мониторинг линий электропередач, ведение поисковых работ, аэросъемка местности - весьма востребованы на гражданском рынке. А наличие потребности в подобной технике, позволило большому количеству отечественных высококлассных специалистов в области авиатехники, задействовать свои знания по специальности. Такие компании как «Zala Aero», «ЭНИКС», «Аэрокон», «Радар ММС», «Иркут Инжиниринг» и другие, не только обеспечивают потребности коммерческих структур и ведомств России, но и успешно продвигают продукцию на внешние рынки.

В Белоруссии работает очень интересное КБ «ИНДЕЛА», достигшее больших успехов в создании БПЛА вертолётного типа. На базе 558-го авиационного ремонтного завода ОАО «АГАТ - системы управления» совместно с «ИНДЕЛОЙ» готовятся к выпуску мини-БПЛА, БПЛА ближнего действия и БПЛА малой дальности; ведутся разработки по аппаратам средней и большой дальности. БПЛА вертолётного типа, «ИНДЕЛА» имеет ряд готовых и успешно продаваемых образцов в лёгком классе. Не только сами БПЛА, но и средства навигации и связи выполнены на собственной базе.

Интересны разработки Истринского Экспериментального Механического Завода. Например, беспилотный комплекс постановки радиоэлектронных помех, способный работать без использования спутниковой ГЛОНАСС/GPS навигации, используя инерциальную систему, и радиомаяковую систему для высокоточной посадки. БПЛА комплекса серии «Истра» пока имеют небольшой боевой радиус - 250 км., но на заводе планируется освоить выпуск поршневого авиационного двигателя РИТМ, который позволит создавать аппараты большей дальности и автономности. Аппаратура РЭБ представлена набором сменных малогабаритных станций помех для подавления: систем радиосвязи, приемников спутниковой навигации, РЛС систем ПВО, системы государственного опознавания «свой-чужой», спутниковой телефонной связи, радиорелейных линий; в варианте противодействия средствам ПВО способна создавать несколько сотен ложных целей. Завод также производит системы автоматического управления и посадки беспилотников собственной разработки.

Росгидромет РФ давно использует БПЛА казанской компании «ЭНИКС». Аппараты «Элерон-3» использовались на полярных станциях «Северный полюс», а «Элерон-10» в прошлом году прошел испытания на Шпицбергене.

Роскомнадзор будет использовать БПЛА НПЦ «НЕЛК» по обеспечению радиоконтроля эфира. Аппараты компании будут участвовать в конкурсах на проведение ОКР министерства обороны.

Впервые сообщения о том, что охрану труднодоступных участков российской границы уже ведут беспилотники появились еще в 2005 году. Из сообщений СМИ известно, что к началу 2010 года ФСБ уже имела опыт использования для воздушной разведки отечественного БЛА «Элерон» разработки ЗАО «ЭНИКС». Как сообщает газета «Коммерсант», по результатам их применения на Северном Кавказе было выдано задание на дальнейшую доработку этого БЛА в разведывательном варианте. То же издание сообщает, что в интересах ФСБ проводились испытания комплексов с БЛА «Дозор» петербургской компании «Транзас» и «Истра-010» Истринского экспериментально-механического завода, но о серийных закупках таких аппаратов не сообщалось.

БЛА «Элерон-3»  

БЛА «Дозор-85»

Кроме того, в 2007 году по ряду сообщений в СМИ следует, что компания «Беспилотные системы» выиграла ряд конкурсов ФСБ на поставку комплексов с БЛА самолетного типа ZALA 421-04М и вертолетного типа ZALA 421-06 для выполнения патрулирования границ. В мае 2010 года заместитель руководителя Пограничной службы ФСБ РФ Николай Рыбалкин заявлял, что, несмотря на некоторые слухи о возможных поставках израильских БЛА, погранслужба «намерена закупать только отечественные беспилотные летательные аппараты». Несколько ранее первый заместитель руководителя Пограничной службы ФСБ РФ генерал-полковник Вячеслав Дорохин сообщил, что «Погранслужба в настоящий момент использует семь комплексов БЛА отечественного производства, эти комплексы состоят из двух или трех аппаратов, а в общей сложности управление сейчас располагает 14-ю БЛА». В июне 2010 года то же самое подтвердил руководитель Пограничной службы ФСБ России Владимир Проничев в интервью «Российской газете» заявив, что «в настоящее время службой закуплено семь комплексов с БЛА российского производства типа «ZALA 421-05», «Иркут-10» и «Орлан-10», и они проходят эксплуатационные испытания на границе РФ с Казахстаном». Глава погранслужбы добавил, что «беспилотные авиационные комплексы используются для осмотра труднодоступных участков местности, уточнения информации, полученной с помощью технических средств охраны границы, а также выявления браконьерской деятельности и наведения пограничных нарядов на нарушителей».

БЛА «Иркут-10»  

БЛА ZALA 421-04М

Вскоре закончатся предварительные испытания БПЛА «Орлан-30» разработки ООО «Специальный технологический центр» (СТЦ), по результатам он будет доработан и передан на госиспытания в интересах МО. Расчетная продолжительность полета аппарата составляет 10-20 часов в зависимости от массы целевой нагрузки, при стартовой массе всего 27 кг., высоте полёта 4500 м. и возможности взлёта и посадки «по самолётному».

Другой БПЛА «Орлан-10» имеет стартовую массу 14-18 кг при массе полезной нагрузки в пять кг. Аппарат запускается с разборной катапульты, приземляется на парашюте. Скорость - 90-170 км/ч, максимальная высота полета над уровнем моря - 5 км. Продолжительность полета «Орлан-10» составляет порядка 14 часов.

В качестве заключения .

Проанализировав весь спектр выпускаемых БПЛА отечественными компаниями, можно сделать вывод, что специалисты отечественных компаний способны создавать достойные образцы Беспилотных летательных аппаратов, конечно если имеют достаточное представление об облике конечного продукта и задачах, которые он должен решать.

Современные технологии в области обнаружения и развития пожаров на сегодняшний день развиваются очень стремительно. Новейшие разработки могут удивить не только своим внешним видом, к примеру в области тушения и ликвидации последствий стихийных бедствий на сегодняшний день применяют .

В нашей статье мы расскажем Вам о еще одной принципиально новой технологии которая активно внедряется и используется в современном мире.

Беспилотная авиация может найти широкое применение для решения специальных задач, когда использование пилотируемой авиации невозможно или экономически невыгодно:

  • осмотр труднодоступных участков границы,
  • наблюдение за различными участками суши и водной поверхности,
  • определение последствий стихийных бедствий и катастроф,
  • выявление очагов , выполнение поисковых и других работ.

Применение БПЛА позволяет дистанционно, без участия человека и без подвергания его опасности, проводить мониторинг ситуации на достаточно больших территориях в труднодоступных районах при относительной дешевизне.

Типы

По принципу полета все БПЛА можно разделить на 5 групп (первые 4 группы относятся к аппаратам аэродинамического типа):

  • с жестким крылом (БПЛА самолетного типа);
  • с гибким крылом;
  • с вращающимся крылом (БПЛА вертолетного типа);
  • с машущим крылом;
  • аэростатические.

Кроме БПЛА перечисленных пяти групп существуют также различные гибридные подклассы аппаратов, которые по их принципу полета трудно однозначно отнести к какой-либо из перечисленных групп. Особенно много таких БПЛА, которые совмещают качества аппаратов самолетного и вертолетного типов.

С жестким крылом (самолетного типа)

Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с жестким крылом. Подъемная сила данных аппаратов создается аэродинамическим способом за счет напора воздуха, набегающего на неподвижное крыло. Аппараты такого типа, как правило, отличаются большой длительностью полета, большой максимальной высотой полета и высокой скоростью.

Существует большое разнообразие подтипов БПЛА самолетного типа, различающихся по форме крыла и фюзеляжа. Практически все схемы компоновки самолета и типы фюзеляжей, которые встречаются в пилотируемой авиации, применимы и в беспилотной.

С гибким крылом

Это дешевые и экономичные летательные аппараты аэродинамического типа, в которых в качестве несущего крыла используется не жесткая, а гибкая (мягкая) конструкция, выполненная из ткани, эластичного полимерного материала или упругого композитного материала, обладающего свойством обратимой деформации. В этом классе БПЛА можно выделить беспилотные моторизованные парапланы, дельтапланы и БПЛА с упруго деформируемым крылом.

Беспилотный моторизованный параплан – аппарат на основе управляемого парашюта-крыла, снабжённый мототележкой с воздушным винтом для автономного разбега и самостоятельного полёта. Крыло обычно имеет форму прямоугольника или эллипса. Крыло может быть мягким, иметь жесткий или надувной каркас. Недостатком беспилотных моторизованных парапланов является трудность управления ими, так как навигационные датчики не имеют жесткой связи с крылом. Ограничение на их применение оказывает также очевидная зависимость от погодных условий.

С вращающимся крылом (вертолетного типа)

Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с вращающимся крылом. Часто их называют также – БПЛА с вертикальным взлетом и посадкой. Последнее не совсем корректно, так как в общем случае вертикальный взлет и посадку могут иметь и БПЛА с неподвижным.

Подъемная сила у аппаратов этого типа также создается аэродинамически, но не за счет крыльев, а за счет вращающихся лопастей несущего винта (винтов). Крылья либо отсутствуют вовсе, либо играют вспомогательную роль. Очевидными преимуществами БПЛА вертолетного типа являются способность зависания в точке и высокая маневренность, поэтому их часто используют в качестве воздушных роботов.

С машущим крылом

БПЛА с машущим крылом основаны на бионическом принципе – копировании движений, создаваемых в полете летающими живыми объектами – птицами и насекомыми. Хотя в этом классе БПЛА пока нет серийно выпускаемых аппаратов и практического применения они пока не имеют, во всем мире проводятся интенсивные исследования в этой области. В последние годы появилось большое количество разных интересных концептов малых БПЛА с машущим крылом.

Главные преимущества, которые имеют птицы и летающие насекомые перед существующими типами летательных аппаратов – это их энергоэффективность и маневренность. Аппараты, основанные на имитации движений птиц, получили название орнитоптеров, а аппараты, в которых копируются движения летающих насекомых – энтомоптерами.

Аэростатические

БПЛА аэростатического типа– это особый класс БПЛА, в котором подъемная сила создается преимущественно за счет архимедовой силы, действующей на баллон, заполненный легким газом (как правило, гелием). Этот класс представлен, в основном, беспилотными дирижаблями.

Дирижабль – Л А легче воздуха, представляющий собой комбинацию аэростата с движителем (обычно это винт (пропеллер, импеллер) с электрическим двигателем или ДВС) и системы управления ориентацией. По конструкции дирижабли подразделяются на три основных типа: мягкий, полужёсткий и жёсткий. В дирижаблях мягкого и полужёсткого типа оболочка для несущего газа мягкая, которая приобретает требуемую форму только после закачки в неё несущего газа под определённым давлением.

В дирижаблях мягкого типа неизменяемость внешней формы достигается избыточным давлением несущего газа, постоянно поддерживаемым баллонетами – мягкими ёмкостями, расположенными внутри оболочки, в которые нагнетается воздух. Баллонеты, кроме того, служат для регулирования подъемной силы и управления углом тангажа (дифференцированная откачка/закачка воздуха в баллонеты приводит к изменению центра тяжести аппарата).

Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней части оболочки жесткой (в большинстве случаев на всю длину оболочки) фермы. В жёстких дирижаблях неизменяемость внешней формы обеспечивается жестким каркасом, обтянутым тканью, а газ находится внутри жёсткого каркаса в баллонах из газонепроницаемой материи. Жесткие дирижабли в беспилотном исполнении пока практически не применяются.

Классификация

Некоторые классы зарубежной классификации отсутствуют в РФ, лёгкие БПЛА в России имеют значительно большую дальность и т. д. Согласно российской классификации, которая ориентирована преимущественно пока только на военное назначение аппаратов.

БПЛА можно систематизировать следующим образом:

  1. Микро– и мини–БПЛА ближнего радиуса действия – взлётная масса до 5 кг, дальность действия до 25-40 км;
  2. Лёгкие БПЛА малого радиуса действия – взлётная масса 5-50 кг, дальность действия 10-70 км;
  3. Лёгкие БПЛА среднего радиуса действия – взлётная масса 50-100 кг, дальность действия 70-150 (250) км;
  4. Средние БПЛА – взлётная масса 100-300 кг, дальность действия 150-1000 км;
  5. Средне-тяжёлые БПЛА – взлётная масса 300-500 кг, дальность действия 70-300 км;
  6. Тяжёлые БПЛА среднего радиуса действия – взлётная масса более 500 кг, дальность действия 70-300 км;
  7. Тяжёлые БПЛА большой продолжительности полёта – взлётная масса более 1500 кг, дальность действия около 1500 км;
  8. Беспилотные боевые самолёты – взлётная масса более 500 кг, дальностью около 1500 км.

Применяемые БПЛА

Гранад ВА-1000

ZALA 421-16E

Для технического оснащения МЧС России беспилотными летательными аппаратами, российскими предприятиями разработано несколько вариантов, рассмотрим некоторые из них:

Это беспилотный самолет большой дальности (рис. 1.) с системой автоматического управления (автопилот), навигационной системой с инерциальной коррекцией (GPS/ГЛОНАСС), встроенной цифровой системой телеметрии, навигационными огнями, встроенным трехосевым магнитометром, модулем удержания и активного сопровождения цели («Модуль AC»), цифровым встроенным фотоаппаратом, цифровым широкополосным видеопередатчиком C-OFDM-модуляции, радиомодемом с приемником спутниковой навигационной системы (СНС) «Диагональ ВОЗДУХ» с возможностью работы без сигнала СНС (радиодальномер) системой самодиагностики, датчиком влажности, датчиком температуры, датчиком тока, датчиком температуры двигательной установки, отцепом парашюта, воздушным амортизатором для защиты целевой нагрузки при посадке и поисковым передатчиком.

Данный комплекс предназначен для ведения воздушного наблюдения в любое время суток на удалении до 50 км с передачей видеоизображения в режиме реального времени. Беспилотный самолет успешно решает задачи по обеспечению безопасности и контролю стратегически важных объектов, позволяет определять координаты цели и оперативно принимать решения по корректировке действий наземных служб. Благодаря встроенному «Модулю АС» БПЛА в автоматическом режиме ведет наблюдение за статичными и подвижными объектами. При отсутствии сигнала СНС – БПЛА автономно продолжит выполнение задания.

Рис. 1. БПЛА ZALA 421-16E

ZALA 421-08M

Выполнен по схеме «летающее крыло» – это беспилотный самолет тактической дальности с автопилотом, имеет подобный набор функций и модулей, что и ZALA 421-16E. Данный комплекс предназначен для оперативной разведки местности на удалении до 15 км с передачей видеоизображения в режиме реального времени. БПЛА ZALA 421-08M выгодно отличается сверхнадежностью, удобством эксплуатации, низкой акустической, визуальной заметностью и лучшими в своем классе целевыми нагрузками.

Данный летательный аппарат не требует специально подготовленной взлетно-посадочной площадки благодаря тому, что взлет совершается за счет эластичной катапульты, осуществляет воздушную разведку при различных метеоусловиях в любое время суток.

Транспортировка комплекса с БЛА ZALA 421-08M к месту эксплуатации может быть осуществлена одним человеком. Легкость аппарата позволяет (при соответствующей подготовке) производить запуск «с рук», без использования катапульты, что делает его незаменимым при решении задач. Встроенный «Модуль АС» позволяет беспилотному самолету в автоматическом режиме вести наблюдение за статичными и подвижными объектами, как на суше, так и на воде.

Рис. 2. БПЛА ZALA 421-08M

ZALA 421-22

Это беспилотный вертолет с восемью несущими винтами, средней дальности действия, со встроенной системой автопилота (рис. 3). Конструкция аппарата складная, выполнена из композитных материалов, что обеспечивает удобство доставки комплекса к месту эксплуатации любым транспортным средством.

Данный аппарат не требует специально подготовленной взлетно- посадочной площадки из-за вертикально-автоматического запуска и посадки, что делает его незаменимым при проведении воздушной разведки в труднодоступных районах.

Успешно применяется для выполнения операций в любое время суток: для поиска и обнаружения объектов, обеспечения безопасности периметров в радиусе до 5 км. Благодаря встроенному «Модулю АС» аппарат в автоматическом режиме ведет наблюдение за статичными и подвижными объектами.

Рис. 3. БПЛА ZALA 421-22

Представляет собой следующее поколение квадрокоптеров DJI. Он способен записывать видео 4K и передавать видеосигнал высокой четкости прямо из коробки. Камера интегрирована в подвес, для максимальной стабильности и весовой эффективности при минимальном размере. При отсутствии GPS сигнала, технология Визуального позиционирования обеспечивает точность зависания.

Основные функции

Камера и подвес: Phantom 3 Professional вы снимает 4K видео с частотой до 30 кадров в секунду и делает 12 мегапиксельные фотографии, которые выглядят четче и чище, чем когда-либо. Улучшенный сенсор камеры дает вам большую ясность, низкий уровень шума, и лучшие снимки, чем любая предыдущая летающая камера.

HD Видео Линк: Низкая задержка, HD передача видео, основана на системе DJI Lightbridge.

DJI Intelligent Flight Battery: 4480 mAh DJI Intelligent Flight Battery имеет новые элементы и использует интеллектуальную систему управления батареями.

Полетный контроллер: Полетный контроллер следующего поколения, обеспечивает более надежную работу. Новый самописец сохраняет данные каждого полета, а визуальное позиционирование позволяет при отсутствии GPS точно зависать в одной точке.

Тактико-технические характеристики

БАС Фантом-3

Летательный аппарат
Вес (с батареей и винтами) 1280 г.
Максимальная скорость набора высоты 5 м/с
Максимальная скорость снижения 3 м/с
Максимальная скорость 16 м/с (при режиме ATTI в безветренную погоду)
Максимальная высота полета 6000 м.
Максимальное время полета Приблизительно 23 минуты
Рабочий диапазон температур От – 10° до 40° С
Режим GPS GPS/GLONASS
Подвес
Охват Угол наклона: от – 90° до + 30°
Визуальное позиционирование
Диапазон скоростей < 8 м/с (на высоте 2 метра над землей)
Диапазон высот 30 см. – 300 см.
Рабочий диапазон 30 см. – 300 см.
Рабочие условия Ярко освещенные (> 15 люкс) поверхности с контурами
Камера
Оптика EXMOR 1/2.3” Эффективные пиксели: 12,4 млн. (всего пикселей: 12,76 млн.)
Объектив Угол обзора 94° 20 мм

(эквивалент формата 35 мм) f/2,8
Регулировка ISO 100-3200 (видео) 100-1600 (фото)
Выдержка электронного затвора 8 с. – 1/8000 с.
Максимальный размер изображения 4000×3000
Режимы фотосъемки Покадровая

Серийная съемка: 3/5/7 кадров

Автоматический экспобрекетинг (АЭБ)

брекетинг кадра 3/5 при вилке 0,7EV

Замедленная съемка
Поддерживаемые форматы карт SD Микро-SD

Максимальная емкость 64 Гб. Требуемый класс скорости: 10 или UHS-1
Режимы видеосъемки FHD: 1920×1080p 24/25/30/48/50/60 fps

HD: 1280×720p 24/25/30/48/50/60 fps
Максимальная скорость сохранения видео 60 Мб/с
Поддерживаемые форматы файлов FAT32/exFAT

Видео: MP4/MOV (MPEG-4 AVC/H.246)
Рабочий диапазон температур От -10° до 40° С
Пульт дистанционного управления
Рабочая частота 2,400 ГГц – 2,483 ГГц
Дальность передачи 2000 м (вне помещений без наличия препятствий)
Порт вывода видео USB
Рабочий диапазон температур От -10° до 40° С
Батарея 6000 мАч, литий-полимерная 2S
Держатель мобильного устройства Под планшеты и смартфоны
Мощность передатчика (EIRP) ФКС: 20 дБМ; СЕ: 16 дБм
Рабочее напряжение 1,2 А при 7,4 В
Зарядное устройство
Напряжение 17,4 В
Номинальная мощность 57 Вт
Батарея Intelligent Flight (PH3 – 4480 мАч – 15,2 В)
Емкость 4480мАч
Напряжение 15,2 В
Тип батареи Литий-полимерная 4S
Полный заряд 68Вт*ч
Вес нетто 365 г
Рабочий диапазон температур От -10° до 40° С
Максимальная мощность зарядки 100 Вт

Phantom 3 Professional схема

Рисунок 4– БПЛА Phantom 3 Professional

Inspire 1

Inspire 1 является новым мультикоптером способным записывать 4K видео и передавать видеосигнал высокой четкости (до 2 км) к нескольким устройствам прямо из коробки. Оснащен убирающимся шасси, камера может беспрепятственно поворачиваться на 360 градусов. Камера интегрирована в подвес для максимальной стабильности и весовой эффективность при минимальном размере. При отсутствии GPS сигнала, технология Визуального позиционирования обеспечивает точность зависания.

Функции

Камера и подвес: Запись видео до 4K и фотографии 12-мегапикселей. Присутствует место для установки нейтральных (ND) фильтров для лучшего контроля экспозиции. Новый механизм подвеса, позволяет быстро снять камеру.

HD Видео Линк: Низкая задержка, HD передача видео, это усовершенствованная версия системы DJI Lightbridge. Также существует возможность управление с двух пультов ДУ.

Шасси: Убирающиеся шасси, позволяют камере беспрепятственно делать панорамы.

Аккумулятор DJI Intelligent Flight Battery: 4500 мАч использует интеллектуальную систему управления батареями.

Полетный контроллер: Полетный контроллер следующего поколения, обеспечивает более надежную работу. Новый самописец сохраняет данные каждого полета, и визуальное позиционирование, позволяет при отсутствии GPS точно зависать в одной точке.

Рисунок 5– БПЛА Inspire 1

Все характеристики перечисленных выше БПЛА представлены в таблице 1 (кроме Phantom 3 Professional и Inspire 1 так как указаны в тексте)

Обучение на операторов беспилотных летательных аппаратов

Характеристики

БПЛА ZALA 421-16E ZALA 421-16ЕМ ZALA 421-08М ZALA 421-08Ф ZALA 421-16 ZALA 421-04М
Размах крыла БПЛА, мм 2815 1810 810 425 1680 1615
Продолжительность полета, ч(мин) >4 2,5 (80) (80) 4-8 1,5
Длина БПЛА, мм 1020 900 425 – – 635
Скорость, км/ч 65-110 65-110 65-130 65-120 130-200 65-100
Максимальная высота полета, м 3600 3600 3600 3000 3000 –
Масса целевой нагрузки, кг(г) До 1,5 До 1 (300) (300) – До 1

Преимущества

Можно выделить следующие:

  • осуществляют полеты при различных погодных условиях, сложных помехах (порыв ветра, восходящий или нисходящий воздушный поток, попадание БПЛА в воздушную яму, при среднем и сильном тумане, сильном ливне);
  • проводят воздушный мониторинг в труднодоступных и удаленных районах;
  • являются безопасным источником достоверной информации, надежное обследование объекта или подозреваемой территории, с которой исходит угроза;
  • позволяют предотвращать ЧС при регулярном наблюдении;
  • обнаруживают (лесные пожары, ) на ранних стадиях;
  • исключают риск для жизни и здоровья человека.

Беспилотный летательный аппарат предназначен для решения следующих задач:

  • беспилотный дистанционный мониторинг лесных массивов с целью обнаружения лесных пожаров;
  • мониторинг и передача данных по радиоактивному и химическому заражению местности и воздушного пространства в заданном районе;
  • инженерная разведка районов наводнений, и других стихийных бедствий;
  • обнаружение и мониторинг ледовых заторов и разлива рек;
  • мониторинг состояния транспортных магистралей, нефте- и газопроводов, линий электропередач и других объектов;
  • экологический мониторинг водных акваторий и береговой линии;
  • определение точных координат районов ЧС и пострадавших объектов.

Мониторинг осуществляется днем и ночью, в благоприятных и ограниченных метеоусловиях. Наряду с этим беспилотный летательный аппарат обеспечивает поиск потерпевших аварию (катастрофу) технических средств и пропавших групп людей. Поиск проводится по заранее введенному полетному заданию или по оперативно изменяемому оператором маршруту полета. Он оснащен системами наведения, бортовыми радиолокационными комплексами, датчиками и видеокамерами.

Во время полета, как правило, управление беспилотным летательным аппаратом автоматически осуществляется посредством бортового комплекса навигации и управления, в состав которого входят:

  • приемник спутниковой навигации, обеспечивающий прием навигационной информации от систем ГЛОНАСС и GPS;
  • система инерциальных датчиков, обеспечивающая определение ориентации и параметров движения беспилотного летательного аппарата;
  • система датчиков, обеспечивающая измерение высоты и воздушной скорости;
  • различные виды антенн.

Бортовая система связи функционирует в разрешенном диапазоне радиочастот и обеспечивает передачу данных с борта на землю и с земли на борт.

Задачи для применения

Можно классифицировать на четыре основные группы:

  • обнаружение ЧС;
  • участие в ликвидации ЧС;
  • поиск и спасение пострадавших;
  • оценка ущерба от ЧС.

В таких задачах старший оператор должен оптимальным образом выбрать маршрут, скорость и высоту полета ДПЛА, чтобы охватить район наблюдения за минимальное время или количество пролетов с учетом секторов обзора телевизионной и тепловизионной камер.

При этом необходимо исключать двукратный или многократный пролет одних и тех же мест с целью экономии материальных и людских ресурсов.

В наше время многие развивающиеся страны выделяют из бюджета немаленькие деньги на совершенствование и разработку новых образцов БПЛА - беспилотных летательных аппаратов. На театре военных действий не редкостью стали случаи, когда при решении боевой или учебной задачи командование отдавало предпочтение цифровой машине, нежели летчику. И на это был ряд веских причин. Во-первых, это беспрерывность работы. Дроны способны выполнять задачу на протяжении до 24 часов без перерыва на отдых и сон - неотъемлемых элементов человеческих потребностей. Во-вторых, это выносливость.

Беспилотник практически бесперебойно работает, в условиях высоких перегрузок, и там, где человеческий организм попросту не в состоянии выдержать перегрузки в 9G, дрон можно продолжать работу. Ну а в-третьих, это отсутствие человеческого фактора и выполнение задания согласно заложенной в компьютерный комплекс программы. Ошибиться может разве что только оператор, который вводит информацию на выполнение миссии - роботы не ошибаются.

История развития БПЛА

Человека достаточно давно посетила мысль о создании такой машины, которой можно было бы, без вреда для себя, управлять на расстоянии. Спустя 30 лет после первого полета братьев Райт эта идея воплотилась в реальность, и в 1933 году в Великобритании был построен специальный самолет на дистанционном управлении.

Первым дроном, принявшим участие в боях был . Это была радиоуправляемая ракета с реактивным двигателем. Она была оснащена автопилотом, в который немецкие операторы вводили информацию о предстоящем полете. За годы Второй мировой войны эта ракета успешно выполнила около 20 тыс. боевых вылетов, нанося авиаудары по важным стратегическим и гражданским объектам Великобритании.

После окончания Второй мировой, США и Советский Союз по ходу растущих взаимных претензий друг к другу, ставшими плацдармом для начала холодной войны, начали выделять огромные деньги из бюджета на развитие беспилотных летательных аппаратов.

Так, во время ведения боевых действий во Вьетнаме, обе стороны активно применяли БПЛА, для решения различных боевых задач. Радиоуправляемые аппараты делали аэрофотоснимки, вели радиолокационную разведку и их применяли в роли ретрансляторов.

В 1978 году случился настоящий прорыв в истории развития беспилотников. ИАИ Скаут был представлен военпредами Израиля и стал первым в истории боевым БПЛА.


А в 1982 году, во время войны в Ливии этот дрон практически полностью уничтожили сирийскую систему ПВО. Во время ведения тех боевых действий армия Сирии потеряла 19 зенитных батарей и было уничтожено 85 самолетов.

После этих событий американцы стали уделять максимум внимания к разработке дронов, и в 90-х годах стали мировыми лидерами в области применения беспилотных летательных аппаратов.

Дроны активно использовались в 1991 году во время «Бури в пустыне», а также в ходе военных операции на территории Югославии в 1999 году. Сейчас на вооружении армии США стоит около 8,5 тыс. радиоуправляемых дронов и это в основном малогабаритные БПЛА для выполнения разведывательных задач в интересах сухопутных войск.

Конструктивные особенности

Со времен изобретения британцами дрона-мишени, наука сделала огромный шаг вперед в развитии летающих роботов на дистанционном управлении. Современные беспилотники имеют большую дальность и скорость полета.


Это происходит в основном за счет жесткой фиксации крыла, мощности встроенного в робот двигателя и применяемого топлива, конечно. Имеются беспилотники и на аккумуляторах, но они не в состоянии конкурировать по дальности полета с топливными, во всяком случае, пока.

Обширное применение при проведении разведывательных действий получили глайдеры и конвертопланы. Первые довольно просты в производстве и не требуют больших финансовых вложений, и в некоторых образцах по конструкции не предусмотрен двигатель.

Отличительной особенностью вторых, является то, что его взлет основан на вертолетной тяге, в то время как при маневрировании в воздухе, эти дроны используют самолетные крылья.

Тейлсиггеры - роботы, которых разработчики наделили способностью менять профили полета находясь непосредственно в воздухе. Происходит это за счет поворота либо всей, либо части конструкции в вертикальной плоскости. Также бывают проводные беспилотники и пилотирование дрона осуществляется посредством передачи на его борт команд управления через подсоединенный кабель.

Есть беспилотники, отличающиеся от остальных набором своих нестандартных функций или выполненные функций в необычном стиле. Это экзотические БПЛА, и некоторые из них могут без труда приземлиться на воду или закрепиться на вертикальной поверхности как рыба-прилипала.


БПЛА, в основе которых лежит вертолетная конструкция, также отличаются друг от друга своими функциями и задачами. Существуют аппараты как с одним винтом, так и несколькими - такие дроны именуют квадрокоптерами, и используют их преимущественно в «гражданских» целях.

У них бывают по 2, 4, 6 или 8 винтов, парно и симметрично расположенных от продольной оси робота, и чем их больше, тем лучше БПЛА устойчив в воздухе, и он намного лучше управляем.

Какие бывают беспилотники

В неуправляемых БПЛА человек принимает участие только при запуске и введении параметров полета перед взлетом дрона. Как правило, это бюджетные беспилотники, не требующие для их эксплуатации особой подготовки оператора и специальных площадок приземления.


В дистанционно управляемых дронах предусмотрена их корректировка траектории полета, а автоматические роботы выполняют задачу полностью автономно. Успех выполнения миссии здесь зависит от точности и правильности введения предполетных параметров оператором в стационарный компьютерный комплекс, находящийся на земле.

Вес аппаратов микро не более 10 кг., и они могут находиться в воздухе не более часа, дроны группы мини весят до 50 кг., и способны выполнять задачу 3…5 часов без перерыва, у средних вес некоторых образцов достигает 1 тонны и их время работы составляет 15 часов. Что касается тяжелых БПЛА, которые весят больше тонны - эти дроны могут беспрерывно летать больше 24 часов, а некоторым из них под силу межконтинентальные перелеты.

Зарубежные беспилотники

Одним из направлений в развитии БПЛА является уменьшение их габаритов без существенного ущерба для технических характеристик. Норвежская компания «Прокс Динамикс» разработала микро дрон ПД-100 Блэк Хорнет вертолетного типа.


Данный беспилотник может работать около четверти часа на расстоянии до 1 км. Этот робот применяется в качестве индивидуального разведывательного средства солдата и оснащен тремя видеокамерами. Используется некоторыми регулярными подразделениями США в Афганистане с 2012 года.

Самый распространенный беспилотник армии США - РКью-11 Рэйвен. Его запуск производится с руки солдата и для его приземления не требуется специальной площадки, он может летать как в автоматическом режиме, так и находясь под управлением оператора.


Этот легкий беспилотник солдаты США применяют при решении задач ближней разведки на уровне роты.

Более тяжелые БПЛА американской армии представляют РКью-7 Шэдоу и РКью-5 Хантер. Оба образца предназначены для производства разведки местности на уровне бригады.


Беспрерывное время работы в воздухе этих беспилотников существенно отличается от более легких образцов. Существуют множественные их модификации, некоторые из которых включают в себя функции подвешивания на них небольших управляемых бомб массой до 5.4 кг.

МКью-1 Предатор - это самый известный американский дрон. Изначально его основной задачей, как и у многих других образцов, была разведка местности. Но вскоре, в 2000 году, производители внесли в его конструкцию ряд модификаций, позволяющих ему выполнять боевые задачи, связанные с непосредственным уничтожением целей.


Помимо подвешиваемых ракет (Хеллфайр-С, созданные специально для этого беспилотника в 2001 году), на борту робота установлены три видеокамеры, инфракрасная система и своя бортовая радиолокационная станция. Сейчас существуют несколько модификаций МКью-1 Предатора для выполнения задач самого различного характера.

В 2007 году появился еще один ударный БПЛА-американский МКью-9 Рипер. По сравнению МКью-1 Предатор его показатель продолжительности полета был намного выше, а также помимо ракет мог нести на борту управляемые авиабомбы и имел более современную радиоэлектронику.

Вид БПЛА МКью-1 Предатор МКью-9 Рипер
Длина, м 8.5 11
Скорость, км/ч до 215 до 400
Вес, кг 1030 4800
Размах крыла, м 15 20
Дальность полета, км 750 5900
Силовая установка, двигатель поршневой турбовинтовой
Время работы, ч до 40 16-28
до 4-х ракет Хеллфайр-С бомбы до 1700 кг
Практический потолок, км 7.9 15

Самым большим БПЛА в мире по праву считается РКью-4 Глобал Хоук. В 1998 году он впервые поднялся в воздух и по сей день выполняет задачи разведывательного характера.

Этот дрон - первый в истории робот, который может использовать воздушное пространство и воздушные коридоры США без разрешения органа управления воздушным движением.

Отечественные БПЛА

Российские беспилотники условно подразделяют на следующие категории

БПЛА «Элеон-ЗСВ» относится к аппаратам ближнего радиуса действия, он довольно прост в эксплуатации и его легко переносить в заплечном ранце. Запускается дрон вручную со жгута или сжатым воздухом от насоса.


Способен вести разведку и передавать информацию по цифровому видеоканалу на расстоянии до 25 км. Элеон-10В схож по конструкции и правилам эксплуатации с предыдущим аппаратом. Главное их отличие - увеличение дальности полета до 50 км.

Процесс приземления этих БПЛА осуществляется при помощи специальных парашютов, выбрасываемых при выработке дроном своего заряда батареи.

Рейс-Д (Ту-243) - разведывательно-ударный дрон, способный нести на себе авиавооружение массой до 1 т. Аппарат, выпущенный конструкторским бюро имени Туполева, свой первый полет совершил в 1987 году.


С тех пор беспилотник претерпел множественные улучшения, были установлены: усовершенствованный пилотажно-навигационный комплекс, новые приборы ведения радиолокационной разведки, а также конкурентоспособная оптическая система.

Иркут-200 - больше ударный беспилотник. И в нем в первую очередь ценится высокая автономность аппарата и маленькая масса, благодаря которой могут осуществляться перелеты продолжительностью до 12 часов. Приземляется БПЛА на специально оборудованную площадку длиной около 250 м.

Вид БПЛА Рейс-Д (Ту-243) Иркут-200
Длина, м 8.3 4.5
Вес, кг 1400 200
Силовая установка турбореактивный двигатель ДВС мощностью 60 л. с.
Скорость, км/ч 940 210
Дальность полета, км 360 200
Время работы, ч 8 12
Практический потолок, км 5 5

Скат - тяжелый БПЛА большой дальности нового поколения разрабатываемый КБ МиГ. Этот дрон будет малозаметен для вражеских радаров, благодаря схеме сборки корпуса, исключающей хвостовое оперение.


Задачей этого дрона нанесение точных ракетно-бомбовых ударов по наземным целям, таким как зенитные батареи войск ПВО или стационарные командные пункты. По задумке разработчиков БПЛА Скат сможет выполнять задачи как автономно, так и в составе звена самолетов.

Длина, м 10,25
Скорость, км/ч 900
Вес, т 10
Размах крыла, м 11,5
Дальность полета, км 4000
Силовая установка Двухконтурный турбореактивный двигатель
Время работы, ч 36
Корректируемые авиабомбы 250 и 500 кг.
Практический потолок, км 12

Недостатки беспилотных летательных аппаратов

Одним из недостатков БПЛА является сложность при его пилотировании. Так, к пульту управления не может подойти обычный рядовой не прошедший курс специальной подготовки и не знающий определенных тонкостей при использовании компьютерного комплекса оператора.


Еще одним существенным недостатком является сложность поисков беспилотников, после их приземления при помощи парашютов. Потому как некоторые модели, когда заряд батареи близок к критическому могут выдавать некорректные данные о своем местонахождении.

К этому можно еще прибавить чувствительность некоторых моделей к ветру, ввиду легкости конструкции.

Некоторые беспилотники могут подниматься на большую высоту и это в некоторых случаях занятие высоты того или иного дрона требует разрешения у органа управления воздушным движением, что может существенно осложнить выполнение задания к определенному сроку, потому как приоритет в воздушном пространстве отдается судам под управлением пилота, а не оператора.

Использование БПЛА в гражданских целях

Беспилотники нашли свое призвание не только на полях сражений или в ходе выполнений войсковых операций. Сейчас дроны активно используются для вполне мирных целей граждан в городских условиях и даже в некоторых отраслях сельского хозяйства им нашлось применение.


Так некоторые курьерские службы используют роботов на вертолетной тяге для доставки самых разнообразных товаров своим клиентам. При помощи дронов ведется аэрофотосъемка многими фотографами при организации торжественных мероприятий.

А также их приняли к себе на вооружение некоторые детективные агентства.

Заключение

Беспилотные летательные аппараты - существенно новое слово в век стремительно развивающихся технологий. Роботы идут в ногу со временем, охватывают не только одно направление, а развиваются сразу в нескольких.

Но все же, несмотря на еще далекие от идеала, по меркам человека, модели в области погрешностей или дальностей полета, БПЛА имеют один огромный и неоспоримый плюс. Дроны, за время их использования сохранили сотни человеческих жизней, а это дорогого стоит.

Видео

Оценка статьи:
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Поделиться с друзьями:
Похожие публикации