Что такое БПЛА? Каковы его преимущества?

БПЛА или БЛА – это беспилотный летательный аппарат, т.е летательный аппарат без экипажа. Также БПЛА часто называют «беспилотник» или «дрон».

Рассмотрим преимущества БПЛА по сравнению с пилотируемой авиацией:

• БПЛА может быть любого размера, так как нет необходимости в наличии пилота.
• БПЛА не имеют физиологических ограничений по перегрузке пилота, что позволяет выполнять более значительные маневры.
• БПЛА могут быть менее надежными, потому что внутри нет пилотов. Это может еще более серьезно удешевить их производство по сравнению с пилотируемыми самолетами.
• Время полета беспилотных летательных аппаратов не ограничивается системами жизнеобеспечения пилота.

История развития БПЛА

Людей давно преследует идея создания машин, которыми можно было бы управлять на расстоянии, не причиняя себе вреда. Через 30 лет после первого полета братьев Райт эта идея стала реальностью, и в 1933 году в Великобритании был построен специальный дистанционно управляемый самолет.

Fairy Queen можно считать первым БПЛА в современной истории, и англичане использовали этот аппарат в качестве учебной мишени для обучения зенитчиков.

Первым беспилотником, принявшим участие в боевых действиях, стал немецкий Фау-1. Это была радиоуправляемая ракета с реактивным двигателем. Он был оборудован автопилотом, в который немецкие операторы вводили информацию о предстоящем полете. За годы Второй мировой войны эта ракета успешно совершила около 20 000 боевых вылетов, нанеся воздушные удары по важным стратегическим и гражданским объектам Великобритании.

После окончания Второй мировой войны США и СССР в ходе нарастания взаимных претензий, ставших плацдармом для начала холодной войны, стали выделять огромные средства из бюджета на разработку беспилотных воздушных транспортных средств.

Так, в ходе ведения боевых действий во Вьетнаме обе стороны активно использовали БПЛА для решения различных боевых задач. Радиоуправляемые машины снимали с воздуха, вели радиолокационную разведку и выполняли функции ретрансляторов.

В 1978 году произошел настоящий прорыв в истории развития дронов. IAI Scout был представлен израильскими военными представителями и стал первым в истории боевым БПЛА.

А в 1982 году во время войны в Ливии этот беспилотник практически полностью уничтожил сирийскую систему ПВО. В ходе ведения этих боевых действий сирийская армия потеряла 19 зенитных батарей, уничтожено 85 самолетов.

После этих событий американцы стали уделять максимальное внимание развитию беспилотников, а в 90-е годы стали мировыми лидерами в использовании беспилотных летательных аппаратов.

Беспилотные летательные аппараты активно применялись в 1991 году во время «Бури в пустыне», а также во время боевых действий в Югославии в 1999 году. Сейчас на вооружении американских военных находится около 8500 радиоуправляемых беспилотников, которые в основном представляют собой малогабаритные беспилотники для разведывательных миссий в интересах сухопутных войск.

Конструктивные особенности

С тех пор, как британцы изобрели дрон-мишень, наука добилась больших успехов в разработке дистанционно управляемых летающих роботов. Современные дроны имеют большую дальность и скорость полета.

В основном это связано с жесткой фиксацией крыльев, мощностью установленного в роботе двигателя и, разумеется, используемого топлива. Существуют также беспилотники с батарейным питанием, но они не могут конкурировать по дальности с топливными, по крайней мере, пока.

В разведывательных операциях широко использовались глайдеры и конвертопланы. Первые достаточно просты в изготовлении и не требуют больших финансовых вложений, а в некоторых образцах конструкция не предусматривает двигатель.

Особенность второго в том, что его взлет основан на тяге вертолета, тогда как при маневрировании в воздухе эти дроны используют крылья самолета.

Tailsiggers — это роботы, наделенные разработчиками способностью изменять профиль своего полета прямо в воздухе. Происходит это за счет поворота всей или части конструкции в вертикальной плоскости. Существуют также проводные дроны, в которых маневрирование дроном осуществляется путем отправки управляющих команд на борт через подключенный кабель.

Есть дроны, выделяющиеся на фоне остальных набором нестандартных функций или функции, выполненные в необычном стиле. Это экзотические дроны, и некоторые из них могут легко садиться на воду или прилипать к вертикальной поверхности, как липкая рыба.

Беспилотные летательные аппараты на базе вертолетной конструкции также отличаются друг от друга по функциям и задачам. Есть аппараты с одним винтом и с несколькими — такие дроны называются квадрокоптерами, и используются они в основном в «гражданских» целях.

Они имеют 2, 4, 6 или 8 винтов, попарно и симметрично расположенных по отношению к продольной оси робота, и чем их больше, тем устойчивее БПЛА находится в воздухе, и гораздо лучше он управляется.

Применение БПЛА

Боевое применение БПЛА позволяет решать следующие задачи:

• Разведка.
• Попадание в цели.
• Перехват воздушных целей.
• Установка радиопомех.
• Управление огнем и целеуказание.
• Передача сообщений и данных.
• Доставка грузов подразделениям.

Широко распространены как гражданские, так и коммерческие применения беспилотных летательных аппаратов. И как развлечение, и как средство доставки товаров, например еды. Работы ведутся только над последним, и пока такой технологический процесс не получил широкого распространения. Кроме того, дроны помогают снимать красивые кадры для видеороликов и фильмов.

Освоение космоса с помощью БПЛА. Да, они также используются при изучении планет и их спутников, имеющих атмосферы.

БПЛА «Орлан-10»

Мультироторные – мультикоптерные дроны

Мультироторные дроны являются наиболее распространенным типом дронов, используемых как профессионалами, так и любителями. Такой дрон представляет собой летающую платформу с 3, 4, 6, 8, 12 бесколлекторными двигателями с пропеллерами. Так, дрон с четырьмя двигателями называется Quadcopter, с шестью двигателями Hexacopter, с восемью двигателями Octocopter. В полете дрон сохраняет горизонтальное положение относительно земли и может зависать над определенным местом, двигаться влево, вправо, вперед, назад, вверх и вниз, а также вращаться вокруг своей оси. Все действия выполняются изменением тяги на каждом двигателе.

Сегмент рынка таких устройств разнообразен, включая многороторные дроны для профессионального использования, например, для аэрофотосъемки, стоимость которых может варьироваться от 500 до 3000 долларов. Но есть много моделей для хобби, таких как любительские гонки на дронах или развлекательные полеты, стоимость которых варьируется от 50 до 400 долларов. Из всех типов дронов мультикоптеры проще всего изготовить и они самые дешевые.

Достоинства: вертикальный взлет, возможность зависания над объектом.

Квадрокоптер DJI «Mavic Pro Platinum».

Кроме того, мультироторные дроны очень дешевы, так что любой, у кого есть зарплата, может купить приличный квадрокоптер. Управление полетом, например, на квадрокоптере не требует специальной подготовки. Вы просто выносите его на открытую местность и управляете его полетом, осваивая наведение и управление квадрокоптером на ходу.

Гексакоптер «Yuneec Typhoon H Professional»

Хотя дроны-мультикоптеры просты в изготовлении и относительно недороги, у них есть много недостатков. Основные из них — ограниченное время полета, ограниченная грузоподъемность и низкая скорость. Они не подходят для крупных проектов, таких как аэрофотосъемка больших площадей. Основная проблема с мультикоптерами заключается в том, что им приходится тратить большую часть своей энергии на борьбу с гравитацией и стабилизацию устройства в воздухе. В настоящее время большинство многороторных дронов могут летать всего 20–30 минут с минимальной полезной нагрузкой, такой как видеокамера.

Однороторный дрон – беспилотный вертолет

Однороторные беспилотники по конструкции очень похожи на настоящие вертолеты. В отличие от многороторного дрона, однороторный дрон имеет один большой ведущий винт и небольшой хвостовой винт для управления направлением. Однороторные дроны намного эффективнее многороторных версий. Они имеют более длительное время полета и даже могут приводиться в действие двигателями внутреннего сгорания.

В аэродинамике чем меньше пропеллеров, тем меньше общее вращение объекта. И это главная причина, по которой квадрокоптеры (4 винта) более стабильны, чем октоптеры (8 винтов). В этом смысле однороторные дроны намного эффективнее многороторных.

Но и у однороторных дронов есть свои недостатки. Эти машины из-за более сложной конструкции имеют высокую цену и эксплуатационные расходы. Они также требуют специальной подготовки управленческого персонала. Большие лопасти ротора опасны. Зафиксированы аварии со смертельным исходом от винта радиоуправляемого вертолета. К примеру, мультироторные дроны никогда не были участниками аварий со смертельным исходом, хотя от винта мультироторного дрона вполне возможно поцарапать тело человека.

Дроны-камикадзе

Беспилотники-камикадзе, также называемые умными бомбами или парящими ракетами, можно отнести к отдельному типу беспилотных летательных аппаратов. Самый яркий их представитель – американский Switchblade. Но что это за оружие?

Switchblade — это устройство, оснащенное мотором, камерами, передовыми системами наведения и, конечно же, боеголовкой. Беспилотник можно запрограммировать на автономную атаку объекта за много километров от места запуска. Их самая интересная особенность заключается в том, что они могут барражировать вокруг заданной цели, а затем атаковать, когда наступает подходящий момент.

Как вы, наверное, догадались, дроны-камикадзе — это одноразовое оружие. Одним из их важных преимуществ является низкая цена. Цена даже ниже, чем цена ракет, оснащенных ударными БПЛА. По некоторым данным, Switchblade стоит около 6000 долларов.

При запуске Switchblade расправляет крылья

Switchblade расправляет крылья, превращаясь в маленькую крылатую ракету при выстреле из мортиры. Облегченная версия этого дрона может летать в радиусе 10 м. Продолжительность его полета составляет около 10 минут. Как указано выше, он может атаковать в автономном режиме.

Устройство приводится в действие электродвигателем, благодаря которому снаряд бесшумно летит со скоростью около 160 км/ч. Тяжелая версия Switchblade способна атаковать цели на расстоянии до 40 км и летать со скоростью 185 км/ч в течение 40 минут. Из-за высокой скорости, бесшумности и небольших размеров дроны-камикадзе очень сложно обнаружить и практически невозможно сбить. Это делает их даже более эффективными, чем обычные беспилотники, которые, как показывает практика, сбить не так уж и сложно.

После запуска дрон не может вернуться, но оператор может отменить атаку и перенаправить дрон. Умные бомбы можно использовать для уничтожения бронетехники и пехоты противника. Некоторые модели могут поражать воздушные цели. По сути, это единственный на сегодняшний день тип беспилотного летательного аппарата, способный выполнять функции истребителя.

Применение дронов в повседневной жизни

Возможности гражданских беспилотников быстро расширяются.

Интересно! Всего несколько лет назад Amazon потрясла мир доставкой дронов Prime Air. Сегодня эта технология успешно используется в коммерческой деятельности сотен компаний по всему миру.

Где еще применялись «мирные» дроны:

1. В сельском хозяйстве — для опрыскивания средствами против вредителей и их уничтожения, оценки степени заражения растений и зарастания полей сорняками, защиты сельскохозяйственных угодий.
2. В строительстве — для наблюдения и контроля работ, сопоставления существующего состояния зданий с проектной документацией, определения параметров выполняемых работ для расчетов с подрядчиками, оперативного контроля монтажа строительной техники, материалов и временных построек и оценки нештатных ситуаций.
3. В «беспилотной журналистике» — при подготовке репортажей с места боевых действий, с массовых мероприятий, спортивных соревнований, по наблюдению за дикими животными.
4. Поиск и спасение людей, заблудившихся в труднодоступных местах (горы, леса, океаны), попавших в лавину или упавших в пещеру.
5. В медицине – для доставки лекарств больным в слаборазвитых странах, людям, оказавшимся в чрезвычайных ситуациях и зонах бедствия.
6. В борьбе с правонарушителями анализировать дорожно-транспортные происшествия, следить за скоплением людей на массовых мероприятиях, обследовать подозрительные  вещи, выслеживать преступников.
7. В науке, когда выполняются исследовательские проекты по «спасению планеты»: лесонасаждение, мониторинг таяния ледников, составление климатических прогнозов.
8. Чтобы воплотить в жизнь свои безумные фантазии, сохраните впечатления от веселых событий, уникальных путешествий и открытий в фото- и видеопамяти.

Преимущества и недостатки беспилотников

Беспилотные летательные аппараты помогают специалистам проверять, контролировать и заменять людей в деятельности, представляющей опасность для здоровья или жизни.

По сравнению с пилотируемой авиацией дроны имеют существенные преимущества:

• они мобильны, способны выполнять работы на сверхмалых высотах, практически при любых погодных условиях, даже при низкой облачности;
• перемещаются наземным транспортом или регулярными рейсами;
• квадрокоптеры позволяют потребителям выполнять любую работу самостоятельно;
• разработка и эксплуатация беспилотных летательных аппаратов дешевле, чем пилотируемых самолетов.

К недостаткам дронов можно отнести сложность пилотирования: ими может управлять только специалист, за исключением самых простых моделей.

Важно! Поиск дронов после приземления представляет определенные трудности для владельцев, поскольку при разрядке аккумулятора устройство выдает неточные данные геолокации.

Многие модели чувствительны к ветру из-за небольшого веса. Для подъема на большую высоту требуется разрешение авиадиспетчерской службы.

Разведывательный дрон «Орлан-10»

Российские военные готовятся к пуску ракеты «Орлан-10». Это разведывательный дрон. Небольшой бензиновый двигатель позволяет ему находиться в воздухе до 18 часов. Шпионит «Десятка» на глубину до 200 километров. 

Дрон работает с несколькими системами одновременно. Например с самоходной артиллерийской установкой Мста-С. Беспилотник обнаруживает расчеты техники противника и автоматически отправляет координаты на пульт оператора.

«Орлан» работает в паре с комплексом РЭБ «Леер». Подавляет мобильную связь и блокирует мобильные устройства на расстоянии до 30 километров.

Беспилотники «Орлан-2» составляют основу тактических беспилотников вооруженных сил России. Он часто выслеживает технику и бойцов, чтобы выявить засады, подготовленные противником. 

«Одним из основных преимуществ этого изделия является относительная дешевизна его производства, а также продолжительность полета, ведь используемая силовая установка не дорогая и может реально эффективно применяться на достаточно серьезных дистанциях», — сказал военный эксперт Александр Степанов.

Пионер советской авиации «Ла-17» и его «сменщики»

Современная оптика позволяет фиксировать позиции противника с дронов в высоком разрешении. Но первые летающие разведчики фотографировали. Это пионер советского беспилотного летательного аппарата — «Ла-17» 1963 года выпуска. Он фиксировал позиции противника на расстоянии до 200 километров. Скорость полета – 800 километров в час. 

«Эти беспилотники управлялись дистанционно по радиосигналу и инфракрасному сигналу от другого самолета, летевшего, скажем, на определенном расстоянии от него», — поделился информацией военный эксперт Александр Синюгин.

Продукт использовался до 1970-х годов. Повоевать ему так и не пришлось. На смену им пришли новые модели — «Стриж» и «Рейс». Они остались в роли фоторазведчиков. Но они были тяжелее и имели оптические и инфракрасные камеры. Разведка велась днем ​​и ночью. 

«Ту-141 рассчитан на десятки километров, а Ту-143 — на сотни километров. И вообще это изделие предназначалось для преодоления эшелонированной системы ПВО противника», — сказал военный эксперт Степанов. 

«Форпост»: может находиться в режиме свободной охоты 10 часов

«Форпост» поднимается в небо. Беспилотник активно используется во время СВО. В режиме свободной охоты может находиться до 10 часов. То есть кружить над позициями противника и в нужный момент по команде оператора нанести удар.

Изначально «Форпост» создавался как разведывательный беспилотник, но со временем конструкторы наделили его ударными возможностями.

«Полезная нагрузка составляет около 100 кг полезной нагрузки, что означает ударные боеприпасы или средства разведки или комбинацию всего этого», — сказал эксперт Синюгин. 

Дроны на службе спасателей

Решаемые задачи

Их можно разделить на четыре основные группы:

• аварийное обнаружение;
• участие в ликвидации чрезвычайных ситуаций;
• поиск и спасение пострадавших;
• оценка ущерба от чрезвычайных событий.

В таких задачах старший оператор должен оптимально выбрать маршрут, скорость и высоту полета ДПЛА для покрытия зоны наблюдения за минимальное время или количество полетов с учетом секторов телевизионного обзора и тепловизионной камеры.

При этом необходимо исключить двойные или многократные рейсы по одним и тем же направлениям в целях экономии материальных и человеческих ресурсов.

Типы

По принципу полета все беспилотные летательные аппараты можно разделить на 5 групп (первые 4 группы относятся к аэродинамическим устройствам):

• с жестким крылом (БПЛА авиационного типа);
• с гибким крылом;
• винтокрыл (беспилотный летательный аппарат вертолетного типа);
• с хлопающими крыльями;
• аэростатический.

Кроме беспилотных летательных аппаратов пяти упомянутых групп существуют также различные гибридные подклассы аппаратов, которые по принципу полета сложно однозначно отнести к одной из упомянутых групп. В частности, существует множество таких дронов, сочетающих в себе качества самолетов и вертолетов.

С жестким крылом (самолетного типа)

Этот тип летательного аппарата также известен как БПЛА с неподвижным крылом. Подъемная сила этих аппаратов создается аэродинамически за счет давления воздуха, обтекающего неподвижное крыло. Как правило, аппараты этого типа отличаются большой продолжительностью полета, большой максимальной высотой полета и высокой скоростью.

Существует большое разнообразие подтипов БПЛА авиационного типа, отличающихся формой крыла и фюзеляжа. Почти все компоновки самолетов и типы фюзеляжей, встречающиеся в пилотируемой авиации, применимы и к беспилотным летательным аппаратам.

С вращающимся крылом (вертолетного типа)

Этот тип летательного аппарата также известен как БПЛА с винтокрылом. Их также часто называют БПЛА вертикального взлета и посадки. Последнее не совсем правильно, т.к в общем случае БПЛА с неподвижным могут иметь как вертикальный взлет, так и посадку.

Подъемная сила у аппаратов этого типа тоже создается аэродинамически, но не за счет крыльев, а за счет вращающихся лопастей несущего винта (гребного винта). Крылья либо полностью отсутствуют, либо играют второстепенную роль. Очевидными преимуществами дронов вертолетного типа являются возможность зависания в определенной точке и высокая маневренность, поэтому их часто используют в качестве воздушных роботов.

Аэростатические

Аэростатические БПЛА представляют собой особый класс БПЛА, в которых подъемная сила в основном создается за счет архимедовой силы, действующей на воздушный шар, наполненный легким газом (обычно гелием). Этот класс в основном представлен беспилотными дирижаблями.

Дирижабль — летательный аппарат легче воздуха, представляющий собой комбинацию воздушного шара с воздушным винтом (чаще всего пропеллер (пропеллер, крыльчатка) с электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания) и системой управления положением. По конструкции дирижабли можно разделить на три основных типа: мягкие, полужесткие и жесткие. В мягких и полужестких дирижаблях оболочка для газа-носителя мягкая, которая принимает нужную форму только после нагнетания в нее газа-носителя под определенным давлением.

В дирижаблях мягкого типа неизменность внешней формы достигается избыточным давлением газа-носителя, которое постоянно поддерживается баллонетами — мягкими баками, расположенными внутри оболочки, в которые нагнетается воздух. Баллонеты, кроме того, служат для регулирования выталкивающей силы и управления углом наклона (дифференциальная накачка/нагнетание воздуха в баллонеты приводит к изменению центра тяжести аппарата).

Для полужестких дирижаблей характерно наличие жесткой (в большинстве случаев на всю длину оболочки) сетки в нижней части оболочки. В жестких дирижаблях неизменность внешней формы обеспечивается жестким каркасом, обтянутым тканью, а газ содержится внутри жесткого каркаса в газонепроницаемых баллонах. Жесткие беспилотные дирижабли пока практически не используются.

Классификация

Хотя в Российской Федерации отсутствуют некоторые классы зарубежных классификаций, российские легкие БПЛА обладают гораздо большей дальностью полета.По российской классификации аппарат в первую очередь ориентирован на военные цели.

БПЛА можно систематизировать следующим образом:

1. Микро- и мини-БЛА малой дальности — взлетная масса до 5 кг, дальность до 25-40 км;
2. Легкие беспилотные летательные аппараты малой дальности — масса на взлете 5-50 кг, дальность полета 10-70 км;
3. Легкий беспилотный летательный аппарат средней дальности — взлетная масса 50-100 кг, дальность полета 70-150 (250) км;
4. Средние беспилотные летательные аппараты — взлетная масса 100-300 кг, дальность полета 150-1000 км;
5. Среднетяжелые беспилотники — взлетная масса 300-500 кг, дальность 70-300 км;
6. Тяжелые беспилотники средней дальности — взлетная масса более 500 кг, дальность 70-300 км;
7. Тяжелые беспилотные летательные аппараты с большой продолжительностью полета — взлетная масса более 1500 кг, дальность полета около 1500 км;
8. Беспилотный боевой самолет — взлетная масса более 500 кг, дальность полета около 1500 км.

История создания беспилотной техники

Неверно полагать, что дроны появились совсем недавно. Первые самолеты — аэростаты для бомбометания с воздуха — применили австрийцы в 1849 году. Однако их, как и беспилотные аппараты времен изобретения электричества и радиосвязи, вряд ли можно считать прообразами современных.

История развития беспилотных летательных аппаратов в сегодняшнем понимании началась в 1917 году с создания Чарльзом Кеттерингом летательного аппарата с часовым механизмом. Но, несмотря на успешные испытания, идея не получила дальнейшего развития.

Долгое время инженеры экспериментировали с различными моделями военных дронов, и только в 1933 году английские изобретатели создали многоразовое устройство дистанционного управления.

Даже советские программисты не остались в стороне. В 60-70-е годы прошлого века ракетно-ядерный щит страны пополнили беспилотный разведчик Ла-17Р, сверхзвуковая крылатая ракета Ту-121, ставшая основой для разработки Ту-123 «Ястреб», Ту-123. Реактивная ракета-разведчик -141 «Стриж» и Ту-143.    «Рейс».

До начала 21 века дроны использовались только в интересах военных ведомств, но с появлением GPS их стали использовать и в мирных целях.

Современные гражданские беспилотники технически отличаются от своих военных собратьев: они узкоспециализированы и «заточены» под конкретные задачи. Стартапы в этой сфере развиваются так быстро, что уже в ближайшем будущем дроны могут заменить небольшие пилотируемые летательные аппараты.

Метки: Беспилотник, БЛА, БПЛА, Дрон