Технические характеристики беспилотников. Беспилотные летательные аппараты (БЛА) зарубежных стран
Вряд ли когда-нибудь роботам предстоит полностью заменить человека в тех областях деятельности, в которых требуется быстрое принятие нестандартных решений как в мирной жизни, так и в бою. Тем не менее разработка дронов в последнее девятилетие стала модным трендом военного авиастроения. Многие ведущие в военном отношении страны массово производят БПЛА. России пока не удалось не только занять традиционно лидерские для нее в сфере конструирования оружия позиции, но и преодолеть отставание в этом сегменте оборонных технологий. Однако работа в этом направлении ведется.
Мотивация разработки БПЛА
Первые результаты использования беспилотных проявились еще в сороковые годы, правда, техника того времени более соответствовала понятию «самолет-снаряд». Крылатая ракета «Фау» могла совершить полет в одну сторону в имея собственную систему контроля курса, построенную на инерциально-гироскопическом принципе.
В 50-е и 60-е годы советские системы ПВО достигли высокого уровня эффективности, и начали представлять серьезную опасность для самолетов вероятного противника в случае реального противостояния. Войны во Вьетнаме и на Ближнем Востоке вызвали среди пилотов США и Израиля настоящую панику. Нередкими стали случаи отказов выполнять боевые задачи в районах, прикрываемых зенитными комплексами советского производства. В конечном счете нежелание подвергать жизни летчиков смертельному риску побудило конструкторские компании искать выход.
Начало практического применения
Первой страной, применившей беспилотную авиацию, стал Израиль. В 1982 году во время конфликта с Сирией (долина Бекаа) в небе появились самолеты-разведчики, работавшие в роботизированном режиме. С их помощью израильтянам удалось засечь боевые порядки ПВО противника, что позволило нанести по ним ракетный удар.
Первые дроны предназначались исключительно для разведывательных полетов над «горячими» территориями. В настоящее время применяются также ударные беспилотники, имеющие на борту вооружения и боекомплект и непосредственно наносящие бомбовые и ракетные удары по предполагаемым позициям противника.
Большее всего их у США, где массово производятся «Предаторы» и другие типы боевых авиароботов.
Опыт применения военной авиации в современный период, в частности операция по умиротворению южноосетинского конфликта в 2008 году, показал, что БПЛА России тоже нужны. Проводить разведку тяжелыми в условиях противодействия неприятельской противовоздушной обороны рискованно и ведет к неоправданным потерям. Как выяснилось, в этой области есть определенные недоработки.
Проблемы
Главенствующей идеей современной сегодня является мнение о том, что ударные БПЛА России нужны в меньшей степени, чем разведывательные. Нанести огневой удар по врагу можно самыми разнообразными средствами, включая тактические ракеты высокой точности и артиллерию. Куда важнее информация о дислокации его сил и правильное целеуказание. Как показал американский опыт, использование дронов непосредственно для обстрела и бомбардировки приводит к многочисленным ошибкам, гибели мирного населения и собственных солдат. Это не исключает полного отказа от ударных образцов, а только выявляет перспективное направление, по которому будут в ближайшее время развиваться новые БПЛА России. Казалось бы, страна, совсем недавно еще занимавшая ведущие позиции в создании беспилотной обречена на успех и сегодня. Еще в первой половине 60-х были созданы летательные аппараты, совершавшие полеты в автоматическом режиме: Ла-17Р (1963), Ту-123 (1964) и другие. Лидерство сохранялось и в 70-е, и в 80-е годы. Однако в девяностые технологическое отставание стало явным, а попытка устранить его в последнее десятилетие, сопровождаемая затратой пяти миллиардов рублей не дала ожидаемого результата.
Современное положение
На настоящий момент наиболее перспективные БПЛА России представлены следующими основными моделями:
На практике единственным серийные БПЛА России сейчас представлены комплексом артиллерийской разведки «Типчак», способным выполнять узко очерченный круг боевых задач, связанных с целеуказанием. Подписанный в 2010 г. договор «Оборонпрома» с фирмой IAI на крупноузловую сборку израильских беспилотников можно рассматривать как временную меру, не обеспечивающую развития российских технологий, а лишь прикрывающую брешь в ассортименте отечественного оборонного производства.
Некоторые перспективные модели можно рассмотреть по отдельности в рамках общедоступной информации.
«Иноходец»
Взлетный вес - одна тонна, что для беспилотника не так уж мало. Проектной разработкой занимается фирма «Транзас», в настоящее время идут летные испытания опытных образцов. Схема компоновки, V-образное оперение, широкое крыло, способ взлета и посадки (самолетные), и общие характеристики примерно соответствуют показателям наиболее распространенного в настоящее время американского «Предатора». БПЛА России «Иноходец» сможет нести разнообразную аппаратуру, позволяющую вести разведку в любое время суток, аэрофотосъемку и телекоммуникационную поддержку. Предполагается возможность производства ударной, разведывательной и гражданской модификации.
«Дозор»
Главная модель - разведывательная, она оснащается видео- и фотокамерами, тепловизором и другим регистрационным оборудованием. На основе тяжелого планера также могут производиться и ударные БПЛА. России «Дозор-600» нужен больше как универсальная платформа для отработки технологий производства более мощных беспилотников, но исключать запуск в массовую серию именно этого дрона тоже нельзя. В настоящее время проект находится на стадии разработки. Дата первого полета - 2009 год, тогда же образец представлялся на международной выставке «МАКС». Проектируется фирмой «Транзас».
«Альтаир»
Можно предположить, что на настоящий момент самые крупные ударные БПЛА России - «Альтаир», разработки ОКБ «Сокол». Проект имеет и другое название - «Альтиус-М». Взлетный вес этих беспилотников - пять тонн, строить его будет Казанский авиазавод имени Горбунова, входящий в Акционерное общество «Туполев». Стоимость контракта, заключенного с Министерством обороны, составляет примерно миллиард рублей. Известно также, что эти новые БПЛА России имеют размеры, соизмеримые с габаритами самолета-перехватчика:
- длина - 11 600 мм;
- размах крыла - 28 500 мм;
- размах оперения - 6 000 мм.
Мощность двух винтовых авиационных дизелей - 1000 л. с. В воздухе эти разведывательно-ударные БПЛА России смогут находиться до двух суток, преодолевая расстояние в 10 тысяч километров. Об электронном оборудовании известно мало, остается лишь догадываться о его возможностях.
Другие типы
В перспективной разработке находятся и другие БПЛА России, например, упомянутый «Охотник», беспилотный тяжелый дрон, способный также выполнять различные функции как информативно-разведывательные, так и ударно-штурмовые. Кроме этого, по принципу устройства также наблюдается разнообразие. Беспилотники бывают как самолетного, так и вертолетного типа. Большое число несущих винтов обеспечивает возможность эффективно маневрировать и зависать над интересующим объектом, производя высококачественную съемку. Информация может оперативно передаваться по кодированным каналам связи или накапливаться во встроенной памяти оборудования. Управление БПЛА бывает алгоритмически-программным, дистанционным или комбинированным, при котором возврат на базу производится в автоматическом режиме в случае утери контроля.
По всей видимости, беспилотные российские аппараты в скором времени не будут ни качественно, ни количественно уступать иностранным образцам.
Современные технологии в области обнаружения и развития пожаров на сегодняшний день развиваются очень стремительно. Новейшие разработки могут удивить не только своим внешним видом, к примеру в области тушения и ликвидации последствий стихийных бедствий на сегодняшний день применяют роботизированную технику.
В нашей статье мы расскажем Вам о еще одной принципиально новой технологии которая активно внедряется и используется в современном мире.
Методический план конспект по кнопке СКАЧАТЬ
Беспилотная авиация может найти широкое применение для решения специальных задач, когда использование пилотируемой авиации невозможно или экономически невыгодно:
- осмотр труднодоступных участков границы,
- наблюдение за различными участками суши и водной поверхности,
- определение последствий стихийных бедствий и катастроф,
- выявление очагов , выполнение поисковых и других работ.
Применение БПЛА позволяет дистанционно, без участия человека и без подвергания его опасности, проводить мониторинг ситуации на достаточно больших территориях в труднодоступных районах при относительной дешевизне.
Типы
По принципу полета все БПЛА можно разделить на 5 групп (первые 4 группы относятся к аппаратам аэродинамического типа):
- с жестким крылом (БПЛА самолетного типа);
- с гибким крылом;
- с вращающимся крылом (БПЛА вертолетного типа);
- с машущим крылом;
- аэростатические.
Кроме БПЛА перечисленных пяти групп существуют также различные гибридные подклассы аппаратов, которые по их принципу полета трудно однозначно отнести к какой-либо из перечисленных групп. Особенно много таких БПЛА, которые совмещают качества аппаратов самолетного и вертолетного типов.
С жестким крылом (самолетного типа)
Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с жестким крылом. Подъемная сила данных аппаратов создается аэродинамическим способом за счет напора воздуха, набегающего на неподвижное крыло. Аппараты такого типа, как правило, отличаются большой длительностью полета, большой максимальной высотой полета и высокой скоростью.
Существует большое разнообразие подтипов БПЛА самолетного типа, различающихся по форме крыла и фюзеляжа. Практически все схемы компоновки самолета и типы фюзеляжей, которые встречаются в пилотируемой авиации, применимы и в беспилотной.
С гибким крылом
Это дешевые и экономичные летательные аппараты аэродинамического типа, в которых в качестве несущего крыла используется не жесткая, а гибкая (мягкая) конструкция, выполненная из ткани, эластичного полимерного материала или упругого композитного материала, обладающего свойством обратимой деформации. В этом классе БПЛА можно выделить беспилотные моторизованные парапланы, дельтапланы и БПЛА с упруго деформируемым крылом.
Беспилотный моторизованный параплан – аппарат на основе управляемого парашюта-крыла, снабжённый мототележкой с воздушным винтом для автономного разбега и самостоятельного полёта. Крыло обычно имеет форму прямоугольника или эллипса. Крыло может быть мягким, иметь жесткий или надувной каркас. Недостатком беспилотных моторизованных парапланов является трудность управления ими, так как навигационные датчики не имеют жесткой связи с крылом. Ограничение на их применение оказывает также очевидная зависимость от погодных условий.
С вращающимся крылом (вертолетного типа)
Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с вращающимся крылом. Часто их называют также – БПЛА с вертикальным взлетом и посадкой. Последнее не совсем корректно, так как в общем случае вертикальный взлет и посадку могут иметь и БПЛА с неподвижным.
Подъемная сила у аппаратов этого типа также создается аэродинамически, но не за счет крыльев, а за счет вращающихся лопастей несущего винта (винтов). Крылья либо отсутствуют вовсе, либо играют вспомогательную роль. Очевидными преимуществами БПЛА вертолетного типа являются способность зависания в точке и высокая маневренность, поэтому их часто используют в качестве воздушных роботов.
С машущим крылом
БПЛА с машущим крылом основаны на бионическом принципе – копировании движений, создаваемых в полете летающими живыми объектами – птицами и насекомыми. Хотя в этом классе БПЛА пока нет серийно выпускаемых аппаратов и практического применения они пока не имеют, во всем мире проводятся интенсивные исследования в этой области. В последние годы появилось большое количество разных интересных концептов малых БПЛА с машущим крылом.
Главные преимущества, которые имеют птицы и летающие насекомые перед существующими типами летательных аппаратов – это их энергоэффективность и маневренность. Аппараты, основанные на имитации движений птиц, получили название орнитоптеров, а аппараты, в которых копируются движения летающих насекомых – энтомоптерами.
Аэростатические
БПЛА аэростатического типа– это особый класс БПЛА, в котором подъемная сила создается преимущественно за счет архимедовой силы, действующей на баллон, заполненный легким газом (как правило, гелием). Этот класс представлен, в основном, беспилотными дирижаблями.
Дирижабль – Л А легче воздуха, представляющий собой комбинацию аэростата с движителем (обычно это винт (пропеллер, импеллер) с электрическим двигателем или ДВС) и системы управления ориентацией. По конструкции дирижабли подразделяются на три основных типа: мягкий, полужёсткий и жёсткий. В дирижаблях мягкого и полужёсткого типа оболочка для несущего газа мягкая, которая приобретает требуемую форму только после закачки в неё несущего газа под определённым давлением.
В дирижаблях мягкого типа неизменяемость внешней формы достигается избыточным давлением несущего газа, постоянно поддерживаемым баллонетами – мягкими ёмкостями, расположенными внутри оболочки, в которые нагнетается воздух. Баллонеты, кроме того, служат для регулирования подъемной силы и управления углом тангажа (дифференцированная откачка/закачка воздуха в баллонеты приводит к изменению центра тяжести аппарата).
Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней части оболочки жесткой (в большинстве случаев на всю длину оболочки) фермы. В жёстких дирижаблях неизменяемость внешней формы обеспечивается жестким каркасом, обтянутым тканью, а газ находится внутри жёсткого каркаса в баллонах из газонепроницаемой материи. Жесткие дирижабли в беспилотном исполнении пока практически не применяются.
Классификация
Некоторые классы зарубежной классификации отсутствуют в РФ, лёгкие БПЛА в России имеют значительно большую дальность и т. д. Согласно российской классификации, которая ориентирована преимущественно пока только на военное назначение аппаратов.
БПЛА можно систематизировать следующим образом:
- Микро– и мини–БПЛА ближнего радиуса действия – взлётная масса до 5 кг, дальность действия до 25-40 км;
- Лёгкие БПЛА малого радиуса действия – взлётная масса 5-50 кг, дальность действия 10-70 км;
- Лёгкие БПЛА среднего радиуса действия – взлётная масса 50-100 кг, дальность действия 70-150 (250) км;
- Средние БПЛА – взлётная масса 100-300 кг, дальность действия 150-1000 км;
- Средне-тяжёлые БПЛА – взлётная масса 300-500 кг, дальность действия 70-300 км;
- Тяжёлые БПЛА среднего радиуса действия – взлётная масса более 500 кг, дальность действия 70-300 км;
- Тяжёлые БПЛА большой продолжительности полёта – взлётная масса более 1500 кг, дальность действия около 1500 км;
- Беспилотные боевые самолёты – взлётная масса более 500 кг, дальностью около 1500 км.
Применяемые БПЛА
Гранад ВА-1000
ZALA 421-16E
Для технического оснащения МЧС России беспилотными летательными аппаратами, российскими предприятиями разработано несколько вариантов, рассмотрим некоторые из них:
Это беспилотный самолет большой дальности (рис. 1.) с системой автоматического управления (автопилот), навигационной системой с инерциальной коррекцией (GPS/ГЛОНАСС), встроенной цифровой системой телеметрии, навигационными огнями, встроенным трехосевым магнитометром, модулем удержания и активного сопровождения цели («Модуль AC»), цифровым встроенным фотоаппаратом, цифровым широкополосным видеопередатчиком C-OFDM-модуляции, радиомодемом с приемником спутниковой навигационной системы (СНС) «Диагональ ВОЗДУХ» с возможностью работы без сигнала СНС (радиодальномер) системой самодиагностики, датчиком влажности, датчиком температуры, датчиком тока, датчиком температуры двигательной установки, отцепом парашюта, воздушным амортизатором для защиты целевой нагрузки при посадке и поисковым передатчиком.
Данный комплекс предназначен для ведения воздушного наблюдения в любое время суток на удалении до 50 км с передачей видеоизображения в режиме реального времени. Беспилотный самолет успешно решает задачи по обеспечению безопасности и контролю стратегически важных объектов, позволяет определять координаты цели и оперативно принимать решения по корректировке действий наземных служб. Благодаря встроенному «Модулю АС» БПЛА в автоматическом режиме ведет наблюдение за статичными и подвижными объектами. При отсутствии сигнала СНС – БПЛА автономно продолжит выполнение задания.
Рис. 1. БПЛА ZALA 421-16E
ZALA 421-08M
Выполнен по схеме «летающее крыло» – это беспилотный самолет тактической дальности с автопилотом, имеет подобный набор функций и модулей, что и ZALA 421-16E. Данный комплекс предназначен для оперативной разведки местности на удалении до 15 км с передачей видеоизображения в режиме реального времени. БПЛА ZALA 421-08M выгодно отличается сверхнадежностью, удобством эксплуатации, низкой акустической, визуальной заметностью и лучшими в своем классе целевыми нагрузками.
Данный летательный аппарат не требует специально подготовленной взлетно-посадочной площадки благодаря тому, что взлет совершается за счет эластичной катапульты, осуществляет воздушную разведку при различных метеоусловиях в любое время суток.
Транспортировка комплекса с БЛА ZALA 421-08M к месту эксплуатации может быть осуществлена одним человеком. Легкость аппарата позволяет (при соответствующей подготовке) производить запуск «с рук», без использования катапульты, что делает его незаменимым при решении задач. Встроенный «Модуль АС» позволяет беспилотному самолету в автоматическом режиме вести наблюдение за статичными и подвижными объектами, как на суше, так и на воде.
Рис. 2. БПЛА ZALA 421-08M
ZALA 421-22
Это беспилотный вертолет с восемью несущими винтами, средней дальности действия, со встроенной системой автопилота (рис. 3). Конструкция аппарата складная, выполнена из композитных материалов, что обеспечивает удобство доставки комплекса к месту эксплуатации любым транспортным средством.
Данный аппарат не требует специально подготовленной взлетно- посадочной площадки из-за вертикально-автоматического запуска и посадки, что делает его незаменимым при проведении воздушной разведки в труднодоступных районах.
Успешно применяется для выполнения операций в любое время суток: для поиска и обнаружения объектов, обеспечения безопасности периметров в радиусе до 5 км. Благодаря встроенному «Модулю АС» аппарат в автоматическом режиме ведет наблюдение за статичными и подвижными объектами.
Рис. 3. БПЛА ZALA 421-22
Представляет собой следующее поколение квадрокоптеров DJI. Он способен записывать видео 4K и передавать видеосигнал высокой четкости прямо из коробки. Камера интегрирована в подвес, для максимальной стабильности и весовой эффективности при минимальном размере. При отсутствии GPS сигнала, технология Визуального позиционирования обеспечивает точность зависания.
Функции Phantom 3 Professional
Камера и подвес: Phantom 3 Professional вы снимает 4K видео с частотой до 30 кадров в секунду и делает 12 мегапиксельные фотографии, которые выглядят четче и чище, чем когда-либо. Улучшенный сенсор камеры дает вам большую ясность, низкий уровень шума, и лучшие снимки, чем любая предыдущая летающая камера.
HD Видео Линк: Низкая задержка, HD передача видео, основана на системе DJI Lightbridge.
DJI Intelligent Flight Battery: 4480 mAh DJI Intelligent Flight Battery имеет новые элементы и использует интеллектуальную систему управления батареями.
Полетный контроллер: Полетный контроллер следующего поколения, обеспечивает более надежную работу. Новый самописец сохраняет данные каждого полета, а визуальное позиционирование позволяет при отсутствии GPS точно зависать в одной точке.
ТТХ Phantom 3 Professional
| БАС Фантом-3 | |
| Вес (с батареей и винтами) | 1280 г. |
| Максимальная скорость набора высоты | 5 м/с |
| Максимальная скорость снижения | 3 м/с |
| Максимальная скорость | 16 м/с (при режиме ATTI в безветренную погоду) |
| Максимальная высота полета | 6000 м |
| Максимальное время полета | Приблизительно 23 минуты |
| Рабочий диапазон температур | От – 10° до 40° С |
| Режим GPS | GPS/GLONASS |
| Подвес | |
| Охват | Угол наклона: от – 90° до + 30° |
| Визуальное позиционирование | |
| Диапазон скоростей | < 8 м/с (на высоте 2 метра над землей) |
| Диапазон высот | 30-300 см. |
| Рабочий диапазон | 30-300 см. |
| Рабочие условия | Ярко освещенные (> 15 люкс) поверхности с контурами |
| Камера | |
| Оптика | EXMOR 1/2.3”
Эффективные пиксели: 12,4 млн. (всего пикселей: 12,76 млн.) |
| Объектив |
Угол обзора 94° 20 мм (эквивалент формата 35 мм) f/2,8 |
| Регулировка ISO | 100-3200 (видео) 100-1600 (фото) |
| Выдержка электронного затвора | 8 с. – 1/8000 с. |
| Максимальный размер изображения | 4000×3000 |
| Режимы фотосъемки |
Покадровая Серийная съемка: 3/5/7 кадров Автоматический экспобрекетинг (АЭБ) брекетинг кадра 3/5 при вилке 0,7EV Замедленная съемка |
| Поддерживаемые форматы карт SD |
Максимальная емкость 64 Гб. Требуемый класс скорости: 10 или UHS-1 |
| Режимы видеосъемки |
FHD: 1920×1080p 24/25/30/48/50/60 fps HD: 1280×720p 24/25/30/48/50/60 fps |
| Максимальная скорость сохранения видео | 60 Мб/с |
| Поддерживаемые форматы файлов |
Видео: MP4/MOV (MPEG-4 AVC/H.246) |
| Рабочий диапазон температур | От -10° до 40° С |
| Пульт дистанционного управления | |
| Рабочая частота | 2,400 ГГц – 2,483 ГГц |
| Дальность передачи | 2000 м (вне помещений без наличия препятствий) |
| Порт вывода видео | USB |
| Рабочий диапазон температур | От -10° до 40° С |
| Батарея | 6000 мАч, литий-полимерная 2S |
| Держатель мобильного устройства | Под планшеты и смартфоны |
| Мощность передатчика (EIRP) | ФКС: 20 дБМ; СЕ: 16 дБм |
| Рабочее напряжение | 1,2 А при 7,4 В |
| Зарядное устройство | |
| Напряжение | 17,4 В |
| Номинальная мощность | 57 Вт |
| Батарея Intelligent Flight (PH3 – 4480 мАч – 15,2 В) | |
| Емкость | 4480 мАч |
| Напряжение | 15,2 В |
| Тип батареи | Литий-полимерная 4S |
| Полный заряд | 68 Вт*ч |
| Вес нетто | 365 г |
| Рабочий диапазон температур | От -10° до 40° С |
| Максимальная мощность зарядки | 100 Вт |
Функции Inspire 1
Камера и подвес: Запись видео до 4K и фотографии 12-мегапикселей. Присутствует место для установки нейтральных (ND) фильтров для лучшего контроля экспозиции. Новый механизм подвеса, позволяет быстро снять камеру.
HD Видео Линк: Низкая задержка, HD передача видео, это усовершенствованная версия системы DJI Lightbridge. Также существует возможность управление с двух пультов ДУ.
Шасси: Убирающиеся шасси, позволяют камере беспрепятственно делать панорамы.
Аккумулятор DJI Intelligent Flight Battery: 4500 мАч использует интеллектуальную систему управления батареями.
Полетный контроллер: Полетный контроллер следующего поколения, обеспечивает более надежную работу. Новый самописец сохраняет данные каждого полета, и визуальное позиционирование, позволяет при отсутствии GPS точно зависать в одной точке.
Рис. 5. БПЛА Inspire 1
Все характеристики перечисленных выше БПЛА представлены в таблице 1 (кроме Phantom 3 Professional и Inspire 1 так как указаны в тексте)
Обучение на операторов беспилотных летательных аппаратов
ТТХ Inspire 1
| БПЛА | ZALA 421-16E | ZALA 421-16ЕМ | ZALA 421-08М | ZALA 421-08Ф | ZALA 421-16 | ZALA 421-04М |
| Размах крыла БПЛА, мм | 2815 | 1810 | 810 | 425 | 1680 | 1615 |
| Продолжительность полета, ч(мин) | >4 | 2,5 | (80) | (80) | 4-8 | 1,5 |
| Длина БПЛА, мм | 1020 | 900 | 425 | – | – | 635 |
| Скорость, км/ч | 65-110 | 65-110 | 65-130 | 65-120 | 130-200 | 65-100 |
| Максимальная высота полета, м | 3600 | 3600 | 3600 | 3000 | 3000 | – |
| Масса целевой нагрузки, кг(г) | До 1,5 | До 1 | (300) | (300) | – | До 1 |
Преимущества
Можно выделить следующие:
- осуществляют полеты при различных погодных условиях, сложных помехах (порыв ветра, восходящий или нисходящий воздушный поток, попадание БПЛА в воздушную яму, при среднем и сильном тумане, сильном ливне);
- проводят воздушный мониторинг в труднодоступных и удаленных районах;
- являются безопасным источником достоверной информации, надежное обследование объекта или подозреваемой территории, с которой исходит угроза;
- позволяют предотвращать ЧС при регулярном наблюдении;
- обнаруживают (лесные пожары, ) на ранних стадиях;
- исключают риск для жизни и здоровья человека.
Беспилотный летательный аппарат предназначен для решения следующих задач:
- беспилотный дистанционный мониторинг лесных массивов с целью обнаружения лесных пожаров;
- мониторинг и передача данных по радиоактивному и химическому заражению местности и воздушного пространства в заданном районе;
- инженерная разведка районов наводнений, и других стихийных бедствий;
- обнаружение и мониторинг ледовых заторов и разлива рек;
- мониторинг состояния транспортных магистралей, нефте- и газопроводов, линий электропередач и других объектов;
- экологический мониторинг водных акваторий и береговой линии;
- определение точных координат районов ЧС и пострадавших объектов.
Мониторинг осуществляется днем и ночью, в благоприятных и ограниченных метеоусловиях. Наряду с этим беспилотный летательный аппарат обеспечивает поиск потерпевших аварию (катастрофу) технических средств и пропавших групп людей. Поиск проводится по заранее введенному полетному заданию или по оперативно изменяемому оператором маршруту полета. Он оснащен системами наведения, бортовыми радиолокационными комплексами, датчиками и видеокамерами.
Во время полета, как правило, управление беспилотным летательным аппаратом автоматически осуществляется посредством бортового комплекса навигации и управления, в состав которого входят:
- приемник спутниковой навигации, обеспечивающий прием навигационной информации от систем ГЛОНАСС и GPS;
- система инерциальных датчиков, обеспечивающая определение ориентации и параметров движения беспилотного летательного аппарата;
- система датчиков, обеспечивающая измерение высоты и воздушной скорости;
- различные виды антенн.
Бортовая система связи функционирует в разрешенном диапазоне радиочастот и обеспечивает передачу данных с борта на землю и с земли на борт.
Решаемые задачи
Можно классифицировать на четыре основные группы:
- обнаружение ЧС;
- участие в ликвидации ЧС;
- поиск и спасение пострадавших;
- оценка ущерба от ЧС.
В таких задачах старший оператор должен оптимальным образом выбрать маршрут, скорость и высоту полета ДПЛА, чтобы охватить район наблюдения за минимальное время или количество пролетов с учетом секторов обзора телевизионной и тепловизионной камер.
При этом необходимо исключать двукратный или многократный пролет одних и тех же мест с целью экономии материальных и людских ресурсов.
Дополнительный материал по кнопке СКАЧАТЬ
В последние годы появилось большое количество публикаций по использованию для решения топографических задач беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), или беспилотных авиационных систем (БАС). Такой интерес в немалой степени вызван простотой их эксплуатации, экономичностью, относительно невысокой стоимостью, оперативностью и т.д. Перечисленные качества и наличие эффективных программных средств автоматической обработки материалов аэрофотосъемки (включая выбор необходимых точек) открывают возможности широкого использования программно-технических средств беспилотной авиации в практике инженерно-геодезических изысканий.
В этом номере обзором технических средств беспилотной авиации мы открываем серию публикаций о возможностях БПЛА и опыте их использования при полевых и камеральных работах.
Д.П. ИНОЗЕМЦЕВ ,руководитель проекта ООО«ПЛАЗ»,г. Санкт-Петербург
БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
Часть 1. Обзор технических средств
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
Беспилотные летательные аппараты появились в связи с необходимостью эффективного решения военных задач - тактической разведки, доставки к месту назначения боевого оружия (бомб, торпед и др.), управления боевыми действиями и пр. И не случайно первым их применением считается доставка австрийскими войсками бомб к осажденной Венеции с помощью воздушных шаров в 1849 году . Мощным импульсом к развитию БПЛА послужило появление радиотелеграфа и авиации, что позволило существенно улучшить их автономность и управляемость.
Так, в 1898 году Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно, а уже в 1910 году американский военный инженер Чарльз Кеттеринг предложил, построил и испытал несколько моделей беспилотных летательных аппаратов . В 1933 году в Великобритании разработан первый БПЛА
многократного использования, а созданная на его основе радиоуправляемая мишень использовалась в королевском флоте Великобритании до 1943 года.
На несколько десятков лет опередили свое время исследования немецких ученых, давших миру в 1940-х годах реактивный двигатель и крылатую ракету «Фау-1» как первый применявшийся в реальных боевых действиях беспилотный летательный аппарат.
В СССР в 1930–1940 годы авиаконструктором Никитиным был разработан торпедоносец-планер типа «летающее крыло», а к началу 40-х был подготовлен проект беспилотной летающей торпеды с дальностью полета от 100 километров и выше, однако в реальные конструкции эти разработки не превратились.
После окончания Великой Отечественной войны интерес к БПЛА существенно возрос, а начиная с 1960-х годов отмечается их широкое внедрение для решения задач невоенного характера.
В целом историю БПЛА можно условно разделить на четыре временных этапа :
1.1849 год–начало ХХ века - попытки и экспериментальные опыты по созданию БПЛА, формирование теоретических основ аэродинамики, теории полета и расчета самолета в работах ученых.
2.Начало ХХ века - 1945 год - разработка БПЛА военного назначения (самолетов-снарядов с небольшой дальностью и продолжительностью полета).
3.1945–1960 годы - период расширения классификации БПЛА по назначению и создание их преимущественно для разведывательных операций.
4.1960 годы - наши дни - расширение классификации и усовершенствование БПЛА, начало массового использования для решения задач невоенного характера.
КЛАССИФИКАЦИЯ БПЛА
Общеизвестно, что аэрофотосъемка, как вид дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), - это наиболее производительный метод сбора пространственной информации, основа для создания топографических планов и карт, создания трехмерных моделей рельефа и местности. Аэрофотосъемка выполняется как с пилотируемых летательных аппаратов - самолетов, дирижаблей мотодельтапланов и аэростатов, так и с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
Беспилотные летательные аппараты, как и пилотируемые, бывают самолетного, а также вертолетного типа (вертолеты и мультикоптеры - летательные аппараты с четырьмя и более роторами с несущими винтами). В настоящее время в России не существует общепринятой классификации БПЛА самолетного типа. Missiles.
Ru совместно с порталом UAV.RU предлагает современную классификацию БПЛА самолетного типа , разработанную на основе подходов организации UAV International, но с учетом специфики и ситуации именно отечественного рынка (классы) (табл. 1):
Микро- и мини-БПЛА ближнего радиуса действия. Класс миниатюрных сверхлегких и легких аппаратов и комплексов на их основе с взлетной массой до 5 килограммов начал появляться в России относительно недавно, но уже довольно широко представлен. Такие БПЛА предназначены для индивидуального оперативного использования на коротких дальностях на удалении до 25–40 километров. Они просты в эксплуатации и транспортировке, вы полняются складными и позиционируются как «носимые», запуск осуществляется, с помощью катапульты или с руки. Сюда относятся: Geoscan 101, 101ZALA 421-11, ZALA 421-08, ZALA 421-12, Т23 «Элерон», Т25, «Элерон-3», «Гамаюн-3», «Иркут-2М», «Истра-10», «БРАТ», «Локон», «Инспектор 101», «Инспектор 201», «Инспектор 301» и др.
Легкие БПЛА малого радиусадействия . К этому классу относятся несколько более крупные аппараты - взлетной массой от 5 до 50 килограммов. Дальность их действия - в пределах 10–120 километров.
Среди них: Geoscan 300, «ГрАНТ», ZALA 421-04, Орлан-10, Т10, «Элерон-10», «Гамаюн-10», «Иркут-10»,
Т92 «Лотос», Т90 (Т90-11), Т21, Т24, «Типчак» БПЛА-05, БПЛА-07, БПЛА-08.
|
Класс БПЛА |
Взлетная масса, кг |
Дальность действия, км |
| Микро- и мини БПЛА ближнего радиуса действия | 5 | 25-40 |
| Легкие БПЛА малого радиуса действия | 5-50 | 10-120 |
| Легкие БПЛА среднегорадиуса действия | 50-100 | 70-150(250) |
| Средние БПЛА | 100-300 | 150-1000 |
| Среднетяжелые БПЛА | 300-500 | 70-300 |
| Тяжелые БПЛА среднего радиуса действия | >500 | 70-300 |
| Тяжелые БПЛА большой продолжительности полета | >500 | 1500 |
| Беспилотные боевые самолеты (ББС) | 500 | 1500 |
Легкие БПЛА среднего радиуса действия . Ряд отечественных образцов можно отнести к этому классу БПЛА. Их масса варьируется в пределах 50–100 килограммов. К ним относится: Т92М «Чибис», ZALA 421-09,
«Дозор-2», «Дозор-4», «Пчела-1Т».
Средние БПЛА . Взлетная масса средних БПЛА лежит в диапазоне от 100 до 300 килограммов. Они предназначены для применения на дальностях 150–1000 километров. В этом классе: М850 «Астра», «Бином», Ла-225 «Комар», Т04, Е22М «Берта», «Беркут», «Иркут-200».
Среднетяжелые БПЛА . Этот класс имеют схожую с БПЛА предыдущего класса дальность применения, но обладают несколько большей взлетной массой - от 300 до 500 килограммов.
К этому классу следует отнести: «Колибри», «Данэм», «Дань-Барук», «Аист» («Юлия»), «Дозор-3».
Тяжелые БПЛА среднего радиуса действия . Данный класс включает БПЛА полетной массой от 500 и более килограммов, предназначены для применения на средних дальностях 70–300 километров. В классе тяжлых следующие: Ту-243 «Рейс-Д», Ту-300, «Иркут-850», «Нарт» (А-03).
Тяжелые БПЛА большой продолжительности полета . Достаточно востребованная за рубежом категория беспилотных аппаратов, к которой относятся американские БПЛА Predator, Reaper, GlobalHawk, израильские Heron, Heron TP. В России образцы практически отсутствуют: «Зонд-3M», «Зонд-2», «Зонд-1», беспилотные авиационные системы Сухого («БасС»), в рамках которой создается роботизированный авиационный комплекс (РАК).
Беспилотные боевые самолеты (ББС) . В настоящее время в мире активно ведутся работы по созданию перспективных БПЛА, имеющих возможность нести на борту оружие и предназначенных для ударов по наземным и надводным стационарным и подвижным целям в условиях сильного противодействия сил ПВО противника. Они характеризуются дальностью действия около 1500 километров и массой от 1500 килограммов.
На сегодняшний день в России в классе ББС представлено два проекта: «Прорыв-У», «Скат» .
На практике для аэрофотосъемки, как правило, применяются БПЛА весом до 10–15 килограммов (микро-, мини-БПЛА и легкие БПЛА). Это связано с тем, что при увеличении взлетного веса БПЛА растет сложность его разработки и, cоответственно, стоимость, но снижается надежность и безопасность эксплуатации. Дело в том, что при посадке БПЛА выделяется энергия E = mv 2 / 2, а чем больше масса аппарата m, тем больше его посадочная скорость v, то есть выделяемая при посадке энергия очень быстро растет с ростом массы. А эта энергия может повредить как сам БПЛА, так и находящееся на земле имущество.
Беспилотный вертолет и мультикоптер лишены этого недостатка. Теоретически, такой аппарат можно посадить со сколь угодно малой скоростью сближения с Землей. Однако беспилотные вертолеты слишком дороги, а коптеры пока не способны летать на большие расстояния, и применяются только для съемки локальных объектов (отдельных зданий и сооружений).
Рис. 1. БПЛА Mavinci SIRIUS Рис. 2. БПЛА Geoscan 101
ПРЕИМУЩЕСТВА БПЛА
Превосходством БПЛА перед пилотируемыми воздушными судами является, прежде всего, стоимость производства работ, а также значительное уменьшение количества регламентных операций. Само отсутствие человека на борту самолета значительно упрощает подготовительные мероприятия для проведения аэрофотосъемочных
Во-первых, не нужен аэродром, даже самый примитивный. Беспилотные летательные аппараты запускаются или с руки, или с помощью специального взлетного устройства - катапульты.
Во-вторых, особенно при использовании электрической двигательной схемы, отсутствует необходимость в квалифицированной технической помощи для обслуживания летательного аппарата, не так сложны мероприятия по обеспечению безопасности на объекте работ.
В-третьих, отсутствует или намного увеличен межрегламентный период эксплуатации БПЛА по сравнению с пилотируемым воздушным судном.
Данное обстоятельство имеет большое значение при эксплуатации аэрофотосъемочного комплекса в удаленных районах нашей страны. Как правило, полевой сезон аэрофотосъемочных работ короток, каждый погожий день необходимо использовать для производства съемки.
УСТРОЙСТВО БПЛА
Две основные схемы компоновки БПЛА: классическая (по схеме «фюзеляж+крылья+хвост»), к которой относится, например БПЛА «Орлан-10», Mavinci SIRIUS (рис. 1) и др., и «летающее крыло», к которой относятся (рис. 2), и др.
Основными частями беспилотного аэрофотосъемочного комплекса являются: корпус, двигатель, бортовая система управления (автопилот), наземная система управления (НСУ) и аэрофотосъемочное оборудование.
Корпус БПЛА изготавливают излегкого пластика (например, углепластика или кевлара), чтобы защитить дорогостоящую фотоаппаратуру и средства управления и навигации, а его крылья - из пластика или экструдированного пенополистирола (EPP). Этот материал легок, достаточно прочен и не ломается при ударе. Деформированную деталь из ЕРР зачастую можно восстановить подручными средствами.
Легкий БПЛА с посадкой на парашюте может выдержать несколько сотен полетов без ремонта, который, как правило, включает замену крыльев, элементов фюзеляжа и др. Производители стараются удешевить части корпуса, подверженные износу, чтобы расходы пользователя на поддержа-БПЛА в рабочем состоянии были минимальными.
Надо отметить, что наиболее дорогостоящие элементы аэрофотосъемочного комплекса, наземная система управления, авионика, программное обеспечение, - вообще не подвержены износу.
Силовая установка БПЛА можетбыть бензиновой или электрической. Причем, бензиновый двигатель обеспечит намного более продолжительный полет, так как в бензине, в расчете на килограмм, запасено в 10–15 раз больше энергии, чем мож-но сохранить в самом лучшем аккумуляторе. Однако такая силовая установка сложна, менее надежна и требует значительного времени для подготовки БПЛА к старту. Кроме того, беспилотный летательный аппарат с бензиновым двигателем крайне сложно перевозить к месту работ на самолете. Наконец, он требует от оператора высокой квалификации. Поэтому бензиновый БПЛА имеет смысл применять только в тех случаях, когда необходима очень большая продолжительность полета - для непрерывного мониторинга, для обследования особо удаленных объектов.
Электрическая двигательная установка, напротив, очень нетребовательна к уровню квалификации обслу-живающего персонала. Современные аккумуляторные батареи могут обеспечить длительность непрерывного полета свыше четырех часов. Обслуживание электрического двигателя совсем несложно. Преимущественно это только защита от влаги и грязи, а также проверка напряжения бортовой сети, что осуществляется с наземной системы управления. Зарядка аккумуляторов производится от бортовой сети сопровождающего автомобиля или от автономного электрогенератора. Бесколлекторный электрический двигатель БПЛА практически не изнашивается.
Автопилот -с инерциальной системой (рис. 3) - наиболее важный элемент управления БПЛА.
Автопилот весит всего 20–30 граммов. Но это очень сложное изделие. В автопилоте, кроме мощного процессора, установлено множество датчиков - трехосевые гироскоп и акселерометр (а иногда и магнитометр), ГЛО-НАСС/GPS-приемник, датчик давления, датчик воздушной скорости. С этими приборами беспилотный летательный аппарат сможет летать строго по заданному курсу.
Рис. 3. Автопилот Micropilot
В БПЛА имеется радиомодем, необходимый для загрузки полетного задания, передачи в наземную систему управления телеметрических данных о полете и текущем местоположении на участке работ.
Наземная система управления
(НСУ) -это планшетный компьютерили ноутбук, оснащенный модемом для связи с БПЛА. Важная часть НСУ - программное обеспечение для планирования полетного задания и отображения хода его выполнения.
Как правило, полетное задание составляется автоматически, по заданному контуру площадного объекта или узловым точкам линейного объекта. Кроме того, существует возможность проектирования полетных маршрутов, исходя из необходимой высоты полета и требуемого разрешения фотоснимков на местности. Для автоматического выдерживания заданной высоты полета есть возможность учесть в полетном задании цифровую модель местности в распространенных форматах.
Во время полета на картографической подложке монитора НСУ отображается положение БПЛА и контуры снимаемых фотографий. Оператор имеет возможность во время выполнения полета оперативно перенацелить БПЛА на другой район посадки и даже оперативно посадить беспилотник с «красной» кнопки наземной системы управления. По команде с НСУ могут быть запланированы и другие вспомогательные операции, например - выброс парашюта.
Кроме обеспечения навигации и обеспечения полета автопилот должен управлять фотоаппаратом, чтобы получать снимки с заданным межкадровым интервалом (как только БПЛА пролетит нужное расстояние от предыдущего центра фотографирования). Если заранее рассчитанный межкадровый интервал не выдерживается стабильно, приходится настраивать время срабатывания затвора с таким расчетом, чтобы даже при попутном ветре продольное перекрытие было достаточным.
Автопилот должен регистрировать координаты центров фотографирования геодезического спутникового приемника ГЛОНАСС/GPS, чтобы программа автоматической обработки снимков смогла построить модель быстро и привязать ее к местности. Требуемая точность определения координат центров фотографирования зависит от технического задания к выполнению аэрофотосъемочных работ.
Аэрофотосъемочное оборудование на БПЛА устанавливается в зависимости от его класса и цели использования.
На микро- и мини-БПЛА устанавливаются компактные цифровые фотокамеры, комплектуемые сменными объективами с постоянным фокусным расстоянием (без трансфокатора или zoom-устройства) весом 300–500 граммов. В качестве таких камер в настоящее время используются фотоаппараты SONY NEX-7
с матрицей 24,3 МП, CANON600D матрицей 18,5 МП и подобные им. Управление срабатыванием затвора и передача сигнала от затвора в спутниковый приемник производится с помощью штатных или незначительно доработанных электрических разъемов фотоаппарата.
На легкие БПЛА малого радиуса действия устанавливаются зеркальные фотокамеры с большим размером светочувствительного элемента, например CanonEOS5D(размер сенсора 36×24 мм) , NikonD800 (матрица 36,8 МП (размер сенсора 35,9×24 мм)), Pentax645D(CCD-сенсор 44×33 мм, матрица 40 МП) и им подобные, весом 1,0–1,5 килограмма.
Рис. 4. Схема размещения аэроснимков (голубые прямоугольники с подписями номеров)
ВОЗМОЖНОСТИ БПЛА
Согласно требованиям документа «Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов» ГКИНП-09-32-80 носитель аэрофотосъемочной аппаратуры должен предельно точно следовать проектному положению маршрутов аэрофотосъемки, выдерживать заданный эшелон (высоту фотографирования), обеспечивать требования по соблюдению предельных отклонений по углам ориентирования фотокамеры - наклон, крен, тангаж. Кроме того, навигационная аппаратура должна обеспечивать точное время срабатывания фотозатвора и определять координаты центров фотографирования.
Выше указывалась аппаратура, интегрированная в автопилот: это микробарометр, датчик воздушной скорости, инерциальная система, навигационная спутниковая аппаратура. По проведен-ным испытаниям (в частности, БПЛА Geoscan101) были установлены следующие отклонения реальных параметров съемки от заданных:
Уклонения БПЛА от оси маршрута - в диапазоне 5–10 метров;
Уклонения высот фотографирования - в диапазоне 5–10 метров;
Колебание высот фотографирования смежных снимков - не более 2 метров.
Возникающие в полете «елочки» (развороты снимков в горизонтальной плоскости) обрабатываются автоматизированной системой фотограмметрической обработки без заметных негативных последствий.
Фотоаппаратура, устанавливаемая на БПЛА, позволяет получить цифровые изображения местности с разрешением лучше 3 сантиметров на один пиксель. Применение коротко-, средне-, и длиннофокусных фотообъективов определяется ха-рактером получаемых готовых мате-риалов: будь это модель рельефа или ортофотоплан. Все расчеты производятся так же, как и в «большой» аэрофотосъемке.
Применение двухчастотной ГЛО-НАСС/GPSспутниковой геодезической системы для определения координат центров снимков позволяет в процессе постобработки получить координаты центров фотографирования с точностью лучше 5 сантиметров, а применение метода PPP(PrecisePointPositioning) - позволяет определять координаты центров снимков без использования базовых станций или на значительном удалении от них.
Конечная обработка материалов аэрофотосъемки может служить объективным критерием оценки качества выполненной работы. Для иллюстрации можно рассмотреть данные об оценке точности фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки с БПЛА, выполненной в ПО «PhotoScan» (производства фирмы Agiso ſt , г. СанктПетербург) по контрольным точкам (табл. 2).
|
Номера точек |
Ошибки по осям координат, м |
Абс, пикс |
Проекции |
|||
|
(ΔD) 2 = ΔХ 2 + ΔY 2 + ΔZ 2 |
||||||
ПРИМЕНЕНИЕ БПЛА
В мире, а в последнее время и в России, для составления кадастровых планов промышленных объектов, транспортной инфраструктуры, поселков, дачных массивов, в маркшейдерском деле для определения объемов горных выработок и отвалов, при учете движения сыпучих грузов в карьерах, портах, горнообогатительных комбинатах, для создания карт, планов и 3D-моделей городов и предприятий.
(определение зарастания, провисания проводов, деформации опор, повреждений изоляторов и проводов), трубопроводов (выявление врезок, незаконных построек, зарастания), дорог (выявление деформации насыпи, дефектов полотна), для мониторинга госграницы, особо охраняемых объектов, зон аэропортов (выявление изменений, выявление незаконных построек), акваторий портов и др.
В голливудских фантастических фильмах довольно часто прослеживается образ беспилотного летательного ударного аппарата. Так вот, в настоящее время США являются лидерами мирового строительства и конструирования беспилотников . И не останавливаются на достигнутом, всё более наращивая парк БПЛА в вооруженных силах.
Получив опыт первой, второй Иракской кампаний и Афганской кампании, Пентагон продолжает развитие беспилотных систем. Будут увеличены закупки БПЛА, создаются критерии новых аппаратов. БПЛА сначала заняли нишу легких разведчиков, но уже в 2000-е годы стало ясно, что они перспективны и как ударные самолёты – применялись в Йемене, Ираке, Афганистане, Пакистане. Беспилотники стали полноценными ударными единицами.
MQ-9 Reaper «Жнец»
Последней покупкой Пентагона стал заказ 24 ударных БПЛА типа MQ-9 Reaper . Этот контракт почти удвоит их количество в вооруженных силах (в начале 2009 у США было 28 таких беспилотников). Постепенно «Жнецы» (по англо-саксонской мифологии образ смерти) должны заменить более старых «Хищников» MQ-1 Predator, их на вооружении примерно 200.
БПЛА MQ-9 Reaper впервые поднялся в воздух в феврале 2001 года . Аппарат был создан в 2-х версиях: турбовинтовой и турбореактивной, но ВВС США, заинтересовавшись новой техникой, указали на необходимость единообразия, отказавшись от закупки реактивного варианта. К тому же он, несмотря на высокие пилотажные качества (например, практический потолок до 19 километров), мог быть в воздухе не более 18 часов, что не устаивало ВВС. Турбовинтовая модель пошла в серию на 910-сильном двигателе TPE-331 – «детище» фирмы Garrett AiResearch.
Базовые ТТХ «Жнеца»:
— Вес: 2223 кг (пустой) и 4760 кг (максимальный);
— Максимальная скорость — 482 км/ч и крейсерская – около 300 км/ч;
— Максимальная дальность полета – 5800…5900 км;
— С полной нагрузкой БПЛА будет выполнять свою работу около 14 часов. Всего же MQ-9 способен держаться в воздухе до 28-30 часов;
— Практический потолок — до 15 километров, а рабочий эшелон высот –7,5 км;
Вооружение «Жнеца»
: имеет 6-ть точек подвески, общий объем полезной нагрузки до 3800 фунтов, так вместо 2-х управляемых ракет AGM-114 Hellfire на «Хищнике», его более совершенный собрат может взять до 14 УР.
Вторым вариантом оснащения «Жнеца» является комбинация из 4-х «Хеллфайров» и 2-х пятисотфунтовых корректируемых авиабомб GBU-12 Paveway II с лазерным наведением.
В калибре 500 фунтов также возможно и применение вооружения системы JDAM с GPS-наведением – например боеприпаса GBU-38. Оружие класса «воздух-воздух» представлено ракетами AIM-9 Sidewinder и с недавних пор AIM-92 Stinger – модификацией ракеты хорошо известного ПЗРК, приспособленной для воздушного старта.
БРЭО : Радиолокационная станция AN/APY-8 Lynx II с синтезированной апертурой, способная работать в режиме картографирования - в носовом обтекателе. На малых (до 70 узлов) скоростях радар позволяет сканировать поверхность с разрешением один метр, просматривая 25 квадратных километров в минуту. На больших скоростях (порядка 250 узлов) – до 60 квадратных километров.
В поисковых режимах РЛС, в так называемом режиме SPOT, обеспечивает получение с дистанции до 40 километров мгновенных «снимков» локальных участков земной поверхности размером 300×170 метров, разрешение при этом достигает 10 сантиметров . Комбинированная электронно-оптическая и тепловизионная прицельная станция MTS-B - на сферическом подвесе под фюзеляжем. Включает лазерный дальномер-целеуказатель, способный осуществлять целеуказание всему спектру боеприпасов США и НАТО с полуактивным лазерным наведением.
В 2007 году была сформированная первая ударная эскадрилья «Жнецов»
, они поступили на вооружение 42-й ударной эскадрильи, которая расположена на авиабазе «Крич» в штате Невада. В 2008 году ими была вооружена 174-е истребительное авиакрылы ВВС Национальной гвардии. Специально оборудованные «Жнецы» также есть у НАСА, Министерства национальной безопасности, у Пограничной службы.
На продажу система не выставлялась. Из союзников «Жнецов» купила Австралия и Англия. Германия отказалась от этой системы в пользу своих разработок и израильских.
Перспективы
Следующее поколение средних БПЛА по программам MQ-X и MQ-M, должно встать на крыло к 2020 году. Военные хотят одновременно расширить боевые возможности ударного БПЛА и максимально его интегрировать в общую боевую систему.
Основные задачи:
— Планируют создать такую базовую платформу, которая сможет быть использована на всех театрах военных действий, что кратно повысит функциональные возможности беспилотной группировки ВВС в регионе, а также увеличит скорость и гибкость реакции на возникающие угрозы.
— Повышение автономности аппарата и увеличение возможностей выполнения задач в сложных погодных условиях. Автоматизм взлёта и посадки, выхода в район боевого патрулирования.
— Перехват воздушных целей, непосредственная поддержка сухопутных войск, применение беспилотника, как интегрированного разведывательного комплекса, комплекс задач РЭБ и задачи обеспечения связи и освещения обстановки в форме развертывания на базе летательного аппарата информационного шлюза.
— Подавление системы ПВО противника.
— К 2030 году планируют создать модель беспилотника-заправщика, своего рода беспилотный танкер, способный снабжать топливом иные летательные аппараты – это резко повысит длительность нахождения в воздухе.
— Есть планы создать модификации БПЛА, которые задействуют в поисково-спасательных и эвакуационных миссиях, связанных с авиационной переброской людей.
— В концепцию боевого применения БПЛА планируется заложить архитектуру так называемого «роя» (SWARM), который позволит обеспечивать совместное боевое применение групп беспилотных самолетов по обмену разведывательной информацией и ударным действиям.
— В итоге БПЛА должны «дорасти» до таких задач, как включение в систему ПВО-ПРО страны и даже нанесение стратегических ударов. Это отнесено к середине 21 века.
Флот
В начале февраля 2011 года с авиабазы «Эдвардс» (Калифорния) поднялся в воздух реактивный БПЛА Х-47В . Беспилотники для ВМС начали разрабатывать с 2001 года. Морские испытания должны начать с 2013 года.
Основные требования ВМФ:
—палубное базирование, включая посадку без нарушения режима малозаметности;
— два полноценных отсека для установки вооружения, общий вес которого, по ряду сообщений, может достигать двух тонн;
— система дозаправки в воздухе.
США разрабатывают список требований к истребителю 6-го поколения:
— Оснащение бортовыми информационно-управляющими комплексами следующего поколения, технологии малозаметности.
— Гиперзвуковая скорость, то есть скорости выше 5-6 Маха.
— Возможность беспилотного управления.
— Электронная элементная база бортовых комплексов самолёта должна уступить место оптической, построенной на технологиях фотоники, с полным переходом на волоконно-оптические линии связи.
Таким образом, США уверенно сохраняют позиции в разработке, развёртывании и накоплении опыта боевого применения БПЛА. Участие в ряде локальных войн позволило вооружённым силам США поддерживать личный состав в боеготовом состоянии, совершенствовать технику и технологии, схемы боевого применения и управления.
ВС получили уникальный боевой опыт и возможность на практике без крупных рисков вскрывать и исправлять огрехи проектировщиков. БПЛА становятся частью единой боевой системы – ведения «сетецентрической войны».
Ведение работ по разработке беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) считается одним из самых многообещающих курсов в развитии нынешней боевой авиации. Применение беспилотников или дронов уже привело к немаловажным переменам в тактике и стратегии военных конфликтов. Более того, считается, что в самое ближайшее время их значимость существенно приумножится. Некоторые военные эксперты считают, что положительный сдвиг в развитии беспилотников является самым важным достижением авиастроения последнего десятилетия.
Однако беспилотники применяются не только в военных целях. На сегодняшний день их активно задействуют и в «народном хозяйстве». С их помощью производится аэрофотосъемка, патрулирование, геодезические изыскания, мониторинг самых разнообразных объектов, а кое-кто даже доставляет покупки домой. Тем не менее, самые перспективные разработки новых беспилотников сегодня проводятся для военных нужд.
С помощью БПЛА решаются многие задачи. Главным образом, это разведдеятельность. Большая часть современных беспилотников создавались собственно для этого. В последние годы появляется все больше ударных беспилотных аппаратов. Отдельной категорией можно выделить дроны-камикадзе. Беспилотники могут вести радиоэлектронную борьбу, они могут быть ретрансляторами радиосигналов, корректировщиками для артиллерии, воздушными мишенями.
Впервые попытки создать летательные аппараты, неуправляемые человеком, предпринимались сразу же с появлением первых аэропланов. Однако практическое их осуществление произошло лишь в 70-х годах минувшего века. После чего начался подлинный «бум беспилотников». Дистанционно управляемую авиационную технику довольно-таки долго не получалось реализовать, но на сегодняшний день она производится в изобилии.
Как часто это бывает, лидирующее положение в сотворении дронов занимают американские компании. И это не удивительно, ведь финансирование за счет американского бюджета создания беспилотников было по нашим меркам просто астрономическим. Так в течение 90-х годов на аналогичные проекты затратили три млрд. долларов, тогда как в одном лишь 2003 году на них потратили больше одного млрд.
В наши дни ведутся работы по созданию новейших беспилотников с большей длительностью полета. Сами аппараты должны быть тяжелее и решать задачи в нелегкой обстановке. Разрабатываются дроны, предназначенные для борьбы с баллистическими ракетами, беспилотными истребителями, микродронами, способными действовать в составе больших групп (роев).
Работы над разработкой беспилотников ведутся во множестве стран мира. В этой индустрии задействована не одна тысяча компаний, но самые перспективные разработки идут прямиком к военным.
Беспилотники: достоинства и недостатки
Преимуществами беспилотных летательных аппаратов являются:
- Существенное уменьшение габаритов в сравнении с обычными летательными аппаратами (ЛА), ведущее к уменьшению стоимости, повышению их живучести;
- Потенциал по созданию малых БПЛА, которые могли бы выполнять самые разнообразные задачи в местах ведения боевых действий;
- Способность проведения разведки и передачи информации в реальном времени;
- Отсутствие ограничений по использованию в крайне тяжелой боевой обстановке, связанной с риском их утраты. При проведении важнейших операций легко можно принести в жертву несколько беспилотников;
- Снижение (не на один порядок) летного эксплуатирования в мирное время, которое потребовалось бы традиционным ЛА, подготавливая летный состав;
- Наличие высокой боеготовности и мобильности;
- Потенциал по созданию малых, несложных мобильных комплексов беспилотников для формирований неавиационного характера.
К недостаткам БПЛА можно отнести:
- Недостаточную гибкость использования в сравнении с традиционными ЛА;
- Сложности решения вопросов со связью, посадкой, спасением аппаратов;
- По надежности дроны все еще уступают обычным ЛА;
- Ограничение полетов беспилотников в мирный час.
Немного из истории беспилотных летательных аппаратов (БПЛА)
Первым дистанционно управляемым самолетом стал Fairy Queen, построенный в 1933 году в Великобритании. Он был самолетом-мишенью для истребительной авиации и зениток.
А первым серийным беспилотником, участвовавшим в реальной войне, была ракета Фау-1. Это немецкое «чудо-оружие» обстреливало Великобританию. Всего изготовили до 25 000 единиц такой техники. Фау-1 обладала импульсным реактивным двигателем и автопилотом с данными о маршруте.
После войны над беспилотными разведсистемами работали в СССР и США. Советские беспилотники были самолетами-разведчиками. С их помощью проводилась аэрофотосъемка, радиоэлектронная разведка, а также ретрансляция.
Немало для развития беспилотников сделал Израиль. С 1978 года у них появился первый беспилотник IAI Scout. В ливанскую войну 1982 года израильская армия при помощи дронов целиком разбила сирийскую систему ПВО. В итоге Сирия потеряла почти 20 батарей ПВО и почти 90 самолетов. Это отразилось на отношении военной науки к БПЛА.
Американцы пользовались БПЛА в «Буре в пустыне» и в югославской кампании. В 90-х годах лидерами в разработке беспилотников они же и стали. Так с 2012 года у них было почти 8 тыс. единиц БПЛА самых разнообразных модификаций. В основном это были малые армейские разведдроны, но были и ударные БПЛА.
Первый из них в 2002 году ракетным ударом по автомашине ликвидировал одного из глав Аль-Каиды. С той поры применение БПЛА для ликвидации ОВО неприятеля или его подразделений стало обычным делом.
Разновидности беспилотников
В настоящее время имеется масса беспилотников, отличающихся своими размерами, внешним видом, дальностью полетов, а также функционалом. БПЛА отличаются способами управления и своей автономностью.
Они могут быть:
- Неуправляемыми;
- Дистанционно управляемыми;
- Автоматическими.
По своим размерам беспилотники бывают:
- Микродронами (до 10 кг);
- Минидронами (до 50 кг);
- Мидидронами (до 1 тонны);
- Тяжелыми дронами (массой более тонны).
Микродроны, могут пребывать в воздушном пространстве до одного часа, минидроны – от трех до пяти часов, а мидидроны – до пятнадцати часов. Тяжелые дроны, могут пребывать в воздухе более двадцати четырех часов с совершением межконтинентальных перелетов.
Обзор зарубежных беспилотных летательных аппаратов
Основной тенденцией в развитии современных беспилотников является уменьшение их размеров. Таким примером может быть один из норвежских дронов компании Prox Dynamics. Вертолетный беспилотник обладает длиной 100 мм и массой 120 гр., дальностью до одного км, а длительностью полета до 25 мин. Он имеет три видеокамеры.
Серийно эти беспилотники начали выпускаться с 2012 года. Так, британскими военными было закуплено 160 комплектов PD-100 Black Hornet на сумму 31 млн. долларов, для проведения спецопераций на территории Афганистана.
Разрабатывают микродроны и в Соединенных Штатах. Они работают над специальной программой Soldier Borne Sensors, направленной на разработку и внедрение разведдронов с потенциалом добывать информацию для взводов или рот. Имеются сведения о планировании американским армейским руководством обеспечить индивидуальными дронами всех бойцов.
На сегодняшний день самым тяжелым дроном в армии США считается RQ-11 Raven. Он располагает массой 1,7 кг, размахом крыльев 1,5 м и полетом до 5 км. С электродвигателем беспилотник развивает скорость до 95 км/ч, а пребывает в полете до одного часа.
Он обладает цифровой видеокамерой с ночным видением. Запуск производится с рук, а для посадки не нужна спецплощадка. Аппараты могут летать по заданным маршрутам в автоматическом режиме, ориентирами для них могут служить GPS-сигналы, либо управляться операторами. Эти беспилотники пребывают на вооружении более десятка государств.
Тяжелым американским армейским БПЛА является RQ-7 Shadow, ведущий разведку на бригадном уровне. Серийно стал производиться с 2004 года и обладает двухкилевым оперением с толкающим винтом и несколькими модификациями. Эти беспилотники оснащаются обычными или инфракрасными видеокамерами, радиолокаторами, подсветкой целей, лазерными дальномерами, а также мультиспектральными камерами. К аппаратам подвешиваются управляемые пятикилограммовые бомбы.
RQ-5 Hunter является среднеразмерным полутонным дроном, совместной американо-израильской разработки. В его арсенале имеется телевизионная камера, тепловизор третьего поколения, лазерный дальномер и прочее оборудование. Его запускают со спецплатформы ракетным ускорителем. Зона его полетов находится в радиусе действия до 270 км, в течение 12 часов. Некоторые модификации Хантеров обладают подвесками для небольших бомб.
MQ-1 Predator — самый известный американский БПЛА. Это «перевоплощение» разведывательного дрона в ударный, располагающий несколькими модификациями. «Хищник» ведет разведку и наносит высокоточные наземные удары. Обладает предельной взлетной массой более тонны, станцией РЛС, несколькими видеокамерами (в т. ч. и ИК-системой), прочим оборудованием и несколькими модификациями.
В 2001 году для него создали высокоточную ракету с лазерным наведением Hellfire-C, которую в следующем году применяли на территории Афганистана. В комплексе есть четыре беспилотника, станция управления и терминал спутниковой связи, а стоит он более четырех млн. долларов. Самая продвинутая модификация — MQ-1C Grey Eagle с большим размахом крыльев и более совершенным двигателем.
MQ-9 Reaper — следующий американский ударный БПЛА, имеющий несколько модификаций, известный с 2007 года. Он обладает большей длительностью полета, управляемыми авиабомбами, более совершенной радиоэлектроникой. MQ-9 Reaper превосходно зарекомендовал себя в иракской и афганской кампании. Его преимущество перед F-16 — меньшая закупочная и эксплуатационная цена, большая длительность полета без риска для жизни пилота.
1998 год — первый полет американского стратегического беспилотного разведчика RQ-4 Global Hawk. В настоящее время это самый большой БПЛА с взлетной массой более 14 т, с полезной нагрузкой в 1,3 т. Может пребывать в воздушном пространстве 36 часов, преодолевая при этом 22 тыс. км. Предполагается, что эти дроны заменят самолеты-разведчики U-2S.
Обзор российских БПЛА
Что же в наши дни находится в распоряжении российской армии, и какие имеют перспективы российские БПЛА в ближайшее время?
«Пчела-1Т» — советский дрон, впервые взлетел в 1990 году. Он был корректировщиком огня для систем залпового огня. Обладал массой 138 кг, радиусом действия до 60 км. Стартовал со спецустановки ракетным ускорителем, садился на парашюте. Использовался в Чечне, но устарел.
«Дозор-85» -разведдрон для погранслужбы с массой 85 кг, время полета до 8 часов. Разведывательно-ударный БПЛА «Скат» являлся перспективной машиной, но пока работы приостановлены.
БПЛА «Форпост» является лицензионной копией израильского Searcher 2. Он разрабатывался еще 90-х. «Форпост» обладает взлетной массой до 400 кг, дальностью полета до 250 км, спутниковой навигацией и телекамерами.
В 2007 году на вооружение приняли разведдрон «Типчак» , со стартовой массой 50 кг и длительностью полета до двух часов. Имеет обычную и инфракрасную камеру. «Дозор-600» является многоцелевым аппаратом, разработанный «Транзасом», был представлен на выставке МАКС-2009. Его считают аналогом американского «Хищника».
БПЛА «Орлан-3М» и «Орлан-10» . Их разрабатывали для проведения разведки, поисково-спасательных работ, целеуказаний. Беспилотники чрезвычайно похожи по своему внешнему виду. Однако незначительно отличаются своей взлетной массой и дальностью полета. Стартуют они при помощи катапульты, а совершают посадку на парашюте.