На чем летают беспилотники

Применение дронов в повседневной жизни

Возможности гражданских дронов стремительно расширяются.

Интересно! Всего несколько лет назад компания Amazon потрясла мир доставкой товаров с помощью дронов Prime Air. Сегодня подобная технология успешно применяется в коммерческой деятельности сотен компаний по всему миру.

Где еще нашли применение «мирные» беспилотники:

• В сельском хозяйстве — для распыления средств борьбы с вредителями и грызунами, оценки степени зараженности растений и зарастания полей сорняками, охраны сельхозугодий.
• В строительстве — для мониторинга и контроля работ, сравнения текущего состояния объектов с плановой документацией, определения параметров выполненных работ для расчета с подрядчиками, оперативного мониторинга размещения строительной техники, материалов и временных сооружений, оценки аварийных ситуаций.
• В «беспилотной журналистике» — при подготовке репортажей из мест боевых действий, с массовых мероприятий, спортивных соревнований, для наблюдений за дикой природой.
• В поиске и спасении людей, потерявшихся в труднодоступных местностях (горах, лесах, океанах), попавших в лавину или провалившихся в пещеру.
• В медицине — для доставки медикаментов пациентам слаборазвитых стран, людям, оказавшимся в чрезвычайных ситуациях и зонах бедствия.
• В борьбе с правонарушителями для анализа дорожно-транспортных происшествий, мониторинга толпы на мероприятиях с большим скоплением людей, обследования подозрительных вещей, выслеживания преступников.
• В науке — при проведении исследовательских проектов для «спасения планеты»: восстановление лесов, отслеживание таяния ледников, составление климатических прогнозов.
• Для исполнения безумных фантазий, сохранения впечатлений о приятных событиях, уникальных путешествиях и открытиях в фото- и видео-воспоминаниях.

Схема салона и выбор лучших мест в самолете «Победа»

Можно ли провозить в ручной клади консервы в металлической банке

Украинская авиакомпания YanAir (Ян Эйр)

Какими бывают беспилотники, для чего их используют и как устроен дроншеринг? Объясняет специалистка по беспилотным авиационным системам

В чем разница между разными типами беспилотных летательных аппаратов, почему обработка полученных данных занимает больше времени, чем сам полет, каковы преимущества этой технологии и как ее используют?

На эти вопросы ответила ведущая специалистка Центра технологий беспилотных авиационных систем компании «Газпром нефть» Полина Шиманчук во время своего выступления на международной конференции In the city.

публикует конспект ее выступления. Полную запись дискуссий о новых моделях управления городами, цифровой реальности и других темах можно посмотреть здесь.

— информационный партнер конференции In the city.

Полина Шиманчук

Как Турция и Израиль, Иран многие десятилетия покупал авиатехнику в США, но после того как страна попала под санкции, Исламская республика стала испытывать серьезные проблемы с обновлением своего авиационного парка. Если истребители МиГ-29 удалось приобрести в России, то беспилотники иранцы начали разрабатывать самостоятельно и значительно продвинулись в этом направлении.

В 2022 году иранская армия должна получить на вооружении ударный БПЛА Shahed 149 Gaza, разработанный авиастроительной компанией Shahed Aviation Industries. Этот беспилотник является дальнейшим развитием БПЛА Shahed 129 разработки почти двадцатилетней давности. Его длина составляет 10,5 метра, размах крыльев — 21 метр, он оснащается одним 750-сильным турбовинтовым двигателем, развивает скорость в 350 км/ч и может находится в воздухе более 30 часов.

История создания беспилотной техники

Ошибочно считать, что дроны появились совсем недавно. Первые летательные аппараты — аэростаты для воздушной бомбардировки — были использованы австрийцами в 1849 году. Однако их, как и беспилотные машины времен изобретения электричества и радиосвязи, трудно считать прототипами современных.

История развития беспилотной авиации в сегодняшнем понимании началась в 1917 году с создания Чарльзом Кеттерингом воздушного аппарата с часовым механизмом. Однако несмотря на успешные испытания, идея не получила дальнейшего развития.

Долгое время инженеры экспериментировали с различными моделями военных беспилотников, и только к 1933 году английские изобретатели создали аппарат многократного использования с дистанционным управлением.

Не остались в стороне и советские разработчики. В 60–70 годы прошлого века ракетно-ядерный щит страны пополнили беспилотный разведчик Ла-17Р, сверхзвуковая крылатая ракета Ту-121, ставшая базовой при разработке реактивных разведчиков Ту-123 «Ястреб», Ту-141 «Стриж» и Ту-143 «Рейс».

Справка. Вплоть до начала XXI века беспилотники применялись лишь в интересах военных ведомств, но с появлением GPS их стали использовать в мирных целях.

Современные гражданские дроны технически отличаются от военных аналогов: они узкоспециализированы и «заточены» под выполнение конкретных задач. Стартапы в этой области развиваются настолько стремительно, что в недалеком будущем БПЛА могут потеснить малогабаритные пилотируемые самолеты.

Беспилотники на страже родины

Несмотря на популярность в повседневной жизни, коптеры остаются прерогативой военных ведомств.

Боевые беспилотники используются военными и силовыми структурами. Они носят на борту летальное оружие, например, ракеты земля-воздух или воздух-воздух, выполняют функции авиаразведки и корректировки огня. В армии их используют для слежения за неприятелем, в ударных целях, для транспортировки грузов.

Полезно! В 2019 году в российской армии впервые были отработаны элементы «войны будущего» — действия ударных групп БПЛА. Используя радиотехнические средства разведки и радары, дроны вели «боевые действия» автономно, без поддержки других систем вооружения. Беспилотники «атаковали» комплексы прифронтовой ПВО, центры управления и связи вероятного противника, транспортную инфраструктуру.

Современные беспилотники трудно обнаружить. Они проводят операции в тылу противника глубиной до 100 км, что позволяет держать в напряжении большие площади передовой. По оценкам военных экспертов, в будущем роль БПЛА на поле боя будет только возрастать.

Гибридные дроны

Гибридные версии сочетают в себе преимущества моделей с неподвижным крылом, такие как — более высокое время полета, с преимуществами моделей на основе винтов – возможность пареня. Гибридные конструкции летательных аппаратов проектировались с 1960-х годов, но не имели особого успеха. Однако с появлением датчиков нового поколения (гироскопов и акселерометров) гибридность конструкции получила новую жизнь и направление развития.

Пример проектируемого гибрида. БПЛА «X PlusOne»

Разрабатываемый компанией Airbus гибридный беспилотник «Zelator-28» может использоваться для доставки грузов и выполнения разнообразных миссий. Для вертикального маневрирования дрон использует четыре Т-образных двигателя U11s с максимальной тягой 7,5 кг. А для горизонтального перемещения мощный Т-образный двигатель U12 21×33 с пропеллерной системой с максимальной тягой 11 кг.

Пример проектируемого гибрида. БПЛА Airbus «Zelator-28»

***

Очевидно, что в конфликтах будущего боевые дроны будут играть еще более развернутые и ключевые роли, чем сейчас (да и не только в конфликтах — достаточно убедителен пример Турции, сделавшей Bayraktar инструментом геополитики). И хотя развитием отрасли занимаются все сильные военные державы мира, у России в сравнении с ними есть понятное преимущество: проверкой своих разработок в боевых условиях она занимается прямо сейчас — в небе над Украиной. Этот опыт наверняка предоставит немало материалов для будущих идей не только командирам, но и инженерам.

И тогда уже российскому кинематографу придется задуматься о героическом фильме про оператора беспилотника, который поражает ключевую цель, чтобы провести вечер не на фронте, а в компании жены и детей. Под мирным небом над головой.

Что еще может предложить Россия?

По последним данным, с 2012 года в российскую армию на вооружение принято 900 беспилотников. В основном это разведчики, корректировщики огня, перехватчики различных сигналов противника. В 2021 году российские военные получат сразу семь первых отечественных беспилотных авиационных комплексов «Орион» (он же «Иноходец») разведывательно-ударного назначения.

«Орион» — средневысотный беспилотник большой продолжительности полета. Размах крыльев — 16 м, длина — 8 м, взлетная масса — 1 т. Крейсерская скорость заявлена на уровне 120 км/ч, максимальная же скорость неизвестна. Аппарат способен работать на высотах до 7,5 км. Максимальное время полета — 24 часа.

Беспилотник может нести управляемые ракеты и авиабомбы нескольких типов. Специально для него изготовлены боеприпасы малых калибров, чтобы «Орион» мог поднять груз в воздух.

В апреле 2021 года на авиабазе ВВС США впервые провели запуск беспилотника Kratos UTAP-22 с помощью искусственного интеллекта. Система Skyborg подняла аппарат, управляла им и посадила. До сих пор, когда речь шла о боевых дронах, имелось в виду противостояние людей. Весной 2021 года, возможно, началась другая история — о противостоянии машин.

Сильнейшие боевые беспилотники планеты

США лидируют в сфере производства боевых дронов. По прогнозам, в 2028 году американская армия будет иметь больше беспилотных летательных аппаратов-разведчиков, чем весь остальной мир вместе взятый. Армии других стран таким количеством дронов «в погонах» похвастаться не могут, зато на боевое дежурство способны выставить самые мощные боевые дроны на планете.

GAAS Avenger

Это беспилотник для авианосцев, модификация Predator, снятого с вооружения ВВС США в 2020. Крылья складываются, чтобы аппарат занимал меньше места и поместился на корабле.

Хотя опасен он, конечно, не этим. Грузовой отсек GAAS Avenger способен нести в себе две бомбы с лазерным прицелом, общим весом 440 кг. Кроме них, беспилотник легко перевезет еще полтонны оружия и снаряжения. «Мститель» необыкновенно быстр — разгоняется до 740 км/ч. Потолок составляет 18 км.

Heron TP

Израильский Heron, вероятно, один из самых продаваемых военных беспилотников в мире. Heron TP — средневысотный многоцелевой беспилотник большой продолжительности полета. Размах крыльев — 26 м. Потолок — 13,7 км. Длительность полета — 36 ч. Может нести на себе средства управления огнем и ударные комплексы. Heron TP видит в оптическом и инфракрасном диапазонах. Крейсерская скорость 296 км/ч, способен разогнаться до 460 км/ч.

MQ-9 Reaper

И снова американец. Один из самых мощных и известных в мире БПЛА. Это основной разведывательно-ударный беспилотный летательный аппарат армии США. Он может взлетать на высоту 14 км и находиться в воздухе до 30 часов. Крейсерская скорость — 280-310 км/ч, максимальная — до 480 км/ч. Беспилотник способен поднять в небо груз весом до 4,7 т. Оптоволоконная система AN/AAS-52 распознает и отследит цель, телекамеры прочитают номерной знак, даже находясь в 3 км от автомобиля. Время реакции на полученную от оператора команду — 1,5 с.

Вооружен Reaper противотанковой ракетой AGM-114 Hellfire, а также управляемыми бомбами GBU-12 и GBU-38. Может нести до 14 ракет Hellfire класса «воздух-земля».

Reaper ликвидировал, в частности, третьего человека в руководстве «Аль-Каиды» Мустафу Абу Язида, известного как шейх аль-Масри, Мохаммеда Эмвази (он же «Джихадист Джон»), генерала Касема Сулеймани, заместителя командующего мобилизационными силами Ирана.

Bayraktar TB2

Турецкий аппарат относится к классу тактических средневысотных БЛА с большой продолжительностью полета. Его программное обеспечение несколько превосходит подобный компонент у некоторых конкурентов, в том числе и у израильского дрона Heron.

Крейсерская скорость — 130 км/ч, максимальная — 250 км/ч. Практический потолок — 7,3 км. Длина — 6,5 м, размах крыла — 12 м. Беспилотник весит 630 кг, способен поднять до 55 кг боеприпасов. Максимальное время нахождения в воздухе — сутки.

Может нести на себе две противотанковые управляемые ракеты и корректируемые бомбы MAM-C (8 кг) и MAM-L (23 кг) с наведением по лазерному лучу, опасные для автомашин и легкой бронетехники.

СH-5 (Rainbow-5)

Новый средневысотный разведывательно-ударный беспилотник из Китая. Rainbow-5 может нести до 16 ракет класса «воздух-земля» или других высокоточных боеприпасов общей массой до 900 кг. Размах крыльев — 21 м, максимальная скорость — 400 км/ч. Без дозаправки будет держаться в воздухе 60 часов.

Taranis

Британский разведчик-штурмовик пятого поколения назван в честь кельтского бога грома. До недавнего времени детали его разработки держались в тайне. Доподлинно известны лишь масса — 3 т, длина — 11 м, размах крыльев — 10 м и то, что беспилотник оснащается технологией «Стелс», которая делает аппарат практически невидимым для ПВО противника. Максимальная скорость — сверхзвуковая, рассчитан на выполнение межконтинентальных полетов.

Yabhon United 40

Средневысотный разведывательно-ударный БПЛА разработанный в ОАЭ, может находиться в воздухе до пяти суток (120 часов). Способен нести 1 030 кг боеприпасов. Потолок — 7 км.

С-70 «Охотник»

Пока детальные характеристики российского «Охотника» засекречены. Однако известно, что его вес — около 22 т. Разработчики уверяют, что несколько «Охотников», укомплектованных ракетами «земля-воздух» Х-58, Х-35, Х-74М2 и корректируемыми авиабомбами КАБ-25, могут нанести страшный урон инфраструктуре противника.

Максимальная скорость аппарата — 920 км/ч. Боевая нагрузка — 6 т, максимальная высота полета — 18 км.

Первый полет новейшего беспилотного летательного аппарата «Охотник»

Приблизительная стоимость «Охотника» — около ₽1 млрд. Однако военные эксперты полагают, что цена сократится на 40-50% после запуска БПЛА в серию. Глава ОАК (Объединенной авиастроительной корпорации) Юрий Слюсарь заявил, что в армию серийные БПЛА начнут поступать с 2024 года.

БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

В  последние годы появилось большое количество публикаций по использованию для решения топографических задач беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), или беспилотных авиационных систем (БАС). Такой интерес в немалой степени вызван простотой их эксплуатации, экономичностью, относительно невысокой стоимостью, оперативностью и т.д. Перечисленные качества и наличие эффективных программных средств автоматической обработки материалов аэрофотосъемки (включая выбор необходимых точек) открывают возможности широкого использования программно-технических средств беспилотной авиации в практике инженерно-геодезических изысканий.

В  этом номере обзором технических средств беспилотной авиации мы открываем серию публикаций о возможностях БПЛА и опыте их использования при полевых и камеральных работах.

Д.П. ИНОЗЕМЦЕВ,руководитель проекта ООО«ПЛАЗ»,г. Санкт-Петербург

БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Часть 1. Обзор технических средств

многократного использования, а созданная на его основе радиоуправляемая мишень использовалась в королевском флоте Великобритании до 1943 года.

На несколько десятков лет опередили свое время исследования немецких ученых, давших миру в 1940-х годах реактивный двигатель и крылатую ракету «Фау-1» как первый применявшийся в реальных боевых действиях беспилотный летательный аппарат.

В СССР в 1930–1940 годы авиаконструктором Никитиным был разработан торпедоносец-планер типа «летающее крыло», а к началу 40-х был подготовлен проект беспилотной летающей торпеды с дальностью полета от 100 километров и выше, однако в реальные конструкции эти разработки не превратились.

После окончания Великой Отечественной войны интерес к БПЛА существенно возрос, а начиная с 1960-х годов отмечается их широкое внедрение для решения задач невоенного характера.

1.1849 год–начало ХХ века — попытки и экспериментальные опыты по созданию БПЛА, формирование теоретических основ аэродинамики, теории полета и расчета самолета в работах ученых.

2.Начало ХХ века — 1945 год — разработка БПЛА военного назначения (самолетов-снарядов с небольшой дальностью и продолжительностью полета).

3.1945–1960 годы — период расширения классификации БПЛА по назначению и создание их преимущественно для разведывательных операций.

4.1960 годы — наши дни — расширение классификации и усовершенствование БПЛА, начало массового использования для решения задач невоенного характера.

Общеизвестно, что аэрофотосъемка, как вид дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), — это наиболее производительный метод сбора пространственной информации, основа для создания топографических планов и карт, создания трехмерных моделей рельефа и местности. Аэрофотосъемка выполняется как с пилотируемых летательных аппаратов — самолетов, дирижаблей мотодельтапланов и аэростатов, так и с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Беспилотные летательные аппараты, как и пилотируемые, бывают самолетного, а также вертолетного типа (вертолеты и мультикоптеры — летательные аппараты с четырьмя и более роторами с несущими винтами). В настоящее время в России не существует общепринятой классификации БПЛА самолетного типа. Missiles.

Микро- и мини-БПЛА ближнего радиуса действия. Класс миниатюрных сверхлегких и легких аппаратов и комплексов на их основе с взлетной массой до 5 килограммов начал появляться в России относительно недавно, но уже довольно

широко представлен. Такие БПЛА предназначены для индивидуального оперативного использования на коротких дальностях на удалении до 25–40 километров. Они просты в эксплуатации и транспортировке, вы полняются складными и позиционируются как «носимые», запуск осуществляется, с помощью катапульты или с руки. Сюда относятся : Geoscan 101, Geoscan 201, 101ZALA 421-11, ZALA 421-08, ZALA 421-12, Т23 «Элерон», Т25, «Элерон-3», «Гамаюн-3», «Иркут-2М», «Истра-10»,

«БРАТ», «Локон», «Инспектор 101», «Инспектор 201», «Инспектор 301» и др.

Легкие БПЛА малого радиусадействия. К этому классу относятся несколько более крупные аппараты — взлетной массой от 5 до 50 килограммов. Дальность их действия — в пределах 10–120 километров.

Среди них: Geoscan 300, «ГрАНТ», ZALA 421-04, Орлан-10, ПтероСМ, ПтероЕ5, Т10, «Эле рон-10», «Гамаюн-10», «Иркут-10»,

Т92 «Лотос», Т90 (Т90-11), Т21, Т24, «Типчак» БПЛА-05, БПЛА-07, БПЛА-08.

Легкие БПЛА среднего радиуса действия. Ряд отечественных образцов можно отнести к этому классу БПЛА. Их масса варьируется в пределах 50–100 килограммов. К ним относится: Т92М «Чибис», ZALA 421-09,

«Дозор-2», «Дозор-4», «Пчела-1Т».

Средние БПЛА. Взлетная масса средних БПЛА лежит в диапазоне от 100 до 300 килограммов. Они предназначены для применения на дальностях 150–1000 километров. В этом классе: М850 «Астра», «Бином», Ла-225 «Комар», Т04, Е22М «Берта», «Беркут», «Иркут-200».

Среднетяжелые БПЛА. Этот класс имеют схожую с БПЛА предыдущего класса дальность применения, но обладают несколько большей взлетной массой — от 300 до 500 килограммов.

К этому классу следует отнести: «Колибри», «Данэм», «Дань-Барук», «Аист» («Юлия»), «Дозор-3».

Тяжелые БПЛА среднего радиуса действия. Данный класс включает БПЛА полетной массой от 500 и более килограммов, предназначены для применения на средних дальностях 70–300 километров. В классе тяжлых следующие: Ту-243 «Рейс-Д», Ту-300, «Иркут-850», «Нарт» (А-03).

Тяжелые БПЛА большой продолжительности полета. Достаточно востребованная за рубежом категория беспилотных аппаратов, к которой относятся американские БПЛА Predator, Reaper, GlobalHawk, израильские Heron, Heron TP. В России образцы практически отсутствуют: «Зонд-3M», «Зонд-2», «Зонд-1», беспилотные авиационные системы Сухого («БасС»), в рамках которой создается роботизированный авиационный комплекс (РАК).

Беспилотные боевые самолеты (ББС). В настоящее время в мире активно ведутся работы по созданию перспективных БПЛА, имеющих возможность нести на борту оружие и предназначенных для ударов по наземным и надводным стационарным и подвижным целям в условиях сильного противодействия сил ПВО противника. Они характеризуются дальностью действия около 1500 километров и массой от 1500 килограммов.

На практике для аэрофотосъемки, как правило, применяются БПЛА весом до 10–15 килограммов (микро-, мини-БПЛА и легкие БПЛА). Это связано с тем, что при увеличении взлетного веса БПЛА растет сложность его разработки и, cоответственно, стоимость, но снижается надежность и безопасность эксплуатации. Дело в том, что при посадке БПЛА выделяется энергия E = mv2 / 2, а чем больше масса аппарата m, тем больше его посадочная скорость v, то есть выделяемая при посадке энергия очень быстро растет с ростом массы. А эта энергия может повредить как сам БПЛА, так и находящееся на земле имущество.

Беспилотный вертолет и мультикоптер лишены этого недостатка. Теоретически, такой аппарат можно посадить со сколь угодно малой скоростью сближения с Землей. Однако беспилотные вертолеты слишком дороги, а коптеры пока не способны летать на большие расстояния, и применяются только для съемки локальных объектов (отдельных зданий и сооружений).

Превосходством БПЛА перед пилотируемыми воздушными судами является, прежде всего, стоимость производства работ, а также значительное уменьшение количества регламентных операций. Само отсутствие человека на борту самолета значительно упрощает подготовительные мероприятия для проведения аэрофотосъемочных работ.

Во-первых, не нужен аэродром, даже самый примитивный. Беспилотные летательные аппараты запускаются или с руки, или с помощью специального взлетного устройства — катапульты.

Во-вторых, особенно при использовании электрической двигательной схемы, отсутствует необходимость в квалифицированной технической помощи для обслуживания летательного аппарата, не так сложны мероприятия по обеспечению безопасности на объекте работ.

В-третьих, отсутствует или намного увеличен межрегламентный период эксплуатации БПЛА по сравнению с пилотируемым воздушным судном.

Данное обстоятельство имеет большое значение при эксплуатации аэрофотосъемочного комплекса в удаленных районах нашей страны. Как правило, полевой сезон аэрофотосъемочных работ короток, каждый погожий день необходимо использовать для производства съемки.

две основные схемы компоновки БПЛА: классическая (по схеме «фюзеляж+крылья+хвост»), к которой относится, например БПЛА «Орлан-10», Mavinci SIRIUS (рис. 1) и др., и «летающее крыло», к которой относятся Geoscan101 (рис. 2), Gatewing X100, Trimble UX5 и др.

Основными частями беспилотного аэрофотосъемочного комплекса являются: корпус, двигатель, бортовая система управления (автопилот), наземная система управления (НСУ) и аэрофотосъемочное оборудование.

Корпус БПЛА изготавливают излегкого пластика (например, углепластика или кевлара), чтобы защитить дорогостоящую фотоаппаратуру и средства управления и навигации, а его крылья — из пластика или экструдированного пенополистирола (EPP). Этот материал легок, достаточно прочен и не ломается при ударе. Деформированную деталь из ЕРР зачастую можно восстановить подручными средствами.

Легкий БПЛА с посадкой на парашюте может выдержать несколько сотен полетов без ремонта, который, как правило, включает замену крыльев, элементов фюзеляжа и др. Производители стараются удешевить части корпуса, подверженные износу, чтобы расходы пользователя на поддержа-БПЛА в рабочем состоянии были минимальными.

Надо отметить, что наиболее дорогостоящие элементы аэрофотосъемочного комплекса, наземная система управления, авионика, программное обеспечение, — вообще не подвержены износу.

Силовая установка БПЛА можетбыть бензиновой или электрической. Причем, бензиновый двигатель обеспечит намного более продолжительный полет, так как в бензине, в расчете на килограмм, запасено в 10–15 раз больше энергии, чем мож-но сохранить в самом лучшем аккумуляторе. Однако такая силовая установка сложна, менее надежна и требует значительного времени для подготовки БПЛА к старту. Кроме того, беспилотный летательный аппарат с бензиновым двигателем крайне сложно перевозить к месту работ на самолете. Наконец, он требует от оператора высокой квалификации. Поэтому бензиновый БПЛА имеет смысл применять только в тех случаях, когда необходима очень большая продолжительность полета — для непрерывного мониторинга, для обследования особо удаленных объектов.

Электрическая двигательная установка, напротив, очень нетребовательна к уровню квалификации обслу-живающего персонала. Современные аккумуляторные батареи могут обеспечить длительность непрерывного полета свыше четырех часов. Обслуживание электрического двигателя совсем несложно. Преимущественно это только защита от влаги и грязи, а также проверка напряжения бортовой сети, что осуществляется с наземной системы управления. Зарядка аккумуляторов производится от бортовой сети сопровождающего автомобиля или от автономного электрогенератора. Бесколлекторный электрический двигатель БПЛА практически не изнашивается.

Автопилот —с инерциальной системой (рис. 3) — наиболее важный элемент управления БПЛА.

Автопилот весит всего 20–30 граммов. Но это очень сложное изделие. В автопилоте, кроме мощного процессора, установлено множество датчиков — трехосевые гироскоп и акселерометр (а иногда и магнитометр), ГЛО-НАСС/GPS-приемник, датчик давления, датчик воздушной скорости. С этими приборами беспилотный летательный аппарат сможет летать строго по заданному курсу.

В БПЛА имеется радиомодем, необходимый для загрузки полетного задания, передачи в наземную систему управления телеметрических данных о полете и текущем местоположении на участке работ.

Наземная  система  управления

(НСУ) —это планшетный компьютерили ноутбук, оснащенный модемом для связи с БПЛА. Важная часть НСУ — программное обеспечение для планирования полетного задания и отображения хода его выполнения.

Как правило, полетное задание составляется автоматически, по заданному контуру площадного объекта или узловым точкам линейного объекта. Кроме того, существует возможность проектирования полетных маршрутов, исходя из необходимой высоты полета и требуемого разрешения фотоснимков на местности. Для автоматического выдерживания заданной высоты полета есть возможность учесть в полетном задании цифровую модель местности в распространенных форматах.

Во время полета на картографической подложке монитора НСУ отображается положение БПЛА и контуры снимаемых фотографий. Оператор имеет возможность во время выполнения полета оперативно перенацелить БПЛА на другой район посадки и даже оперативно посадить беспилотник с «красной» кнопки наземной системы управления. По команде с НСУ могут быть запланированы и другие вспомогательные операции, например — выброс парашюта.

Кроме обеспечения навигации и обеспечения полета автопилот должен управлять фотоаппаратом, чтобы получать снимки с заданным межкадровым интервалом (как только БПЛА пролетит нужное расстояние от предыдущего центра фотографирования). Если заранее рассчитанный межкадровый интервал не выдерживается стабильно, приходится настраивать время срабатывания затвора с таким расчетом, чтобы даже при попутном ветре продольное перекрытие было достаточным.

Автопилот должен регистрировать координаты центров фотографирования геодезического спутникового приемника ГЛОНАСС/GPS, чтобы программа автоматической обработки снимков смогла построить модель быстро и привязать ее к местности. Требуемая точность определения координат центров фотографирования зависит от технического задания к выполнению аэрофотосъемочных работ.

Аэрофотосъемочное оборудование на БПЛА устанавливается в зависимости от его класса и цели использования.

На микро- и мини-БПЛА устанавливаются компактные цифровые фотокамеры, комплектуемые сменными объективами с постоянным фокусным расстоянием (без трансфокатора или zoom-устройства) весом 300–500 граммов. В качестве таких камер в настоящее время используются фотоаппараты SONY NEX-7

с   матрицей 24,3 МП, CANON600D  матрицей 18,5 МП и подобные им. Управление срабатыванием затвора и передача сигнала от затвора в спутниковый приемник производится с помощью штатных или незначительно доработанных электрических разъемов фотоаппарата.

На легкие БПЛА малого радиуса действия устанавливаются зеркальные фотокамеры с большим размером светочувствительного элемента, например CanonEOS5D(размер сенсора 36×24 мм) , NikonD800 (матрица 36,8 МП (размер сенсора 35,9×24 мм)), Pentax645D(CCD-сенсор 44×33 мм, матрица 40 МП) и им подобные, весом 1,0–1,5 килограмма.

Рис. 4. Схема размещения аэроснимков (голубые прямоугольники с подписями номеров)

Согласно требованиям документа «Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов» ГКИНП-09-32-80 носитель аэрофотосъемочной аппаратуры должен предельно точно следовать проектному положению маршрутов аэрофотосъемки, выдерживать заданный эшелон (высоту фотографирования), обеспечивать требования по соблюдению предельных отклонений по углам ориентирования фотокамеры — наклон, крен, тангаж. Кроме того, навигационная аппаратура должна обеспечивать точное время срабатывания фотозатвора и определять координаты центров фотографирования.

Выше указывалась аппаратура, интегрированная в автопилот: это микробарометр, датчик воздушной скорости, инерциальная система, навигационная спутниковая аппаратура. По проведен-ным испытаниям (в частности, БПЛА Geoscan101) были установлены следующие отклонения реальных параметров съемки от заданных:

•    уклонения БПЛА от оси маршрута — в диапазоне 5–10 метров;

•    уклонения высот фотографирования — в диапазоне 5–10 метров;

•    колебание высот фотографирования смежных снимков — не более

Возникающие в полете «елочки» (развороты снимков в горизонтальной плоскости) обрабатываются автоматизированной системой фотограмметрической обработки без заметных негативных последствий.

Фотоаппаратура, устанавливаемая на БПЛА, позволяет получить цифровые изображения местности с разрешением лучше 3 сантиметров на один пиксель. Применение коротко-, средне-, и длиннофокусных фотообъективов определяется ха-рактером получаемых готовых мате-риалов: будь это модель рельефа или ортофотоплан. Все расчеты производятся так же, как и в «большой» аэрофотосъемке.

Применение двухчастотной ГЛО-НАСС/GPSспутниковой геодезической системы для определения координат центров снимков позволяет в процессе постобработки получить координаты центров фотографирования с точностью лучше 5 сантиметров, а применение метода PPP(PrecisePointPositioning) — позволяет определять координаты центров снимков без использования базовых станций или на значительном удалении от них.

Конечная обработка материалов аэрофотосъемки может служить объективным критерием оценки качества выполненной работы. Для иллюстрации можно рассмотреть данные об оценке точности фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки с БПЛА, выполненной в ПО «PhotoScan» (производства фирмы Agisoſt, г. СанктПетербург) по контрольным точкам (табл. 2).

В мире, а в последнее время и в России, беспилотные летательные аппараты применяются в геодезических изысканиях при строительстве, для составления кадастровых планов промышленных объектов, транспортной инфраструктуры, поселков, дачных массивов, в маркшейдерском деле для определения объемов горных выработок и отвалов, при учете движения сыпучих грузов в карьерах, портах, горнообогатительных комбинатах, для создания карт, планов и 3D-моделей городов и предприятий.

Беспилотники применяются при мониторинге линий электропередач (определение зарастания, провисания проводов, деформации опор, повреждений изоляторов и проводов), трубопроводов (выявление врезок, незаконных построек, зарастания), дорог (выявление деформации насыпи, дефектов полотна), для мониторинга госграницы, особо охраняемых объектов, зон аэропортов (выявление изменений, выявление незаконных построек), акваторий портов и др.

Эти аппараты также применяются для обнаружения лесных пожаров, при ликвидации чрезвычайных ситуаций, отслеживании нарушителей ПДД, для проводки судов во льдах. Используют их и в потребительском секторе — для съемки спортивных соревнований, рекламных роликов, съемки для создания карт и 3D-моделей личных владений.

1. Павлушенко М., Евстафьев Г., Макаренко И. БПЛА: история, применение, угроза распространения и перспективы развития. М., «Права человека», 2005.

3. Цепляева Т.П., Морозова О.В. Этапы развития беспилотных летательных аппаратов. М., «Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии», № 42, 2009.

4. Сайт www.Missiles.ru.

5. Сайт www.mavinci.de.

6. Сайт www.geoscan.aero.

7. Сайт www.micropilot.com.

Задачи разведывательных дронов

Сегодня разведка остается основной задачей беспилотников. Вершиной развития концепции аппаратов времен Холодной войны стал американский стратегический разведывательный дрон RQ-4 Global Hawk. Взлетный вес базовой версии RQ-4A, которая может провести 36 часов в воздухе, составляет 12,1 тонны. В состав комплекса входит летательный аппарат с различными датчиками и наземный сегмент с оборудованием связи, а также оборудованием запуска и системой управления. БПЛА несет радар, инфракрасный и оптический датчики. Полученные данные могут передаваться на землю в режиме реального времени через спутниковый канал или в пределах прямой видимости. Для навигации БПЛА используется инерциальная система с поправками по GPS. Эти аппараты американцы используют, в частности, для полетов у российских границ над Черным морем.

Стратегический разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk

Также для разведки применяют средневысотные дроны большой продолжительности полета (MALE, Medium Altitude, Long Endurance), которые летают на высоте до 9000 метров. К этому классу аппаратов относится российский БПЛА «Орион» с двигателем внутреннего сгорания, который способен нести 250 килограммов боевой нагрузки. «Орион» можно оснастить оптико-электронной системой, аппаратурой радиотехнической разведки, радиолокационной системой или оборудованием для аэрофотосъемки.

Взлетная масса MALE-дронов может составлять больше одной тонны, что требует подготовленной инфраструктуры для их эксплуатации. Более компактные модели, вроде российского беспилотника «Орлан-10», расчет из нескольких человек способен запустить с помощью катапульты. Радиус действия дрона составляет 120 километров. «Орлан» используют не только для разведки и корректировки артиллерийского огня. Также дрон способен подсвечивать цели для корректируемых артиллерийских снарядов «Краснополь», а в составе комплекса радиоэлектронной борьбы «Леер-3» дрон может блокировать работу устройств в определенных диапазонах. Для запуска малых разведывательных БПЛА достаточно одного человека. Например, американский дрон RQ-11 Raven, который весит 1,7 килограмма, обеспечивает разведку в радиусе 10 километров. Компактный аппарат получил электродвигатель, позволяющий летать с минимальным уровнем шума.

Разведывательный дрон «Орлан-10»

Позже развитие электроники позволило создать миниатюрные квадрокоптеры, которые также используют для разведки. Компактность таких БПЛА позволяет операторам наблюдать за противником в укрытиях.

— Давайте зададимся вопросом: что же такое беспилотник и чем он ценен? Первая ассоциация, возникающая, когда люди говорят о беспилотнике, — это те дроны, которые детям дарят на Новый год, чтобы с ними поиграть.

Другая ассоциация: беспилотник — это то, с чего можно снять закат над Петербургом и Москвой. Или сделать красивые фотографии из путешествия. На самом деле всё значительно сложнее и интереснее.

Мы в нашей компании рассматриваем беспилотник как очень большое количество компонентов. Самый первый — это носитель беспилотного воздушного судна, который как раз и вызывает основные ассоциации.

Беспилотники бывают нескольких типов: , самолетного и гибридного типа. Они используются для очень большого спектра задач, каждый беспилотник нужен для чего-то определенного. К примеру, беспилотники мультироторного типа обычно используют, чтобы снять какие-то точечные объекты. Самолетный тип используется в том случае, если мы должны снять большую территорию — например, новый лицензионный участок нашей компании. Гибридный тип объединяет преимущества самолетных и мультироторных аппаратов, его тоже используют для определенных типов работ.

Характеристики многих БПЛА — военная тайна

Достоверно известно только о тех БПЛА, испытания которых проводились официально. Информация о других засекречена. Как на самом деле показывают себя в воздухе секретные машины, пока никто, кроме самих разработчиков, не знает.

К примеру, Китай не ведет сейчас никаких вялотекущих или гибридных войн и не демонстрирует свои возможности в этой сфере, однако в будущем он способен серьезно изменить характер боевых действий. Пока же об истинных успехах большинства китайских БПЛА можно судить только по данным разведки или на примере тех немногих моделей, которые поставляются на экспорт. По опубликованным параметрам, китайские дроны — идеальные машины. Правда, как и многое в Китае, они созданы «по мотивам» западных разработок.

В частности, на экспорт поставляются дешевые аналоги американских MQ-1 Predator MQ-9 Reaper — разведывательно-ударные CH-4. При цене вдвое ниже американских прототипов покупателями CH-4A/B стали Алжир, Иордания, Ирак, Пакистан, Туркменистан, Мьянма, ОАЭ и Саудовская Аравия.

Сделано в России

На сегодня Россия может похвастать почти всеми типами беспилотников собственного производства: у нас создаются и разведывательные, и ударные, и тактические, и оперативно-тактические дроны. Все они принимают активное участие в специальной военной операции на Украине.

Как утверждает бывший вице-премьер Юрий Борисов, на Украине российские беспилотники проявили себя достаточно хорошо — в частности, принесли немало пользы для разведки и наведения артиллерии. По мнению чиновника, отечественные БПЛА по своим качествам не уступают ни западным, ни турецким.

Одним из самых общепризнанно удачных российских беспилотников считается «Форпост». На Украине российские войска используют его в том числе для уничтожения боевых позиций противника. В основе этого БПЛА — проект израильского беспилотника Searcher MkII, контракт на сборку которого в России с израильской компанией IAI был заключен в 2011 году. В 2019-м Минобороны представило модернизированный «Форпост-Р», имеющий взлетную массу 500 килограммов и высоту полета до шести километров. В воздухе летательный аппарат способен находиться до 18 часов.

«Форпост-Р» отличается широким использованием российских комплектующих — в частности, отечественного силового двигателя АПД-85. Однако главной особенностью этого дрона стало наличие ударного вооружения — двух авиационных бомб или пары управляемых ракет. Такой арсенал позволяет использовать его для нанесения точных и разрушительных ударов по военной инфраструктуре противника.

Создание еще одного российского беспилотника «Орион» началось в том же 2011 году. Новый БПЛА оказался вдвое тяжелее и габаритнее израильского Searcher MkII. Первый полет «Орион» совершил в 2016 году, а уже через три года начал применяться в Сирии. Солидная масса дрона позволяет ему переносить значительно больше оружия, чем «Форпосту-Р». В качестве вооружения на «Орионе» могут применяться корректируемые бомбы, управляемые планирующие бомбы, свободнопадающие бомбы и управляемые ракеты.

«Орион» оснащен оптико-электронной системой, цифровой аппаратурой аэрофотосъемки высокого разрешения, многофункциональной радиолокационной системой и средствами радиотехнической разведки. Известно, что с высоты четыре-пять километров этот БПЛА способен при помощи корректируемых снарядов уничтожать цели с отклонением не более одного метра. Его зарубежными аналогами считаются турецкий Bayraktar TB2 и американский MQ-1C Grey Eagle.

Еще один известный российский беспилотник — «Орлан-10». Он имеет взлетную массу всего 14 килограммов, включая 5 килограммов полезной нагрузки. Отличительными особенностями «Орлана-10» считаются большая продолжительность полета — 16 часов — и невысокая цена. Обычно этот беспилотник используется для сопровождения техники с целью выявления засад, наведения артиллерии и воздушной разведки. Всего выпущено более тысячи единиц «Орлана-10», что делает его одним из самых массовых БПЛА в российских вооруженных силах.

Одним из перспективных направлений развития военной беспилотной авиации является разработка барражирующих боеприпасов, известных как дроны-камикадзе. Подобные аппараты способны находиться в воздухе продолжительное время, ожидая цель и подходящих для удара по ней условий.

Новейшим словом в военной беспилотной авиации считается разработка дронов-камикадзе

По сути, такие БПЛА являются барражирующими боеприпасами — дальними потомками «летающих бомб», о которых мечтали инженеры времен Второй мировой. Они немало удивились бы, узнав, что современные дроны-камикадзе могут надолго зависать в воздухе, пока цель не войдет в ареал их действия, а условия для удара по ней не станут оптимальными.

Самый известный российский БПЛА этого типа — «Куб-БЛА», впервые представленный широкой общественности в 2019 году на выставке International Defence Exhibition (IDEX) в Абу-Даби. Малоразмерный беспилотник запускается при помощи катапульты и развивает скорость до 130 километров в час. После этого он может находиться в воздухе до получаса, перенося груз массой до трех килограммов. Как заявляют в «Ростехе», эти дроны-камикадзе уже успешно показали себя в ходе спецоперации на Украине: они достаточно быстры, бесшумны, просты в применении, способны преодолевать десятки километров и обладают высокой точностью.

Помимо малых и средних БПЛА, на вооружении российской армии есть и тяжелые боевые дроны. Один из первых — разведывательно-ударный беспилотный летательный аппарат большой продолжительности полета «Альтиус» — начал разрабатываться в 2011 году, впервые поднялся в воздух в 2016-м, а еще через пять лет успешно прошел государственные испытания. Тогда же Минобороны заказало первую партию этих беспилотников.

Внешне «Альтиус» напоминает «Орион», но тяжелее его в пять раз. Планер аппарата практически полностью изготовлен из композитных материалов, что снижает его заметность для радиолокационных станций вероятного противника. Большие габариты позволили оснастить БПЛА сложным бортовым оборудованием — прежде всего станцией оптической видовой разведки с оптико-электронной системой и РЛС бокового обзора с активной фазированной антенной решеткой (АФАР).

может находиться в воздухе БПЛА «Альтиус»

Крейсерская скорость «Альтиуса» — 150-250 километров в час, максимальная высота полета — 12 километров, полезная нагрузка — 1000 килограммов, дальность полета — до 10 тысяч километров. По словам Юрия Борисова, в будущем «Альтиус» оборудуют противокорабельными ракетами. Это позволит вести бои в прибрежной зоне без привлечения флота.

«Они способны ждать своей добычи в определенном районе. Это не палочка-выручалочка, но средство, которое может вести разведку и выполнять боевые задачи в своей зоне, точно и эффективно уничтожать цели. Естественно, дроны получат систему наведения. Вот преимущества этого вооружения», — описывает оружие экс-начальник зенитных ракетных войск командования специального назначения ВВС РФ Сергей Хатылев.

Как и для чего применяют эту технологию

— Мы выделили более 80 сценариев применения беспилотников. Это контроль эксплуатации инфраструктуры, мониторинг капитального строительства, съемка местности для обновления , воздушное лазерное сканирование, геофизические съемки, доставка проб нефти, съемка , контроль законсервированных скважин и многие другие сценарии.

Отдельно хочется рассказать о мониторинге инфраструктуры с помощью беспилотников — на сегодняшний день более 70 % трубопроводов в «Газпром нефти» контролируются с помощью беспилотников, что помогает идентифицировать разливы нефти. Если это случается, мы максимально оперативно устраняем разлив и беспилотники здесь являются основными помощниками. Также мониторинг помогает фиксировать отклонения и прогнозировать нарушения, что делает систему максимально устойчивой.

Есть еще дроншеринг, который работает по аналогии с каршерингом. Вы можете взять любой беспилотник, который находится рядом с вами, если нужно выполнить авиационные работы. С помощью специальной системы вы заполняете заявку и выполняете полеты. Пока это работает только для «Газпром нефти» и дочерних компаний, но в перспективе возможно расширение задач системы.

Преимущества и недостатки беспилотников

Беспилотные летательные аппараты помогают специалистам инспектировать, контролировать, мониторить, замещают людей в опасной для здоровья и жизни деятельности.

По сравнению с пилотируемыми летательными аппаратами, у дронов есть существенные преимущества:

• они мобильны, способны выполнять работу на сверхмалых высотах, практически в любую погоду, даже при низкой облачности;
• их перемещают наземным транспортом или регулярным авиарейсом;
• квадрокоптеры позволяют потребителям самостоятельно выполнять любую работу;
• разработка и эксплуатация беспилотников обходится дешевле пилотируемых аппаратов.

К недостаткам БПЛА относят сложность пилотирования: управлять ими, за исключением простейших моделей, удастся только специалисту.

Важно! Поиск беспилотников после приземления доставляет владельцам определенные сложности, ведь при низком заряде батареи аппарат выдает некорректные геолокационные данные.

Многие модели чувствительны к ветру из-за малого веса. Для подъема на большую высоту требуется разрешение органа управления воздушным движением.

Как используют ударные дроны

Большинство разведывательных беспилотников способны выполнять ударные функции. Упомянутый «Орион» способен нести корректируемые и управляемые бомбы, а также ракеты класса «воздух-воздух», позволяющие поражать воздушные цели. В арсенал турецкого беспилотника Bayraktar TB2 аналогичного класса также входят управляемые бомбы, которые дополняют противотанковые ракеты UMTAS. Высокоточное оружие позволяет дрону атаковать цели с большого расстояния, что снижает риск попадания БПЛА в зону действия систем ПВО противника.

Также в конструкции дронов используют технологии малозаметности, которые дают возможность тяжелым БПЛА преодолевать противовоздушную оборону противника. В США разработали дрон RQ-180, выполненный по схеме «летающее крыло», а в России создали С-70 «Охотник». В 2021 году состоялась выкатка С-70 с плоским соплом, снижающим радиолокационную заметность аппарата. «Охотник», который будет вооружен бомбами и ракетами, может стать ведомым истребителя пятого поколения Су-57.

Опыт конфликтов последних лет показал, что малоразмерные дроны, незаметные для большинства систем ПВО и которые сложно обнаружить визуально, также могут эффективно поражать цели. Коммерческие квадрокоптеры, которые изначально не предназначены для нанесения ударов, оснащают устройствами для сброса ручных гранат или гранатометных выстрелов. Это превращает дрон в доступное средство поражения целей в укрытиях. В декабре появилось видео сброса ручной гранаты с дрона. Оператор беспилотника отправил боеприпас в вентиляционную трубу подземного укрытия противника. В ноябре на выставке «Аэронет-2035» представили гексакоптер «Барражирующий Камикадзе», который оснастят штатной системой для сброса шести ручных гранат Ф-1. Кроме того квадрокоптеры применяют для перехвата дронов противника. В том же месяце таран беспилотника другим аппаратом в ходе специальной военной операции показали на видео.

Беспилотники с неподвижным крылом

Беспилотные летательные аппараты с неподвижным крылом полностью отличаются по конструкции от аппаратов с несколькими роторами. Для полета, и создания подъемной силы они используют «крыло», как его используют обычные самолеты. Эти беспилотники не могут зависать на месте в воздухе, борясь с гравитацией. Вместо этого они могут двигаться вперед по заданному курсу идо тех пор, пока позволяет их источник энергии.

Беспилотник с неподвижным крылом «Phoenix 2» компании Sentera

Большинство беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом имеют среднее время полета в пару часов. Дроны с газовым двигателем могут летать до 16 часов и выше. Благодаря более высокому времени полета и топливной экономичности беспилотные летательные аппараты с неподвижным крылом идеально подходят для дальних операций (будь то картографирование или наблюдение). Но они не могут быть использованы для аэрофотосъемки, где беспилотник должен оставаться неподвижным в воздухе в течение определенного периода времени.

Беспилотник с неподвижным крылом компании FeiyuTech

Другими недостатками беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом являются более высокие затраты на обучение персонала навыкам управления, необходимым для полета. Не так-то просто поднять в воздух беспилотник с неподвижным крылом. Чтобы запустить и поднять беспилотник с неподвижным крылом в воздух, требуется либо специальная «взлетная полоса», либо пусковая установка в виде катапульты. Чтобы благополучно посадить аппарат обратно на землю, также потребуется взлетно-посадочная полоса, парашют или сеть.

Однороторный дрон – беспилотный вертолет

Однороторные дроны очень похожи по конструкции и на настоящие вертолеты. В отличие от многороторного дрона, у одноготорного дрона есть один большой ведущий винт плюс небольшой по размеру винт на хвосте, чтобы контролировать курс. Однороторные дроны гораздо эффективнее, чем многороторные версии. Они имеют более высокое время полета и могут даже приводиться в действие двигателями внутреннего сгорания.

В аэродинамике, чем меньше число винтов, тем меньше общее вращение объекта. И это главная причина, почему квадрокоптеры (4 винта) более стабильны, чем октоптеры (8 винтов). В этом смысле однороторные дроны гораздо эффективнее многороторных дронов.

Беспилотный вертолет компании Airbus VSR700 с дизельным двигателем

Но есть и недостатки у однороторных дронов. Эти машины из-за более сложной конструкции имеют высокую стоимость и эксплуатационные затраты. Также они требуют специальной подготовки персонала для управления. Большие размеры лопастей несущего винта представляют опасность. Были зафиксированы несчастные случаи нанесения смертельных травм винтом радиоуправляемого вертолета. К примеру, многороторные дроны, ещё никогда не участвовали в смертельных авариях, хотя шрам на теле человека от винта многороторного дрона получить вполне вероятно.

Беспилотный вертолет компании Veronte Helicopter