Новые технологии информационно- организационного процесса

Теория и практика БПЛА, или как я учился в Школе дронов МАИ

Время на прочтение
17 мин

Собственно, факт изучения и эксплуатации беспилотников в стенах МАИ не является секретом – было бы странно, если бы этим не занимались в подобном вузе. Изучение БПЛА различных видов и различного назначения присутствуют практически во всех образовательных программах учреждения, а в корпусе №24 на шестом этаже находятся мастерские Школы дронов, где «сумрачный маёвский гений» собирает невиданные раньше беспилотные аппараты.

За постпандемийным валом работы и прочими заботами всё недосуг было зайти познакомиться, но вот – ура – наконец-то выпадает свободная неделя, и для себя я решаю потратить ее на знакомство с беспилотной авиацией.

Бэкграунд по беспилотникам перед курсами у меня был околонулевой, только лишь летом, вновь заинтересовавшись темой, разобрался в нюансах регистрации БЛА в России и получения разрешения на полеты – и изложил в этой статье.

Я записался на двухдневный курс «Оператор дрона», он предполагает минимум теории и максимум летной практики. Это значит, что упор делается на полеты в симуляторе и реальные полеты. Цель заключалась именно в этом – максимально полетать на разных штуках, а потом, если повезет, посмотреть на сборочные мастерские.

После регистрации на курс со мной связались организаторы, подтвердили мое участие и сообщили, что в понедельник утром необходимо подойти на КПП-7 института.

День первый. Введение в дроны

Обучение начинается с брифинга: классификация дронов в общем виде, механика движения, основы управления.

Какие дроны вообще бывают? Если подразделять БПЛА по внешнему виду, то они бывают: самолетного типа, то есть с крылом, создающим подъемную силу, также бывают мультикоптерные (мультироторные) системы, построенные на схеме из двух и более винтов, еще есть беспилотные аэростаты и различные гибридные системы, наподобие конвертопланов. План обучения в Школе строится преимущественно вокруг мультироторных систем, если еще точнее — в основном с квадрокоптерами, то есть с аппаратами, имеющими винтомоторную группу (ВМГ) из четырех винтов.

Виды роторных дронов

Принцип управления движением коптера прост — вращение пропеллеров создает тягу, с помощью которой управляется высота. Чем быстрее вращение пропеллеров, тем с большей скоростью машина набирает высоту. Вращение пропеллеров называется «газ» или «обороты». Обычно газ измеряется в процентах, где 0 — это полное отсутствие вращения, а 100 — максимальная загрузка моторов. Важное понятие здесь – это «газ висения», или тот уровень оборотов, при котором коптер зависает в воздухе, не набирая и не теряя высоту.

Движение по горизонтали и повороты достигаются изменением скорости вращения одного или двух винтов через пульт управления — ускоряя два расположенных рядом винта, оператор наклоняет машину и заставляет лететь в направлении, противоположном этим двум винтам.

Что касается разворотов вокруг своей оси, то тут механика следующая – все пропеллеры крутятся в противоположных направлениях, и вращение каждого винта создает реактивный крутящий момент, который старается повернуть дрон в сторону, противоположную вращению винта. В квадрокоптерах этот крутящий момент каждого из винтов уравновешивается другим. Всего в квадрокоптере два винта вращаются по часовой стрелке и два против. Но если увеличить обороты пары, вращающейся по часовой стрелке, и в равной мере уменьшить обороты у другой пары, нескомпенсированный реактивный момент вызовет вращение машины вокруг своей вертикальной оси.

В управлении есть несколько основных понятий для совершения полета:

Throttle (см. рисунок ниже) – это общий газ, с помощью движения левого стика вверх происходит увеличение оборотов пропеллеров, движение вниз уменьшает их. Соответственно изменению тяги происходит управление по высоте – при увеличении оборотов машина идет вверх, при уменьшении – вниз.

Yaw – это рысканье или вращение в горизонтальной плоскости. Отклонением левого стика влево оператор добивается поворота налево, отклонением левого стика вправо — поворота направо.

Pitch — это наклон дрона вперед или назад (тангаж). Тангаж определяет движение коптера вперед или назад. Поднятие правого стика на пульте вверх – и коптер летит вперед, опускание вниз — он летит назад.

Roll – это крен, движение вправо-влево по горизонтали. Управляется отклонением правого стика на пульте влево и вправо соответственно.

Пульт собственной персоной для лучшего понимания принципов управления. Фото с выезда на полигон в четвертый день обучения.

Общий газ, тангаж, рысканье и крен – из этих четырех вещей складывается управление квадрокоптером.

После короткого введения нас приглашают на симулятор. Похоже это на компьютерную игру: программа симулятора устанавливается на ноутбук, выбирается трасса полета, летательный аппарат, а курсант, управляя машиной на экране с помощью пульта, должен за минимальное время пройти все контрольные точки, не разбив при этом машину. С помощью таких симуляторов проводят первоначальную подготовку пилотов для дрон-рейсинга – гонок на FPV-беспилотниках.

На компьютере я летаю именно на квадрокоптере. Симулятор точно воспроизводит реальные характеристики пилотируемой модели. Также присутствует разрушаемость коптера – ударившись винтом о твердый предмет, программа имитирует повреждение пропеллера, и летные характеристики ухудшаются. При успешном прохождении трассы миссия завершается, при повреждении дрона до полной потери летных качеств – начинается заново. У моей модели отсутствовали вспомогательные системы типа корректировки положения по GPS или удержания высоты по барометру, так что я, новичок в деле управления, бездарно разбил дрон десяток-другой раз, прежде чем освоиться и начать сносно держаться в воздухе.

Поскольку, кроме общих принципов и базовых движений стиками пульта, до нас ничего не доводят, переход к симулятору сродни прыжку в холодную воду. Сделано это, надо думать, чтобы обучающийся сразу пытался «почувствовать» коптер, интуитивно научиться управлять им. Надо признать, такая тактика приносит результат, но применять ее надо именно с симулятором, потому что никаких реальных дронов не нее не хватит.

Коллега-курсант за пультом управления

Во время занятий обязательно делать перерывы. Отдыхая от летной практики, можно рассмотреть разложенные вокруг беспилотники – серийные и самодельные.

Слева направо: DJI Phantom, DJI Mavic 2 и какой-то самодельный аппарат

Инструктор демонстрирует квадрокоптер оригинальной конструкции, предназначенный для дрон-рейсинга. Максимальная скорость полета — до 200 км/ч

Долго разглядывать творческий беспорядок у меня не получилось. Следующее упражнение – полеты на Tiny Whoop. Это особый тип квадрокоптеров маленького размера с закрытыми винтами, они используются для тренировки мастерства полетов в условиях ограниченного пространства.

Tiny Whoop, еще такие называют «тиниками»

Конструкция безопасна. Закрытые пластиковыми кольцами винты и малая масса минимизируют риски травм у присутствующих и разрушений в «комнате полетов». Удержать такой аппарат в воздухе сложнее, чем кажется. Прежде чем минимально освоиться, я влетаю во всё подряд с десяток-другой раз.

У квадрокоптеров время полета ограничено емкостью аккумулятора, соответственно, чем меньше аккумулятор, тем меньше времени он может летать. У выданного мне «тиника» небольшая батарея, всего 380 миллиампер, и через 5 минут мощности для создания винтами необходимой подъемной силы уже не хватает –  и я веду дрон на посадку.

Ну, зато этих аккумуляторов много, и после замены можно снова подниматься в воздух.

Первое летное задание для новичков – взлететь на дроне и держать его неподвижно, корректируя положение стиками на пульте управления. «Тиник» имеет минимум вспомогательных систем, из-за чего без ручного управления так и норовит дрейфовать по всей комнате.

Путем проб и ошибок выработана определенная схема успешного выполнения задания, ха-ха. После арма требуется медленно перемещать левый стик вверх до тех пор, пока дрон не наберет желаемую высоту. После набора надо удержать его в неподвижном состоянии, а для этого тот же левый стик перемещаем вниз очень плавно, в противном случае тиник продолжит набор высоты. В итоге, чтобы «поймать» тиник, потребуется совершить несколько движений левым стиком вверх-вниз. Параллельно с корректировкой по высоте необходимо следить за креном и удерживать направление «по носу». Главная фича – в течение всех упражнений не допускать никаких резких движений стиками, это залог успеха.

Следующее задание сложнее – управлять дроном, повернув его к себе «лицом». Управление по направлению движением в этом случае инвертируется, и оператор должен иметь определенные рефлексы в такой ситуации.

Третье задание – полет по квадрату. Курсант должен дроном пролететь по квадрату, удерживая высоту и курс вперёд, то есть постоянно разворачивать коптер «носом» по курсу движения. Здесь также необходимо помнить о постоянной работе левым стиком вверх-вниз для удержания высоты. Это становится более сложным, поскольку мозг занят еще и обрабатыванием поворотов коптера в углах квадрата. Однако это необходимое упражнение, и после его освоения дело пойдет легче.

После полетов на маленьком квадрокоптере наступило время перерыва.

Тематический стрит-арт на стене корпуса

Некоторые охотники вешают свои трофеи на стену. Здесь, видимо, действует такая же практика для побежденных в дрон-рейсинге БПЛА.

Вообще, над Москвой летать нельзя, и беспилотникам в том числе. Но МАИ – авиационный вуз, и на территории разрешены полеты для испытания техники на высоте до 60 метров.

Сегодня мы летаем на DJI Mavic 2, все впервые. Перед полетом на открытом воздухе требуется провести предполетную подготовку: наметить маршрут полетов, обратить внимание на скопления людей, воздушные линии проводов, высокие деревья, ознакомиться с прогнозом погоды, в том числе с облачностью на разных высотах и так далее. В этот раз подготовку проводит инструктор.

Для начала нам включают режим Tripod, в некоторых моделях он называется Cinematic. Этот режим предназначен для видеосъемки, в нём коптер движется максимально плавно, медленно разворачиваясь и развивая небольшую скорость. Поскольку все летают первый раз, этот режим наиболее безопасен и помогает неспешно освоиться с управлением.

Поднимаю Мавик в воздух

После того как все освоились, переходим на режим Position. В нем коптер действует быстрее, чем в режиме Tripod, и полеты становятся динамичнее.

Вообще, продукция DJI стоит недешево; так, сейчас за Mavic 3 московские магазины просят от 220 до 300 тысяч, в зависимости от комплектации. Поэтому я, когда думал о покупке хорошего дрона для съемки, планировал сначала купить какой-нибудь китайский, чтобы отрабатывать пилотирование на том, чего не жалко. Разбить «птичку» стоимостью в 300к из-за собственной неопытности – удовольствие ниже среднего.

На практике же оказалось, что Мавик весьма лоялен к неопытному оператору и прощает ошибки в пилотировании. На борту у дрона есть направленные в разные стороны лидары, которые предупредят пилота о близком препятствии и в случае необходимости коптер зависнет на одном месте самостоятельно. Также, различные системы стабилизации делают управление дроном предсказуемым и послушным, он автоматически корректирует свое положение по GPS и барометру, а в случае поворота или остановки инерция автоматически гасится – в полете видно, как дрон оттормаживается при маневрах. Проще говоря, такой квадрокоптер не надо «ловить» при движении, автоматика всё сделает сама. Также в наличии кнопка возврата домой и режим возврата при низком заряде батареи.

При этом нельзя сказать, что этот коптер невозможно разбить. Есть определенные условия, при которых бортовые лидары не увидят препятствие, ещё на полет могут повлиять антенны сотовой связи и так далее. К примеру, висящие в воздухе провода системы безопасности не увидят практически наверняка. При всей продвинутости систем безопасности БПЛА первичная подготовка оператора необходима.

Селфи с Мавика под конец занятий

Время до вечера пролетело незаметно. После занятий мне любезно предоставили возможность дополнительно полетать на «тинике» с очками FPV и дали посмотреть на мастерские Школы дронов.

Здесь собираются модели

Всё это летает. Некоторые детали проектируются самостоятельно и печатаются на 3D-принтерах (внизу слева)

Одно из рабочих мест мастерской

Радиоуправляемая модель с двигателем внутреннего сгорания. Размах крыльев примерно в рост человека

Параллельно с моим двухдневным курсом обучение проходили группы по пяти- и десятидневным программам. В процессе прогулки по корпусу я поинтересовался деталями, и оказалось, что их учебный план, помимо широкой теоретической части, также включает выездную летную практику. Против такого «козыря» я устоять не смог и договорился о своем переводе с двухдневного курса на пятидневный. Со следующего дня я пошел на занятия в другую группу.

День второй. Базовая аэродинамика, лидары, устройство БПЛА и документы на полет

Придя на следующий день в аудиторию, я глянул у своих новых одногруппников вчерашние конспекты. По существу, ничего серьезного я не пропустил. Поскольку курс рассчитан на подготовку с нуля, то первый день теории был посвящен самой базе: типы БПЛА, возможные цели применения, регистрация беспилотника в Росавиации, вот это вот всё.

Второй день отведен под более конкретные вещи. Мы рассматриваем базовые понятия аэродинамики, внутреннее устройство беспилотников (а вы знаете, что такое БАНО?), их возможную полезную нагрузку, а после обеда учимся пользоваться fpln.ru и детально штудируем схему получения разрешения на вылет. Последнее я разбирал в предыдущей статье про БПЛА и полным нулем в предмете не был, тем не менее большой ценностью были разборы получения разрешений на ИВП на примере реальных кейсов.

Не стоит даже пытаться описать в деталях все аспекты, которые были разобраны в этот день, но стоит подробнее остановиться на одном вопросе безопасности.

Одним из видов полезной нагрузки БПЛА является система лидаров (или система визуального позиционирования), которая позволяет машине поддерживать текущее положение и избегать столкновений. Летая на дронах, оснащенных такой системой, легко поддаться ложному чувству защищенности. Может показаться, что машина не допустит столкновения с чем-либо даже при грубейших ошибках в пилотировании и всегда вовремя считает препятствие и остановится.

Направленная вверх пара лидаров на DJI Air 2S, dji.com

То, что это далеко не так, уже было упомянуто инструктором на первом дне перед началом полетов на Мавике, но здесь мы остановились подробнее. Итак, системы предупреждения столкновений могут не сработать в следующих ситуациях:

Отдельным вызовом был построчный разбор содержания полетного плана, который надлежит подавать в центр ОрВД для получения разрешения на полет. Писать его вручную сродни ручному переписыванию IPv6 адресов, и я всегда думал, что все составляют его через программы, но, видимо, нет. Выглядит он так:

К концу дня каждый из курсантов знает значение каждой строки в плане и может вручную написать план полетов под себя, вместе с остальным пакетом документов на использование воздушного пространства.

Одна из моих попыток составить план по заданным условиям. Почти правильный!

За писаниной конспектов и самостоятельных работ незаметно пролетел второй день. Оглядываясь назад могу сказать, что он был самым скучным из моих пяти, но необходимым, особенно для тех, кто пришел не просто глазами похлопать (как я), а в интересах бизнеса. Многие компании сейчас осваивают использование беспилотников в своих отраслях и специально отправляют сотрудников на подобные курсы. Таких курсантов видно сразу – каждое слово преподавателя тщательно заносят «в протокол».

День третий. Аэрофотосъемка

Третий день в программе был последним отведенным на теорию. Следующие два – только практические полеты, так что на учебу с утра я еду с большим нетерпением. Побыстрее бы с теорией отстреляться, а там уже полеты!

Ключевые темы дня – построение ортофотопланов и 3D-моделей местности с помощью БПЛА. Ортофотоплан, если вкратце, это фотографический план местности, созданный с помощью аэрофотосъемки с беспилотника. БПЛА летит над землей на заданной высоте по определенному маршруту, который заложен в автопилот, и фотографирует поверхность, а получившиеся снимки группируются и «сшиваются» между собой. Такой фотографический план обладает большой точностью и детализацией, и используется в сельском хозяйстве, строительстве, при составлении кадастровых карт и так далее.

Исходные фото для составления ортофотоплана

Составление 3D-модели местности позволяет получить реалистичную трехмерную копию объекта с учетом рельефа, что особенно ценно в маркшейдерском деле. Маркшейдеров у меня в группе не было, но зато было аж два геодезиста 😀

Как выглядит мой ортофотоплан

И ортофотопланы, и 3D модели создаются вручную. Их составление – навык, который требует наработки.

Главный враг в аэрофотосъемке – несовпадение объектов на фотографии с реальностью. Например, предметы, в реальности абсолютно прямые, на снимке выглядят немного «волнистыми». Выглядит забавно, но это ошибка, за которую иногда приходится всё перелётывать по-новой.

Такие ошибки могут возникнуть как из-за небрежно скомпонованных исходных снимков, так и из-за неправильного полета дрона. Значение может иметь даже дисторсия камеры.

Фура на обочине. Вроде ровная.

На выходе у меня получаются модели сносного качества, но до идеала еще сильно далеко. Кстати, файлы ортофотопланов очень тяжелые, мой получился около 2 Гб.

День четвертый. Практические полеты

Что ж, с теорией было покончено, и всё время на последних двух днях было отведено на практику. По плану, утром четвертого дня мы собирались у института, а дальше должны были отправиться автобусами на полигон в Московской области. Возврат в Москву предстоял только вечером.

В программе сегодня ручные и автоматические полеты. Одна половина обучающихся идет строить планы автополетов с помощью ArduPilot, вторая, в которой и я, готовится летать на квадрокоптерах в поле.

Здесь следует подробнее остановиться на предполетной подготовке, то есть какие действия должны быть выполнены, прежде чем машина поднимется в воздух.

Если не задерживаться на вопросах законодательства (полет должен быть согласован с ОрВД, БЛА зарегистрирован в Росавиации – само собой), то для безопасного полета предполетная проверка перед каждым вылетом должны включать в себя:

Необходимо оценить особенности рельефа местности, обратить внимание на воздушные коммуникации (ЛЭП и т.д.) и их возможное влияние на полет.

Оценить вероятность осадков, скорость и направление ветра, облачность, высота солнца. Всё это может затруднить слежение за дроном. Наилучшее время для полета – безоблачный день с хорошей видимостью, отсутствием ветра и в часы, когда солнце не находится в своей самой высокой отметке. Кроме того, необходимо обращать внимание на возможные помехи от пролета птиц и проявлять особенную осторожность в случае полета вблизи закрытых зон и зон ограничений полетов.

Этот пункт подготовки следует выполнять дважды – за час до полета и непосредственно перед взлетом, за 5-10 минут.

Необходимо провести внешний осмотр на предмет дефектов, особое внимание уделить пропеллерам, аккумулятору и антенне. Убедиться, что аккумуляторы пульта и коптера заряжены. Проверить качество сигнала между машиной и пультом управления. Убедиться, что ничего не мешает вращению пропеллеров. На место старта обязательно брать с собой запасные аккумуляторы, пропеллеры, минимальный набор инструментов.

Что-что, кстати, а с погодой нам невероятно повезло. Мало того что она полностью лётная, так еще и пилотам пока что не слишком холодно часами стоять на воздухе, нечасто такое бывает в конце октября.

Один из коптеров с сопутствующей аппаратурой: пультом и FPV-очками

Взлетать можно только с ровной площадки плавным отклонением стика газа вверх. Все зрители при этом должны стоять за спиной оператора, а он сам – не менее чем в трех метрах от аппарата.

Первым из группы летаю я. Стартовое задание тут такое же, как и на симуляторе в первый день, надо просто подняться в воздух и зависнуть на месте. Это совсем несложно, коптеры хоть и собранные вручную, но управляются также легко как Мавик.

Так называемая «восьмёрка». При выполнении фигуры коптер всегда должен лежать «носом» по курсу.

 Источник картинки: «Дроны и их пилотирование. С чего начать» Астахова Н.

Спустя 20 минут пора на посадку. В первый заход мне не доверяют сажать дрон самостоятельно, инструктор аккуратно отбирает у меня пульт и выполняет снижение сам. Далее мы меняем батарейку на свежую и за стики встает следующий курсант.

Передав пульт, я встаю в сторону и наблюдаю за полетами коллег. Неподалеку от меня за коптером, как раз устремившимся на облет старой вышки в центре поля, наблюдают телевизионщики с «России 1».

Полетав еще пару-тройку сеансов, я подбиваю инструктора на мастер-класс – надеть FPV-очки и провести дрон сквозь вышку между балками. Он включает FPV, подлетает к срединной балке и аккуратно проводит квадрокоптер «навылет». Я так увлекся созерцанием процесса, что совсем забыл про фотографии, так что пруфов не будет.

Немного шакальих фото с квадрокоптера. В поле видна та самая вышка

После демонстрации мастерства наступает время полетать в режиме FPV для всех нас. С одной стороны, это несколько проще – при взгляде от первого лица право – всегда справа, а лево – слева. С другой, поначалу в очках совершенно не чувствуются габариты беспилотника, а еще далеко не сразу реагируешь на снос машины ветром.

После перерыва на обед мы переходим к изучению автопилота.

Конкретно мы изучаем планирование и проведение автоматических полетов с помощью Ardupilot. Он позволяет управлять автономным  движением не только на квадрокоптерах, но и на других беспилотных машинах, от вездеходов до самолетных БЛА.

В итоге семинара по автопилоту мы через Mission Planner строим план полета над нашим полигоном.

Ближе к вечеру, после занятий, одна из машин Школы поднимается в воздух и успешно пролетает по заложенному маршруту.

Последний час четвертого дня курсанты тратят на знакомство с разными моделями БПЛА, в том числе самолетного типа. Лично мне больше остального интересно пронаблюдать за БПЛА с тепловизором на борту.

Белым отображаются тёплые объекты: люди и металлические конструкции, разогретые солнцем за день

Такие беспилотные системы с тепловизором на борту можно использовать для промышленной инспекции кондиционеров и других нагревающихся систем в дата-центрах, особенно в труднодоступных местах, к примеру, на крыше зданий. Тепловизор конкретно этого БПЛА слабоват для таких задач, но существуют решения специально под такие условия, например, DJI Mavic 3 Thermal.

Вообще, тема инспекций объектов промышленности с помощью разного рода дронов очень актуальна. Безусловно, все объекты дата-центра, если говорить конкретно про отрасль телекома, нуждаются в техническом обслуживании. В свою очередь, процесс ТО невозможно представить без участия человека. Однако визуальная инспекция сооружений, как первичный этап технического обслуживания, может быть проведена без участия живого сотрудника при помощи дронов. Использование разного рода БПЛА для этой задачи повышает безопасность персонала, позволяет безболезненно нарастить частоту проверок (БПЛА можно поднимать в воздух хоть каждые полчаса и качество его наблюдений не зависит от усталости), а также повышает объективность контроля – на смену бумажным чек-листам приходит автоматически формируемый архив с 4К-фото состояния объекта при каждой проверке.

В перспективе, возможно, в этом блоге тема инспекции дронами ЦОДов будет освещена в отдельной статье. Так что подписывайтесь 🙂

День пятый. Полеты продолжаются

Последний день обучения также отведен под практические занятия. Сегодня мы летаем на стадионе «Наука» в Москве. В программе как квадрокоптеры, так и самолетные системы.

Если установился постоянный сильный ветер, следует посадить коптер, лучше всего – вернуть его в точку старта. Для этого не стоит направлять дрон в прямо противоположную ветру сторону – скорее всего, это не сработает, особенно если дрон небольшой. Попробуйте снизить высоту и идти не перпендикулярно направлению ветра, а под острым углом к нему, постепенно возвращая аппарат в точку старта не по прямой, а по дуге. Если через полминуты борьбы с ветром вы не преуспеете в движении, то лучше совершить экстренную посадку. Для этого максимально снизьтесь, наклоните нос аппарата вперед и выключите двигатели. Главное – не включать полный газ. Падение под собственным весом причинит минимально возможные повреждения, но если врезаться на полном ходу, повреждения могут быть серьезнее.

В режиме визуального пилотирования (LOS) мы летаем лишь поначалу, для разминки. Основную часть времени занимают полёты по FPV. Стадион – хорошее место для летных упражнений, потому что можно использовать ворота и разметку поля как тренажеры.

Первым упражнением мы выполняем пролет вдоль линии и обратно с приземлением в точку старта. Упражнение уже не кажется сложным: подняться в воздух, зависнуть на одной высоте, найдя стиком газа (левым) то положение, когда коптер не поднимается и не опускается, затем правым стиком плавно дать тангаж вперед и направить коптер вдоль линии. Самый сложный элемент – разворот в дальней точке.

Постепенно дело доходит до элементов посложнее: полеты вокруг стадиона на высоте и маневры вокруг элементов футбольных ворот.

С небольшими перерывами полеты продолжаются до темноты. Побочным эффектом от полетов в FPV является малое количество фотографий; поскольку я постоянно в очках, то снимать на телефон не очень удобно.

Обучение окончено! Через три недели я получил сертификат ДПО о прохождении курса:

Заключение

Не вникнувшему в тему беспилотников человеку может казаться, что БПЛА – отрасль весьма узкой специфики. Удивительно, но большинство людей ассоциирует дроны только с развлекательными полетами и видеосъемкой. Конечно, на самом деле область применения беспилотных авиационных систем намного шире. Отрасль БАС – это будущее, и её роль в жизни человека будет только расти. В связи с этим представляется интересным осваивать тематику и дальше, ведь хороший специалист по БПЛА – это перспективная профессия на стыке оператора, инженера и программиста.

После объявления о частичной военной мобилизации у населения стали появляться различные вопросы, в том числе о том, какие профессии сегодня востребованы в рядах Вооруженных сил. Например, операторы беспилотных летательных аппаратов всегда нужны на фронте, особенно в то время, когда БПЛА повсеместно используются. Эта профессия востребована и в мирное время.

Описание профессии

БПЛА, беспилотные летательные аппараты или беспилотники – это летательные аппараты, пилотируемые дистанционно или автоматически.

Первые сведения о применении БПЛА относятся к XIX веку. Летом 1849 года была произведена воздушная бомбардировка Венеции австрийскими войсками. Основной силой бомбардировки стали беспилотники. Аэростаты запускались удаленно, а несли на себе шрапнель, которая через некоторое время сбрасывалась вниз.

Сегодня широкая сфера применения беспилотников – это военные операции. Преимущество беспилотников в том, что содержание обходится дешевле, чем содержание и обслуживание военного истребителя. Кроме того, один из плюсов – это отсутствие опасности для жизни военных летчиков или военных операторов.

Многие государства имеют на вооружение ВВС беспилотные авиационные системы. С помощью аэроаппаратов ведутся воздушные бои, бомбардировки и разведка территории.

С помощью беспилотников в мирной жизни делают многое другое. Например, дроны и беспилотники используются для изучения местности, для телетрансляции, киносъемки или картографической съемки. Кроме того, возможно осуществление рекламы, метеонаблюдений, а также мониторинг за различными объектами. Иногда беспилотники применяются для орошения почвы, используется в тушении пожаров.

Профессия оператора БПЛА – это узкая специальность, требующая особых навыков и умений. Специалист управляет и обслуживает беспилотные аппараты дистанционным способом.

Основные обязанности оператора БПЛА:

Условия работы для оператора беспилотника зависят от того, в какой сфере деятельности он работает. Операторы дронов, которые осуществляют картографическую съемку, могут просто стоять на стадионе с пультом управления. Те, кто работает на ВВС страны, работают за пределами прямой видимости. Это одно из условий техники безопасности. Операторы находятся в специальном помещении, где есть экран. Там оператор отслеживает точки дронов, ведет  корректировку.

Особенности

Оператор, который работает с дронами, должен иметь хорошую моторику. Это значит, что он может быстро отреагировать на изменение ситуации и сделать корректировку. Такой человек быстро принимает решение, иначе на его совести могут быть человеческие жертвы среди мирного населения.

При работе на гражданской должности невозможность быстро ориентироваться и принимать решения приводит к материальным потерям или разрушениям.

Преимущества и недостатки

Плюсы этой профессии:

Преимущество профессии – постоянная смена локаций. Работа подойдет тем, кто не любит сидеть на одном месте.

Безусловным минусом можно назвать необходимость работать на территории горячих точек, что может быть связано с риском для жизни.

Какие качества должны быть у специалиста

Известно, что операторы БПЛА, если они работают на ВВС, испытывают колоссальные психологические нагрузки, чего нет у тех, кто трудится на гражданке.

Стрессоустойчивость – это одно из самых главных качеств, которыми должен обладать специалист, работающий с летальными аппаратами подобного типа. Например, в некоторых странах Европы предусмотрена должность штатного психолога, который работает т с такими специалистами на постоянном уровне.

Помимо этого, оператор БПЛА должен обладать такими качествами, как:

Профессиональные навыки

Операторы обладают перечисленными выше навыками, но, помимо этого, приобретают особые умения. Например, военнослужащим, которые работают на ВС страны, часто приходится быть хорошими стрелками или артиллеристами.

Те, кто работает внутри сферы сельского хозяйства, часто обладают базовыми знаниями о климате или метеоусловиях. Многие из специалистов параллельно работают егерями или спасателями.

Следует отметить, что профессия оператора БПЛА была выделена в отдельную совсем недавно. Поэтому специальной подготовки у многих, кто стоял у истоков, нет.

Кто обучает этой профессии

Многие считают, что операторами становятся любители различных видеоигр. Но на самом деле получить профессиональные навыки, опыт, а также сертификат специалиста можно на базе вуза. Например, на базе МГТУ им. Баумана открыто особое направление, которое так и называется «Система управления летательными аппаратами». Кроме того, для военнослужащих преподают основы правления в государственном центре беспилотной авиации.

В России работает несколько учебных центров по подготовке кадров по специальным программам.

По данным образовательного портала Skymec, стоимость обучения по управлению БПЛА начинается от 15 тысяч рублей за курс. Простейший курс длится от 4 до 76 часов. Но индивидуальными будут сроки для тех, кто обучается управлению военными дронами. Помимо изучения теории предусмотрены практические занятия с последующей демонстрацией полученных навыков.

Куда можно устроиться

Когда речь идет об использовании военных БПЛА, то основным местом работы становятся ВС страны. Министерство Обороны ежегодно делает закупки военных дронов на миллиарды рублей. Разведчики и БПЛА-камикадзе плотно стоят на вооружении армии. Поэтому профессия оператора будет востребована в ближайшее время.

Операторы нужны в рядах МЧС. Здесь дроны используют для контроля, наблюдения и поиска.

Отдельно говорят о применении летательных аппаратов внутри сельского хозяйства. Дроны заменяют вертолеты, стоимость и содержание которых во много раз больше.

Зарплата операторов

Известный портал «Хед Хантер» указывает среднюю зарплату оператора БПЛА как 50 тысяч рублей. Известно, что оператор зарабатывает до 120 тысяч за месяц. Это зависит от сложности работы и особенностей условий деятельности.

Эксперты отмечают, что 70 процентов выпускников школ по подготовке операторов БПЛА составляют любители, осваивающие аппараты для себя. Только 30 процентов рассчитывают зарабатывать с помощью управления дронами.

80 % дронов работают в сельском хозяйстве. Там требуются дроны-опрыскиватели, а также устройства, составляющие карты местности и способные сделать аэросъемку.

Минобороны начинает готовить командиров подразделений беспилотной авиации

Время на прочтение
1 мин

По информации издания «Ведомости», Минобороны начинало подготовку будущих офицеров для создающихся в войсках подразделений по управлению и обслуживанию беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Ранее этой военной специальности в России не существовало.

Обучение командиров подразделений беспилотной авиации начнется со следующего года. В этом году в качестве эксперимента Минобороны начало подготовку по новой специальности курсантов на базе Рязанского гвардейского высшего воздушно-десантного училища. Новый офицерский курс обучения рассчитан на пять лет.

Закончившие полный курс обучения по работе с БПЛА офицеры будут заниматься боевым применением военной техники на базе БПЛА, включая разведку, поражение наземных целей и оперативная передача данных о противнике артиллерии и авиации.

Вдобавок в Рязанском военном училище началась подготовка специалистов со средним профессиональным образованием по военной специальности «Эксплуатация беспилотных авиационных систем». Эти курсы длятся в течение трех лет. После их окончания курсанты получают одну из двух специальностей: «Оператор беспилотных летательных аппаратов» или «Эксплуатация и ремонт планера и двигательных установок летательных аппаратов».

По данным «Ведомостей», за последние несколько лет Минобороны значительно увеличило поставки различных видов БПЛА во все роды войск. В 2012 году в вооруженных силах РФ было только три подразделения беспилотных летательных аппаратов и около ста БПЛА. В 2020 году число формирований с использованием беспилотной авиации возросло до нескольких десятков, а общее количество используемых в армии РФ БПЛА более 2 тыс. штук.

Под атакующими БПЛА принято понимать большие, вооружённые ракетами аппараты, истребляющие ближневосточное население во имя добра. Тем не менее, даже кустарно собранный дрон из доступных к свободной покупке комплектующих может эффективно применяться как оружие. В ряде случаев он даже эффективнее «профессиональных» способов атаки — от внезапно рухнувшего на голову квадрокоптера, заряженного пластидом с гайками, не спасут даже самые обученные телохранители и самые высокие заборы. В этой статье я сделаю небольшой обзор известных мне атакующих систем и способов атаки, а также способов защиты и противодействия им, исключительно с мирной целью предостережения потенциальных жертв.

Статья была написана почти 2 года назад по заказу одного, ныне почившего, журнала, который так и не успел её издать. Поэтому некоторая информация в ней, на сегодняшний день, уже довольно баяниста, но также есть и интересная актуальная инфа. Думаю, материал ещё вполне интересен и заслуживает быть опубликованным. Публикую почти без изменений, от того занудный стиль.

Одной из таких неочевидных, на первый взгляд, областей, является, использование БПЛА как оружия. Речь идёт не об армейских боевых системах, применяемых с разной степенью успешности армиями мира уже много лет. Речь идёт об использовании «мирных» и доступных к покупке БПЛА и их компонентов как средства поражения слабо защищённых целей.
Можно выделить 3 типа БПЛА такого рода.

Камикадзе

Второй тип камикадзе, известный автору, называется «пикировщик». БПЛА самолётной схемы барражирует над точкой предполагаемой атаки. Получив подтверждение цели, он пикирует, максимально набирая скорость и выходя в горизонтальный полёт напротив окна цели. У стекла, по сигналу контактного или дистанционного датчика, происходит отстрел крыльев и оперения и фюзеляж беспрепятственно проникает в глубь помещения, где и происходит подрыв. Возможна атака цели сверху, в этом случае отстреливаются только крылья, а хвостовое оперение используется для точного наведения на цель.

Мул

В данном случае БПЛА используется лишь как носитель стандартного вооружения. Ещё в 80-х годах, в СССР, рассматривался проект связки ДПЛА «Пчела» и ПЗРК «Игла». ПЗРК подвешивался под ДПЛА и в таком виде комплекс мог осуществлять патрулирование сложных районов. Возможности «Иглы» резко возрастали как по высоте поражения цели, так и по зоне действия.

Сегодня, полностью укомплектованный радиоуправляемый самолёт сравнимой с «Пчелой» грузоподъёмности можно купить в пределах пятисот долларов США в одном из множества интернет магазинов Китая с доставкой в любую точку мира. Ещё от 500 до 1500 долларов потребуется на автопилот, который удержит заданный курс и высоту. В итоге, получаем машину, способную сбивать как частные, так и пассажирские самолёты, особенно на этапах взлёта и посадки, при этом, не выдавая оператора. Конечно, пуск «иглы» будет фатальным для носителя, но цель будет достигнута с высокой долей вероятности.
Существуют так же концепты с подвеской пистолета-пулемёта под мультикоптер (я знаю, что это монтаж, но идею отражает), бомбардировщики ручными гранатами и т.п.

Искатель

Данный тип БПЛА предназначен для автоматического поиска и уничтожения какой-либо конкретной цели. Для этого БПЛА снабжается специальной аппаратурой поиска этого вида целей.

Известный автору прототип предназначен для атаки вертолётов. БПЛА имеет три направленных микрофона. Высокооборотистые пропеллеры малого диаметра, используемые на БПЛА, создают шум значительно большей частоты, чем шум летящего вертолёта, который выделяется фильтрами. Задача БПЛА — выйти наперерез траектории полёта вертолёта с тем, чтоб последний «напоролся» на него. Поражаются, в первую очередь, пилоты, т.к. схема бронирования транспортного вертолёта подразумевает атаку снизу и под небольшими углами, верхняя полусфера почти всегда открыта. Испытания показали, что БПЛА надёжно находит вертолёт в воздухе и особенно эффективен ночью, когда пилоты предпочитают прямолинейные движения без резких маневров. Против гражданского вертолёта, не ожидающего атаки, такой БПЛА может эффективно применяться в любое время суток. В США, где законы о частной авиации существенно мягче Российских, множество бизнесменов и политиков используют частные вертолёты и легкомоторные самолёты для передвижения. Жители Нью-Йорка каждое утро наблюдают «налёт», а вечером «исход» целых стай таких машин из города. Это делает выгодным разработку такого рода систем поражения и любой из вертолётов может оказаться целью «искателя».
Возможны и другие способы поиска цели, например, на основе систем распознавания изображений, где БПЛА определяет цель визуально. Автору известны такие прототипы, но их применение, пока ещё, затруднено. Тем не менее, учитывая скорость развития и миниатюризации микропроцессорной техники, доводка подобных систем — вопрос грядущего десятилетия.

Другие типы угроз

Стоит упомянуть такой вид угрозы, как угнанный БПЛА. В 2011 году Иран объявил о перехвате и принудительной посадке на своей территории американского разведывательного БПЛА RQ-170 Sentinel. По версии Иранцев, они скорректировали курс БПЛА в нужном направлении путём избирательной постановки помех для GPS. И, хотя США настаивают на версии аварии БПЛА, а не угона, факт наличия у Ирана своего исправного RQ-170 был, в итоге, ими признан.
Доподлинно известно, что системы видеонаблюдения и передачи данных американских БПЛА, до недавнего времени, шифровались стандартными методами, либо вовсе не шифровались.

«Как пишет Wall Street Journal, канал передачи данных с БПЛА в наземный центр управления является слабым местом беспилотников. Впервые об этой уязвимости беспилотников стало известно в 1990-х годах во время военной операции в Боснии. Пентагон был об этом предупрежден, однако принял решение ничего не предпринимать, поскольку посчитал, что местное сопротивление «никогда не узнает, как эту уязвимость использовать»».

Однако, узнали, и это позволило Иракцам несколько лет беспрепятственно перехватывать данные, передаваемые с различных БПЛА, используя свободно продаваемую аппаратуру и программное обеспечение.

На фоне таких откровенных просчётов и недооценки противника, перехват управления БПЛА уже не выглядит задачей фантастической, а сводится к задаче инженерной. А это значит, что любой БПЛА, включая военные, снабжённые ракетным вооружением, теоретически, может быть направлен против любой нужной цели.

Опасность представляют так же и компьютерные вирусы, факт инфицирования БПЛА Predator и Reaper уже был зафиксирован.

Сегодня на западе набирают популярность два противоборствующих движения. Одно занимается разработкой атакующих БПЛА и систем на их базе. К счастью, пока ещё это, в основном, относительно открытые кампании, планирующие в будущем продавать свои изделия и технологии армии и другим легальным военизированным организациям. Вторая сторона понимает, что подпольные разработки так же идут, а потому спешит представить на рынке противоядие и занять перспективную нишу.

Способы защиты от атакующих БПЛА

Интерес представляют и способы активного противодействия БПЛА. Обычное стрелковое вооружение малоэффективно против них, кроме того, опасно для окружающих и требует лицензии на приобретение в большинстве стран. Сюда же можно отнести проекты лазерного оружия — эффективного в плане поражения низколетящих малоразмерных целей, но не менее опасного в мирное время. Также известны проекты автоматических мин и зенитных пушек, засекающих пролёт БПЛА, определяющих высоту и выстреливающих осколочным снарядом с барометрическим датчиком.

Среди разрабатываемых безопасных способов противодействия можно выделить следующие: постановка радиопомех, в том числе, против GPS/Глонасс приёмников, ослепление камер инфракрасными прожекторами, создание невидимых воздушных вихревых завес вдоль частных владений, в том числе «умных завес», включаемых внезапно по сигналам с датчиков и создающих направленный вихрь с целью опрокинуть и разбить нарушивший границы БПЛА, установка защитных сетей, даже создание специальных БПЛА для борьбы с БПЛА, например, путём сброса сетей или верёвочек на вражий дрон.

Задача поиска и обезвреживания атакующих БПЛА – новое (в гражданской области) и всё более актуальное направление робототехники и безопасности, новый молодой рынок. С БПЛА, вооружёнными, пока ещё, только камерами, уже сегодня сталкиваются знаменитости и публичные деятели. Такой БПЛА залетал «в гости» даже к главе специального комитета по разведке сената США Диане Файнштейн, легко преодолев все кордоны безопасности. Простота построения таких БПЛА и доступность комплектующих делает их опасным оружием в умелых руках.

Список источников

1. «First Person View (FPV) — вид от первого лица. Такой аббревиатурой называют одно из направлений радиоуправляемого авиамоделизма. В данном случае осуществляется не только управление авиамоделью по радиоканалу системы радиоуправления, но и приём с модели видео изображения по дополнительному видео-радиоканалу в режиме реального времени. Пилот, управляющий авиамоделью, видит изображение, получаемое с видеокамеры при помощи устройств отображения, такими как: монитор, телевизор, видео-очки.»: Wikipedia.
2. «Телеметрия или OSD (On-Screen Display – отображение (информации) на экране) позволяет выводить на экран полетную информацию полезную для пилота(высота, направление, скорость, напряжение и ток потребления от бортовой батареи, расстояние до «дома» и многое другое). На основе этих данных может работать система стабилизации и автопилота.»: Wikipedia.
3. Сериал «Менталист», шестой сезон, вторая серия: mentalist-online: mentalist-online.net/online/6-season/2-seria-6-season.html
4. Приложение 5 к решению ГКРЧ от 7 мая 2007 г. № 07-20-03-001 о частотах для радиоуправляемых моделей и игрушек.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Считаете ли вы, что необходимость защиты от дронов есть реальность завтрашнего дня?

10.43%
мне всё равно, меня не коснётся
44

Проголосовали 422 пользователя.

Воздержались 56 пользователей.