Беспилотный летательный аппарат

Орудие Резерва Главного Командования 203-мм гаубица Б-4 1931 года

Принцип работы

Принцип работы БПЛА зависит от его конструктивных особенностей. Существует несколько компоновочных схем, которым соответствует большинство современных ЛА:

Фиксированное крыло. В этом случае устройства близки к самолетной компоновке, имеют роторные или реактивные двигатели. Такой вариант наиболее экономичен по топливу и имеет большой радиус действия;
Мультикоптеры. Это винтовые машины, оснащенные не менее двумя моторами, способны осуществлять вертикальный взлет/посадку, зависать в воздухе, поэтому особенно хороши для разведки, в том числе в городской среде;
Вертолетный тип. Компоновка вертолетная, системы винтов могут быть разными, например, российские разработки часто оснащаются соосными винтами, что роднит модели с такими машинами, как «Черная акула»;
Конвертопланы. Это комбинация вертолетной и самолетной схемы. Для экономии пространства поднимаются в воздух такие машины вертикально, в полете меняется конфигурация крыла, и становится возможным самолетный метод передвижения;
Планеры. В основном это устройства без двигателей, которые сбрасываются с более тяжелой машины и двигаются по заданной траектории. Этот тип подходит для разведывательных целей.

Силовая установка крепится в корпусе, здесь же размещается управляющая электроника, средства управления и связи. Корпус представляет собой обтекаемый объем для придания конструкции аэродинамической формы. Основой же прочностных характеристик является рама, которая обычно собирается из металла или полимеров.

Простейший набор управляющих систем следующий:

процессор;
барометр для определения высоты;
акселерометр;
гироскоп;
навигатор;
оперативное запоминающее устройство;
приемник сигнала.

Военные устройства управляются при помощи пульта (если дальность действия небольшая) либо по спутникам.

Сбор информации для оператора и программного обеспечения самой машины поступает из датчиков различных типов. Используются лазерные, звуковые, инфракрасные и прочие типы.

Навигация проводится за счет GPS и электронных карт.

Поступающие сигналы трансформируются контроллером в команды, которые передаются уже на исполняющие устройства, например, рули высоты.

Примеры массового применения дронов

Боевое нападение в Хмеймим

В ночь на 6-е января 2018 года БПЛА атаковали российские подразделения в Сирии, так впервые было зафиксировано первое боевое применение стаи беспилотников. От экспериментов к практике перешли суровые сирийские оппозиционеры, в качестве мишеней выбравшие российскую авиабазу Хмеймим и пункт обеспечения ВМФ в Тартусе. Группа из 13-ти штук вполне подошла для тренировки РЭБ и зенитчиков. 7 штук было сбито комплексом «Панцирь-С1», а оставшиеся 6 — посажены. При контакте с землёй 3 БПЛА взорвались. Изучение оставшихся показало, что запуск был произведён из зоны деэскалации «Идлиб». Для этого беспилотникам пришлось преодолеть более 50-ти километров.

На наиболее популярном из опубликованных фото, стоящий на столе беспилотник террористов действительно выглядит как кустарная модель

Но обращает на себя внимание несколько моментов: возможности батареи и удаленность управления (напомним о расстоянии в 50км до атаки), вес полезной нагрузки ( на фото ниже можно увидеть количество бомб на каждом крыле) и массовость использования. Сегодня любая кустарная мастерская в состоянии наладить мелкосерийный выпуск беспилотников и силами небольшого инженерного коллектива превратить их в серьёзную проблему

Поэтому столь активно обсуждаются опасения от развития данной технологии и продолжается создание оружия для уничтожения БПЛА.

История

[править] История

Первыми беспилотными аппаратами были созданные военным инженером Чарльзом Кеттерингом, при финансовой поддержке США, The Kettering Aerial Torpedo, Kettering Bug, которые должны были быть фактически крылатыми бомбами, которые по часовму механизму отстреливали крылья и падали на цель. Дальше испытания моделей дело не пошло.

Первый неодноразовый БПЛА был разработан Британцами в 1933 году. Разработке дали название Queen Bee. Всего было создано три БПЛА на базе биплана Fairy Queen, радиоуправление осуществлялось с корабля, два авварата в ходе испытаний разбились, третий совершил удачный полёт. Это считается первый удачный опыт создания БПЛА. В ходе Второй Мировой Войны ВМС США в 1944 году применяла дистанционно управляемые самолёты B-17, которые использовались для авианалётов на базы германских подводных лодок.

Сегодня производятся и проектируются различные БПЛА с размерами не превосходящие крупных птиц, до полноразмерных самолётов с практическим потолком до 25 км мировым лидером в производстве БПЛА является США, на втором месте Израиль, на третьем Великобритания.

Литература

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.

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.

Позиционирование

На первый взгляд, о чем тут писать — какие-то направляющие, которые толкают дрон в нужную точку. Но, оказывается, здесь целый букет идей и можно проследить несколько направлений мысли конструкторов.

Итак, посадочные платформы можно разделить на: 

• платформы без устройств позиционирования, 

• с активными устройствами позиционирования, 

• с пассивными устройствами позиционирования, 

• с комбинацией устройств позиционирования,

• и другие не подпадающие под предыдущие пункты, с нестандартными устройствами позиционирования.

Классификация посадочных платформ по типам устройств позиционирования

Сначала нужно сказать, что есть посадочные платформы без устройств позиционирования вовсе. БПЛА приземляется на площадку с точностью, обеспечиваемой системой управления БПЛА. Обслуживающие устройства БПЛА, входящие в состав посадочной площадки, должны иметь возможность обслуживать БПЛА в том положении, в котором он стоит после посадки. Как правило, это электрическое соединение через большие или чередующиеся контакты. Других манипуляций по перемещению БПЛА в этом случае не производится.

Платформы с активным позиционированием имеют в своем составе механизмы и устройства, которые перемещают БПЛА в нужное положение и поворачивают его в нужном направлении — толкатели различных типов. Механизмы выбираются в соответствии с требованиями к точности и скорости позиционирования. 

Для платформ с пассивным позиционированием отсутствуют приводы для перемещения БПЛА: горизонтальное перемещение БПЛА для позиционирования во время посадки обеспечивается преобразованием его вертикального движения. Пассивные устройства позиционирования включают в себя воронки, откосы, наклонные края и т.д.

Каждое из вышеперечисленных устройств имеет свои особенности и ограничения. Комбинация устройств позиционирования помогает достичь лучших результатов, используя преимущества каждого метода.

Платформы были классифицированы как платформы с нестандартными устройствами позиционирования, в случае необычных устройств посадки или методов позиционирования, которые не перечислены выше. Однако они могут быть активными, пассивными и комбинированными.

Каждый тип устройств позиционирования можно разделить на подтипы, которые показаны на рисунке выше и немного более подробно рассмотрены далее.

Лачетти или Джентра?

1.1 Концепция современных боевых действий

Конфликты на Ближнем Востоке, на Балканах и в Ираке продемонстрировали новые технологии ведения боевых действий и обозначили основные направления их развития и совершенствования с учетом современных достижений в создании интеллектуального оружия различного назначения.

Эти технологии базируются на ряде основных принципов:

1. создание единой информационной, управляющей и ударной среды, простирающейся от поверхности земли (воды) до космоса и доступной различным военным потребителям от стратегического уровня (армия) до тактического уровня – взвод, группа солдат или даже отдельный солдат. Всеобъемлющая и своевременная информация, а также управление рассматриваются в качестве ведущего компонента достижения успеха ;
2. возрастание глубины огневого поражения, требующее увеличения дальностей действия проектируемых средств поражения;
3. одновременное преодоление повышающейся защищенности большинства целей, например, систем объектовой ПВО противника;
4. активное применение относительно дешевых боеприпасов классов “воздух -поверхность” и “ поверхность – поверхность”.

Единая информационная среда обеспечивается непрерывной разведкой, планированием и управлением выполнения запланированных действий с привлечением минимально необходимых ударных средств.

Одним из типов современного интеллектуального оружия, вызывающего особый интерес в последнее время, стали беспилотные летательные аппараты (unmanned aerial vehicle (UAV)). Известные проекты БЛА разработаны или разрабатываются в большинстве для решения следующих задач:

1. разведка или целеуказание оружию,
2. в качестве ударных средств .

Параллельно несоответствие боевых возможностей классических: артиллерии ВМФ и Сухопутных войск, неуправляемых авиабомб в РФ и во всем мире (включая США) современным тактическим требованиям стимулировало появление большого количество работ в направлении обеспечения выполнения требований к точности наведения.

Важнейшим направлением повышения точности стрельбы является создание комплексов управляемого вооружения на базе высокоточных артиллерийских боеприпасов (ВТАБ) и управляемых авиационных бомб (УАБ), обеспечивающих многократное сокращение расхода снарядов и времени решения огневых задач. Создание ВТАБ и УАБ, характеризующихся повышенной боевой эффективностью, рассматривается зарубежными военными специалистами в качестве одного из основных направлений совершенствования артиллерии и авиации в ближайшие 10-15 лет .

История создания и развития БПЛА

История беспилотников началась в Великобритании в 1933 году, когда на базе биплана Fairy Queen был собран самолет, управляющийся по радио. До начала Второй мировой войны и в первые годы было собрано более 400 таких машин, которые использовались в качестве мишеней при Королевском ВМФ.

Первой боевой машиной этого класса стали знаменитые немецкие Фау-1, оснащенные пульсирующим реактивным двигателем. Примечательно, что запускать самолеты-боеголовки можно было как с земли, так и с воздушных носителей.

Управлялась ракета следующими средствами:

• автопилотом, которому задавались параметры высоты и курса перед запуском;
• дальность отсчитывалась механическим счетчиком, который приводился в действие за счет вращения лопастей в носовой части (последние запускались от набегающего воздушного потока);
• по достижении установленной дистанции (разброс — 6 км) взводились взрыватели, и снаряд автоматически переходил в режим пикирования.

https://youtube.com/watch?v=5vhVtTF-w60

Соединенные Штаты в годы войны выпускали мишени для тренировки зенитчиков — Radioplane OQ-2. Ближе к концу противостояния появились первые ударные беспилотники многократного действия — Interstate TDR. Самолет оказался малоэффективным из-за низкой скорости и дальности, которые были обусловлены дешевизной производства. Кроме того, технические средства того времени не позволили вести прицельный огонь, вести бой на большой дистанции без следования самолета-управления. Тем не менее успехи в применении машин были.

В послевоенные годы БПЛА расценивались исключительно в роли мишеней, но ситуация изменилась после появления в войсках зенитных ракетных комплексов. С этого момента беспилотники стали разведчиками, ложными целями для вражеских «зениток». Практика показала, что их использование сокращает потери пилотируемых ЛА.

БПЛА в бою

В Советском Союзе до 70-х годов активно выпускались тяжелые разведывательные самолеты в качестве беспилотных:

1. Ту-123 «Ястреб»;
2. Ту-141 «Стриж»;
3. Ту-143 «Рейс».

Значительные потери авиации во Вьетнаме для армии Соединенных Штатов обернулись возрождением интереса к БПЛА.

Здесь появляются средства для выполнения различных задач;

• фоторазведка;
• радиотехническая разведка;
• цели радиоэлектронной борьбы.

В этом виде использовались 147E, которые собирали разведданные так эффективно, что многократно окупили стоимость всей программы по их же разработке.

В развитии БПЛА 80-90-х годов поучаствовали израильские специалисты. Изначально закупались устройства США, но быстро была сформирована собственная научно-техническая база для разработки. Лучше всех зарекомендовала себя фирма «Тадиран». Израильская армия тоже продемонстрировала эффективность использования БПЛА, осуществляя операции против сирийских войск в 1982.

В 80-90-е очевидные успехи ЛА без экипажа на борту спровоцировали начало разработок у многих компаний по всему миру.

В начале 2000-х появился первый ударный аппарат – американский MQ-1 Predator. На борту устанавливались ракеты AGM-114C Hellfire. В начале века беспилотники в основном использовались на Ближнем Востоке.

Беспилотник на марше

До сих пор практически все страны активно разрабатывают и внедряют БПЛА. Например, в 2013 в ВС РФ поступили разведывательные комплексы с малой дальностью действия — «Орлан-10».

Также ведется разработка в КБ Сухого и МиГ новой тяжелой машины – ударного самолета со взлетной массой до 20 тонн.

1.5 Разработка беспилотных летательных аппаратов в РФ и за рубежом

Рынок беспилотных летательных аппаратов — один из наиболее быстрорастущих сегментов авиационного рынка во всем мире. По прогнозам мировой печати инвестиции в эту область в ближайшее десятилетие будут исчисляться многими миллионами долларов.

На сегодняшний день разработкой БЛА для военных и гражданских целей в РФ занимается ряд фирм оборонного комплекса (ОКБ «Сокол» (Казань), НИИ «Кулон», КБ «Луч») и коммерческих организаций (ООО «ТеКнол»).

Сложно однозначно определить наиболее эффективный подход. С одной стороны, только налаженная кооперация оборонного комплекса способна создать сложный и многофункциональный БЛА, но с другой стороны, с учетом современных тенденций миниатюризации таких аппаратов, подключения частного капитала, а также простотой покупки электроники за рубежом (при условии не использования в изделиях военного назначения) задача по созданию БЛА вполне выполнима и небольшой коммерческой организацией.

1.5.1 Микро БЛА. Военное применение

В настоящее время без БЛА не обходится ни один вооруженный конфликт с участием армий развитых стран. Широкое внедрение подобных ЛА отвечает концепциям повышения автоматизации управления подразделениями и частями и сокращения потерь личного состава. Разведывательный комплекс, основанный на БЛА, служит для обеспечения командира на поле боя воздушной разведывательной информацией о текущей обстановке в его зоне ответственности. Использование такого комплекса позволяет обходиться без заявок на разведку в вышестоящий штаб (связанный с “большой” авиацией) и избавляет от ожидания результатов разведки. БЛА способны и уже активно выполняют задачи, решаемые разведгруппами.

Однако существующие БЛА и ДПЛА (дистанционно пилотируемые летательные аппараты) – это сложная, объемная техника, требующая подготовленных специалистов. Такую технику сложно разместить на переднем крае, не говоря о том, чтобы взять её с собой в разведку. Таким образом, перед разработчиками новых перспективных БЛА встала задача создания мобильных, простых в эксплуатации и дешевых средств ведения воздушной разведки.

Ряд научно – исследовательских учреждений и конструкторских бюро в США и во всем мире подошли к решению этой задачи через уменьшение размеров БЛА и упрощение управления ими, наделяя их большой автономностью – мини- и микро-БЛА. Повышенный интерес в этому классу аппаратов в последнее время, согласно данным Управления перспективных исследований и разработок МО США (DAPRA), является результатом одновременного появления новых достижений в области миниатюризации компонент ЛА и новых военно-технических концепций применения таких аппаратов, лежащих в русле перспективных концепций информатизации вооруженной борьбы. Идея серии БЛА размером с ладонь (MAV – micro air vehicle), была предложена DARPA. Для оценки технической реализуемости аппаратов DARPA проводит работы по основным компонентам таких аппаратов (планеру, энергосиловой установке, двигателю, полезной нагрузке – информационным датчикам, системе управления и навигации). DARPA финансирует работы по ряду таких устройств, в том числе по лёгким батареям и пьезоэлектрическим моторам для машущих крыльев. Последние могут быть эффективны для микроаппаратов нетрадиционных  аэродинамических компоновок, осуществляющих полёт по принципу птиц или насекомых. Целевая потребность в аппаратах этого класса связывается с прогнозируемыми условиями ведения конфликтов в XXI-м веке. При этом особо выделяются боевые действия в нестандартных условиях, например, в городских .

Локально управляемые мини- и микро-БЛА позволят значительно уменьшить время ожидания, свойственное существующим средствам разведки, и, действуя по требованию отдельного солдата, выдавать информацию относительно окружающей обстановки, повышать ситуационную осведомленность и на этой основе повышать эффективность предпринимаемых действий, снижая требования к численности и уменьшая потери среди личного состава подразделений.

1.5.2 БЛА для задач гражданского потребителя

Кроме военных областей применения существует большое количество потенциальных коммерческих приложений БЛА. Они включают оперативный контроль движения, контроль границ, противопожарный дозор и спасательные операции, мониторинг в лесном хозяйстве, наблюдение живой природы, мониторинг и фотосъемку недвижимости и др.

Командование полком

Зарубежные беспилотные летательные аппараты

Одной из основных тенденций развития современных БПЛА является их дальнейшее уменьшение. Ярким примером этого дрон PD-100 Black Hornet, разработанный норвежской компанией Prox Dynamics.

Этот дрон вертолетного типа имеет длину 100 мм и вес 120 гр. Дальность его полета не превышает 1 км, а продолжительность – 25 минут. Каждый PD-100 Black Hornet оснащен тремя видеокамерами.

Серийный выпуск этих беспилотников начался в 2012 году, военное ведомство Англии закупило 160 комплектов PD-100 Black Hornet за 31 млн долларов. Данные дроны применялись в Афганистане.

Работают над созданием микродронов и в США. У американцев существует специальная программа Soldier Borne Sensors, направленная на разработку и внедрение разведывательных БПЛА, которые могли бы снабжать информацией каждый взвод или роту. Появилась информация о желании армейского руководства США к 2018 году снабдить индивидуальным дроном каждого бойца.

Сегодня самым массовым дроном в американской армии является RQ-11 Raven, который весит 1,7 кг, имеет размах крыла 1,5 м и может подниматься на высоту до 5 км. Электрический двигатель дрона обеспечивает ему скорость до 95 км/ч, в воздухе RQ-11 Raven может находиться от 45 минут до одного часа.

На беспилотнике установлена цифровая видеокамера дневного или ночного видения, аппарат запускается с руки, он не нуждается в специальной площадке для приземления. Аппарат может летать по заданному маршруту автоматически, ориентируясь на сигналы GPS, или управляться оператором.

Данный беспилотник находится на вооружении более десяти стран мира.

Более тяжелым БПЛА, находящимся в настоящий момент на вооружении армии США, является RQ-7 Shadow. Он предназначен для ведения разведки на уровне бригады. Серийное производство комплекса началось в 2004 году. Дрон имеет двухкилевое оперение и толкающий винт. Этот БПЛА оснащается обычной или инфракрасной видеокамерой, радиолокатором, аппаратурой подсветки целей, лазерным дальномером и мультиспектральной камерой. На аппарат можно подвесить управляемую бомбу массой 5,4 кг. Существует несколько модификаций этого дрона.

Еще одним американским БПЛА среднего размера является RQ-5 Hunter. Вес пустого аппарата составляет 540 кг. Это совместная американо-израильская разработка. БПЛА оснащается телевизионной камерой, тепловизором третьего поколения, лазерным дальномером, а также другим оборудованием. Дрон запускается со специальной платформы с помощью ракетного ускорителя, радиус его действия – 267 км, в воздухе он может находиться до 12 часов. Созданы несколько модификаций Hunter, на некоторые из них можно подвешивать небольшие бомбы.

«Дозор-600». Это многоцелевой аппарат, разрабатываемый компанией «Транзас», показан широкой общественности на выставке МАКС-2009. БПЛА считается аналогом американского MQ-1B Predator, хотя его точные характеристики неизвестны. «Дозор» планируют оснастить РЛС переднего и бокового обзора, видеокамерой и тепловизором, системой целеуказания. Данный БПЛА предназначен для разведки и наблюдения в прифронтовой зоне. Об ударных возможностях дрона информация отсутствует. В 2013 году Шойгу потребовал ускорить работы над «Дозором-600».

«Орлан-3М» и «Орлан-10». Эти БПЛА разработаны для ведения разведки, проведения поисковых работ, целеуказания. Аппараты очень схожи своим внешним видом, незначительно отличается их взлетная масса и дальность полета. Старт происходит за счет катапульты, а приземляется аппарат на парашюте.

Rubtsov

Применение дронов в повседневной жизни

Возможности гражданских дронов стремительно расширяются.

Где еще нашли применение «мирные» беспилотники:

1. В сельском хозяйстве — для распыления средств борьбы с вредителями и грызунами, оценки степени зараженности растений и зарастания полей сорняками, охраны сельхозугодий.
2. 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.
3. В «беспилотной журналистике» — при подготовке репортажей из мест боевых действий, с массовых мероприятий, спортивных соревнований, для наблюдений за дикой природой.
4. В поиске и спасении людей, потерявшихся в труднодоступных местностях (горах, лесах, океанах), попавших в лавину или провалившихся в пещеру.
5. В медицине — для доставки медикаментов пациентам слаборазвитых стран, людям, оказавшимся в чрезвычайных ситуациях и зонах бедствия.
6. В борьбе с правонарушителями для анализа дорожно-транспортных происшествий, мониторинга толпы на мероприятиях с большим скоплением людей, обследования подозрительных вещей, выслеживания преступников.
7. В науке — при проведении исследовательских проектов для «спасения планеты»: восстановление лесов, отслеживание таяния ледников, составление климатических прогнозов.
8. Для исполнения безумных фантазий, сохранения впечатлений о приятных событиях, уникальных путешествиях и открытиях в фото- и видео-воспоминаниях.

Происшествия

Tesla Model S врезался в грузовик с выпирающей платформой, выше приборной панели. Причиной стала включенная система автоматического въезда в гараж, за рулем не было водителя.

В январе 2016 г. в КНР в провинции Хэбэй Tesla Model S с включенным автопилотом врезалась в уборочную машину, водитель Tesla Model S погиб. Возможно, густой смог помешал автопилоту распознать препятствие.

В мае 2016 г. во Флориде электромобиль Tesla Model S с включенным автопилотом врезался в фуру, которая пересекала перекресток, водитель электромобиля погиб. В Tesla полагали, что автоматика не успела распознать опасность из-за белого цвета прицепа грузовика на фоне яркого неба или из-за длинного свеса прицепа и большого дорожного просвета.

Беспилотные аппараты Европы

MALE RPAS

Одна из недавних разработок – перспективная разведывательно-ударная машина, которая создается совместно итальянскими, испанскими, немецкими и французскими компаниями. Первая демонстрация прошла в 2020 году.

MALE RPAS

«Sagem Sperwer»

Одна из французских разработок, которая успела проявить себя на Балканах в конце прошлого века (1990-е). Создание велось с опорой на национальные и общеевропейские программы.

«Sagem Sperwer»

«Eagle 1»

Еще одна французская машина, которая предназначена для ведения разведывательных операций. Предполагается, что аппарат будет работать на высотах в 7-8 тысяч метров.

HALE

Высотный БПЛА, который может подниматься до 18 километров. В воздухе аппарат может продержаться до трех суток.

В целом в Европе ведущую роль в разработке беспилотных ЛА занимает Франция. Постоянно появляются новинки по всему миру, в том числе модульные многофункциональные модели, на базе которых можно собрать различные боевые и гражданские машины.

Автор статьи:
Лыжин Сергей