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 , Geoscan 201 , 101ZALA 421-11, ZALA 421-08, ZALA 421-12, Т23 «Элерон», Т25, «Элерон-3», «Гамаюн-3», «Иркут-2М», «Истра-10»,
«БРАТ», «Локон», «Инспектор 101», «Инспектор 201», «Инспектор 301» и др.
Легкие БПЛА малого радиусадействия. К этому классу относятся несколько более крупные аппараты - взлетной массой от 5 до 50 килограммов. Дальность их действия - в пределах 10–120 километров.
Среди них: Geoscan 300, «ГрАНТ», ZALA 421-04, Орлан-10, ПтероСМ , ПтероЕ5 , Т10, «Эле рон-10», «Гамаюн-10», «Иркут-10»,
Т92 «Лотос», Т90 (Т90-11), Т21, Т24, «Типчак» БПЛА-05, БПЛА-07, БПЛА-08.
Легкие БПЛА среднего радиуса действия. Ряд отечественных образцов можно отнести к этому классу БПЛА. Их масса варьируется в пределах 50–100 килограммов. К ним относится: Т92М «Чибис», ZALA 421-09,
«Дозор-2», «Дозор-4», «Пчела-1Т».
Средние БПЛА. Взлетная масса средних БПЛА лежит в диапазоне от 100 до 300 килограммов. Они предназначены для применения на дальностях 150–1000 километров. В этом классе: М850 «Астра», «Бином», Ла-225 «Комар», Т04, Е22М «Берта», «Беркут», «Иркут-200».
Среднетяжелые БПЛА. Этот класс имеют схожую с БПЛА предыдущего класса дальность применения, но обладают несколько большей взлетной массой - от 300 до 500 килограммов.
К этому классу следует отнести: «Колибри», «Данэм», «Дань-Барук», «Аист» («Юлия»), «Дозор-3».
Тяжелые БПЛА среднего радиуса действия. Данный класс включает БПЛА полетной массой от 500 и более килограммов, предназначены для применения на средних дальностях 70–300 километров. В классе тяжлых следующие: Ту-243 «Рейс-Д», Ту-300, «Иркут-850», «Нарт» (А-03).
Тяжелые БПЛА большой продолжительности полета. Достаточно востребованная за рубежом категория беспилотных аппаратов, к которой относятся американские БПЛА Predator, Reaper, GlobalHawk, израильские Heron, Heron TP. В России образцы практически отсутствуют: «Зонд-3M», «Зонд-2», «Зонд-1», беспилотные авиационные системы Сухого («БасС»), в рамках которой создается роботизированный авиационный комплекс (РАК).
Беспилотные боевые самолеты (ББС). В настоящее время в мире активно ведутся работы по созданию перспективных БПЛА, имеющих возможность нести на борту оружие и предназначенных для ударов по наземным и надводным стационарным и подвижным целям в условиях сильного противодействия сил ПВО противника. Они характеризуются дальностью действия около 1500 километров и массой от 1500 килограммов.
На 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 = mv2 / 2, а чем больше масса аппарата m, тем больше его посадочная скорость v, то есть выделяемая при посадке энергия очень быстро растет с ростом массы. А эта энергия может повредить как сам БПЛА, так и находящееся на земле имущество.
Беспилотный вертолет и мультикоптер лишены этого недостатка. Теоретически, такой аппарат можно посадить со сколь угодно малой скоростью сближения с Землей. Однако беспилотные вертолеты слишком дороги, а коптеры пока не способны летать на большие расстояния, и применяются только для съемки локальных объектов (отдельных зданий и сооружений).
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 работ.
Во-первых, не нужен аэродром, даже самый примитивный. Беспилотные летательные аппараты запускаются или с руки, или с помощью специального взлетного устройства - катапульты.
Во-вторых, особенно при использовании электрической двигательной схемы, отсутствует необходимость в квалифицированной технической помощи для обслуживания летательного аппарата, не так сложны мероприятия по обеспечению безопасности на объекте работ.
В-третьих, отсутствует или намного увеличен межрегламентный период эксплуатации БПЛА по сравнению с пилотируемым воздушным судном.
Данное обстоятельство имеет большое значение при эксплуатации аэрофотосъемочного комплекса в удаленных районах нашей страны. Как правило, полевой сезон аэрофотосъемочных работ короток, каждый погожий день необходимо использовать для производства съемки.
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 Geoscan101 (рис. 2), Gatewing X100 , Trimble UX5 и др.
Основными частями беспилотного аэрофотосъемочного комплекса являются: корпус, двигатель, бортовая система управления (автопилот), наземная система управления (НСУ) и аэрофотосъемочное оборудование.
Корпус БПЛА изготавливают излегкого пластика (например, углепластика или кевлара), чтобы защитить дорогостоящую фотоаппаратуру и средства управления и навигации, а его крылья - из пластика или экструдированного пенополистирола (EPP). Этот материал легок, достаточно прочен и не ломается при ударе. Деформированную деталь из ЕРР зачастую можно восстановить подручными средствами.
Легкий БПЛА с посадкой на парашюте может выдержать несколько сотен полетов без ремонта, который, как правило, включает замену крыльев, элементов фюзеляжа и др. Производители стараются удешевить части корпуса, подверженные износу, чтобы расходы пользователя на поддержа-БПЛА в рабочем состоянии были минимальными.
Надо отметить, что наиболее дорогостоящие элементы аэрофотосъемочного комплекса, наземная система управления, авионика, программное обеспечение, - вообще не подвержены износу.
Силовая установка БПЛА можетбыть бензиновой или электрической. Причем, бензиновый двигатель обеспечит намного более продолжительный полет, так как в бензине, в расчете на килограмм, запасено в 10–15 раз больше энергии, чем мож-но сохранить в самом лучшем аккумуляторе. Однако такая силовая установка сложна, менее надежна и требует значительного времени для подготовки БПЛА к старту. Кроме того, беспилотный летательный аппарат с бензиновым двигателем крайне сложно перевозить к месту работ на самолете. Наконец, он требует от оператора высокой квалификации. Поэтому бензиновый БПЛА имеет смысл применять только в тех случаях, когда необходима очень большая продолжительность полета - для непрерывного мониторинга, для обследования особо удаленных объектов.
Электрическая двигательная установка, напротив, очень нетребовательна к уровню квалификации обслу-живающего персонала. Современные аккумуляторные батареи могут обеспечить длительность непрерывного полета свыше четырех часов. Обслуживание электрического двигателя совсем несложно. Преимущественно это только защита от влаги и грязи, а также проверка напряжения бортовой сети, что осуществляется с наземной системы управления. Зарядка аккумуляторов производится от бортовой сети сопровождающего автомобиля или от автономного электрогенератора. Бесколлекторный электрический двигатель БПЛА практически не изнашивается.
Автопилот -с инерциальной системой (рис. 3) - наиболее важный элемент управления БПЛА.
Автопилот весит всего 20–30 граммов. Но это очень сложное изделие. В автопилоте, кроме мощного процессора, установлено множество датчиков - трехосевые гироскоп и акселерометр (а иногда и магнитометр), ГЛО-НАСС/GPS-приемник, датчик давления, датчик воздушной скорости. С этими приборами беспилотный летательный аппарат сможет летать строго по заданному курсу.
Рис. 3. АвтопилотMicropilot
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
Возникающие в полете «елочки» (развороты снимков в горизонтальной плоскости) обрабатываются автоматизированной системой фотограмметрической обработки без заметных негативных последствий.
Фотоаппаратура, устанавливаемая на БПЛА, позволяет получить цифровые изображения местности с разрешением лучше 3 сантиметров на один пиксель. Применение коротко-, средне-, и длиннофокусных фотообъективов определяется ха-рактером получаемых готовых мате-риалов: будь это модель рельефа или ортофотоплан. Все расчеты производятся так же, как и в «большой» аэрофотосъемке.
Применение двухчастотной ГЛО-НАСС/GPSспутниковой геодезической системы для определения координат центров снимков позволяет в процессе постобработки получить координаты центров фотографирования с точностью лучше 5 сантиметров, а применение метода PPP(PrecisePointPositioning) - позволяет определять координаты центров снимков без использования базовых станций или на значительном удалении от них.
Конечная обработка материалов аэрофотосъемки может служить объективным критерием оценки качества выполненной работы. Для иллюстрации можно рассмотреть данные об оценке точности фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки с БПЛА, выполненной в ПО «PhotoScan» (производства фирмы Agisoſt, г. СанктПетербург) по контрольным точкам (табл. 2).
|
Номера точек |
Ошибки по осям координат, м |
Абс, пикс |
Проекции |
|||
|
(ΔD)2= ΔХ2+ ΔY2+ ΔZ2 |
||||||
ПРИМЕНЕНИЕ БПЛА
В мире, а в последнее время и в России, беспилотные летательные аппараты применяются в геодезических изысканиях при строительстве , для составления кадастровых планов промышленных объектов, транспортной инфраструктуры, поселков, дачных массивов, в маркшейдерском деле для определения объемов горных выработок и отвалов, при учете движения сыпучих грузов в карьерах, портах, горнообогатительных комбинатах, для создания карт, планов и 3D-моделей городов и предприятий.
3. Цепляева Т.П., Морозова О.В. Этапы развития беспилотных летательных аппаратов. М., «Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии», № 42, 2009.
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.
Преимуществами беспилотных летательных аппаратов являются:
К недостаткам БПЛА можно отнести:
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.
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:
По своим размерам беспилотники бывают:
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.
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.
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.
В представлении большинства людей, не имеющих отношения к авиации, беспилотные летательные аппараты представляют собой несколько усложненные версии радиоуправляемых моделей самолетов. В определенном смысле так оно и есть. Однако функции этих устройств в последнее время стали настолько разнообразными, что ограничиваться только таким взглядом на них больше нельзя.
Если говорить об автоматических летательных и космических дистанционно управляемых системах, то тема эта не нова. Другое дело, что в последнее десятилетие на них возникла определенная мода. По своей сути, советский челнок «Буран», совершивший космический полет без экипажа и благополучно приземлившийся в теперь уже далеком 1988 году, - тоже беспилотник. Фото поверхности Венеры и многие научные данные об этой планете (1965) также получены в автоматическом и телеметрическом режиме. И луноходы вполне соответствуют представлениям о беспилотной технике. И многие другие достижения советской науки в космической сфере. Откуда же возникла упомянутая мода? По всей видимости, она стала результатом опыта боевого применения подобной техники, а он был богатым.
Управление беспилотными летательными аппаратами является такой же специальностью, как обычная Дорогую и сложную машину запросто можно разбить о землю, совершая неумелую посадку. Ее можно потерять в результате неудачного маневра или обстрела неприятелем. Как и обычный самолет или вертолет, беспилотник нужно постараться спасти и вывести из опасной зоны. Риск, конечно, не такой, как в случае с «живым» экипажем, но и разбрасываться дорогостоящим оборудованием не стоит. Сегодня в большинстве стран инструкторскую и учебную работу проводят опытные летчики, усвоившие управление БЛА. Они, как правило, не являются профессиональными педагогами и специалистами по компьютерной технике, поэтому такой подход вряд ли сохранится надолго. Требования к «виртуальному пилоту» отличаются от тех, что предъявляются к будущему курсанту при приеме в летное училище. Можно предположить, что конкурс среди поступающих на специальность «оператор БЛА» будет немалым.
Не вдаваясь в политическую подоплеку вооруженного конфликта в восточных областях Украины, можно отметить крайне неудачные попытки проведения воздушной разведки самолетами Ан-30 и Ан-26. Если первый из них был разработан специально для аэрофотосъемки (преимущественно мирной), то второй - исключительно транспортная модификация пассажирского Ан-24. Оба самолета были сбиты огнем ополченцев. А как же беспилотники Украины? Почему их не использовали для получения информации о дислокации сил повстанцев? Ответ прост. Их нет.
На фоне перманентного финансового кризиса в стране средств, необходимых для создания современных образцов вооружения, не нашлось. Беспилотники Украины пребывают на стадии эскизных проектов или простейших самодельных устройств. Некоторые из них собраны из радиоуправляемый авиамоделей, приобретенных в магазине «Пилотаж». Точно так же действуют и ополченцы. Не так давно по украинскому телевидению был показан якобы сбитый российский беспилотник. Фото, на котором изображена небольшая и не самая дорогая модель (без каких-либо повреждений) с кустарным образом прикрепленной видеокамерой, вряд ли может послужить иллюстрацией агрессивной военной мощи «северного соседа».
По завершении очередной выставки «Беспилотные многоцелевые комплексы» - UVS-TECH 2009 всем заинтересованным читателям предлагается обзор российских беспилотных авиационных систем самолетного типа. Он, пожалуй, является наиболее полным перечнем проектов БЛА, как реализованных ранее, так и тех, работа по которым в настоящее время продолжается. БЛА систематизированы по массе и дальности действия.
В России в области создания комплексов с БЛА работает полтора десятка крупных и небольших фирм. Все разработчики идут, как правило, в направлении создания широкой номенклатуры многофункциональных комплексов, способных выполнять разнообразные задачи. В итоге, потенциальным заказчикам предлагается множество, по сути, однотипных образцов БЛА, решающих схожие задачи.
К сожалению, в России не существует принятой классификации БЛА. Классифицировать имеющиеся на данный момент на отечественном рынке образцы и проекты БЛА, используя категории ассоциации беспилотных систем UVS International, не вполне возможно. Кроме того, возникают проблемы с трактовкой российскими разработчиками некоторых характеристик, к примеру, дальности действия БЛА. Для систематизации имеющихся в настоящее время в России систем БЛА предлагается следующая классификация, основанная на взлетной массе и/или дальности действия.
Класс миниатюрных сверхлегких и легких аппаратов и комплексов на их основе с взлетной массой до 5 кг начал появляться в России относительно недавно, но уже довольно широко представлен. БЛА предназначены для индивидуального оперативного использования на малых дальностях на удалении до 25…40 км. Они просты в эксплуатации и транспортировке, выполняются складными и позиционируются как «носимые», запуск осуществляется, как правило, с руки.
В области создания БЛА такого типа активно работает ижевская компания «Беспилотные системы». К ним можно отнести сверхлегкий БЛА мониторинга ZALA 421-11, первый полет которого был выполнен в 2007 году. Весь комплекс помещается в кейс стандартного размера. По набору целевой нагрузки аппарат идентичен другой модели - . В состав этого переносного малогабаритного комплекса входит два БЛА, станция управления и контейнер-рюкзак для перевозки. При этом общая масса комплекса составляет всего 8 кг. Для мониторинга используется сменный блок (ТВ-, ИК-камеры, фотоаппарат). Летом 2008 года были выполнены испытательные полеты корабельной модификации с борта ледокола для проведения разведки и поиска объектов на воде. В соответствии с требованиями Пограничной службы компанией недавно был разработан легкий БЛА ZALA 421-12 с увеличенной продолжительностью полета. Аппарат позволяет вести наблюдение при помощи полноценной гиростабилизированной камеры двух осях с возможностью обзора нижней полусферы и с оптическим увеличением в 26 раз. БЛА способен вести мониторинг днем и ночью. Навигация осуществляется по сигналам GPS/ГЛОНАСС.
Казанская фирма «ЭНИКС» представляет в этом классе целое семейство аппаратов и комплексов, базовым для которых стал . Это БЛА для дистанционного наблюдения за объектами и мониторинга наземной обстановки. Аппарат выполнен по схеме «летающее крыло» со складными консолями, в хвостовой части расположен электрический двигатель с толкающим винтом. БЛА может оснащаться широким набором средств наблюдения, включая стабилизированную ТВ-систему, фотокамеру и т.д.). Весь комплекс может транспортироваться в заплечных контейнерах или автотранспортом. Разработка базового варианта была завершена в 2003 году, с 2004 года начато его производство. В 2008 году проводилась опытная эксплуатация комплекса на полярной станции СП-35 совместно с ГНЦ РФ ААНИИ. Гражданский вариант «Элерона» имеет наименование Т25. Полезная нагрузка – стабилизированная ТВ-система (в модификации Т25Д), ИК-камера (Т25Н) или фотоаппарат. Развитием Т23 является семейство БЛА типа «Элерон-3» и «Гамаюн-3». Об их создании было объявлено в 2008 году. БЛА «Элерон-3» планируется создать минимум в семи модификациях, отличающихся, в основном, целевой нагрузкой, в состав которой могут входить ТВ-, ИК-камера, фотоаппарат, ретранслятор, станция РТР и постановки помех. При имитации воздушных целей могут устанавливаться линзы Люнеберга и ИК-излучатели. Навигация осуществляется по сигналам GPS/ГЛОНАСС. Станция управления унифицирована с комплексом «Элерон-10» (Т10). На основе аппарата типа «Элерон» в ОАО «Иркут» создан авиационный комплекс дистанционного зондирования « ». В 2007 г. БЛА был принят на снабжение МЧС РФ.
СКБ «Топаз» предлагает свой портативный комплекс дистанционного наблюдения. В его состав входит малогабаритный БЛА «Локон». Полезная нагрузка включает ТВ-, ИК-камеры и фотоаппарат. К наземной составляющей комплекса относятся пункт управления, приема и обработки информации и контейнеры для переноски БЛА. Производство ведется на «Истринском экспериментально-механическом заводе» (ИЭМЗ).
К микро- и мини-БЛА относится и ряд собственных разработок ИЭМЗ. В частности, специалистами завода разработан для аэрофоторазведки базовый БЛА «Истра-010» массой 4 кг. Предприятие изготовило пять комплектов таких БЛА для опытной войсковой эксплуатации и передало их в МО РФ. В комплекс входит наземная станция и два летательных аппарата. В 2008 году предприятием велось создание фоторазведчика массой 2,5…3 кг, который является облегченной версией ранее построенного БЛА массой 4 кг.
Давно известен своими разработками в области беспилотных систем Научно-производственный и конструкторский центр «Новик-XXI век». Одна из разработанных компанией систем – комплекс с БЛА «БРАТ». В его состав входит малоразмерный беспилотный аппарат массой 3 кг. Штатной целевой нагрузкой являются две ТВ-камеры или один цифровой фотоаппарат.
К настоящему моменту в линейке беспилотных систем российской инновационной компании «Аэрокон» – три аппарата серии «Инспектор». Два из них относятся к классу мини-БЛА, а самый «младший» приближается к классу «микро». Комплексы предназначены для решения разнообразных задач наблюдения, в том числе в сложных и стесненных условиях, в городской среде.
Одной из «свежих» разработок в области систем мини-класса является комплекс с БЛА Т-3, созданный компанией «Рисса». БЛА Т-3 разработан для применения в задачах видеонаблюдения в дневное и ночное время, проведения аэрофотосъемки, для использования в качестве носителя ретранслятора радиосигналов. В настоящее время комплекс проходит стадию тестирования предсерийных образцов и доводку наземного оборудования
К классу легких БЛА малого радиуса действия относятся несколько более крупные аппараты - в массовом диапазоне от 5 до 50 кг. Дальность их действия - в пределах 10 – 70 км.
Компания «Новик-XXI век» в данном классе предлагает беспилотный комплекс «ГрАНТ». В его состав входят базовая автоматизированная рабочая станция на шасси УАЗ-3741, транспортно-пусковая установка на шасси УАЗ-3303 и два БЛА «ГрАНТ».Беспилотные аппараты имеют массу 20 кг.
БЛА ZALA 421-04 предлагают «Беспилотные системы». Аппарат выполнен по схеме «летающее крыло» с толкающим винтом. БЛА оснащен системой автоматического управления, позволяющей задавать маршрут, контролировать и корректировать полет в режиме реального времени. Полезная нагрузка – цветная видеокамера на гиростабилизированной платформе. С 2006 г. комплекс состоит на снабжении МВД РФ.
На выставке UVS-TECH 2008 ЗАО «ЭНИКС» впервые объявило о создании на базе беспилотника Т10 двух комплексов мониторинга, адаптированных под конкретные задачи, – «Элерон-10» и «Гамаюн-10». В комплексе «Элерон-10» возможно применение БЛА в нескольких вариантах целевой нагрузки, в том числе с ТВ-, ИК-камерой, фотоаппаратом, ретранслятором, станцией РТР и постановки помех. В 2007-2008 гг. комплекс «Элерон-10» прошел цикл летных испытаний. Похожий аппарат есть и в линейке беспилотников компании «Иркут». Комплекс «Иркут-10» состоит из двух БЛА, наземных средств управления и обслуживания, снабжен линией связи с двумя цифровыми защищенными каналами управления и передачи данных. Готовится серийное производство.
Другое «детище» ЗАО «ЭНИКС» - БЛА Т92 «Лотос». Он предназначен для доставки целевой нагрузки в заданный район или выполнения мониторинга. В качестве полезных нагрузок возможно применение ТВ- и/или ИК-камер. БЛА принимал участие в исследовательских учениях Сухопутных войск на Алабинском полигоне Московского военного округа и в учениях МЧС Республики Татарстан в 1998 г. В настоящее время комплекс находится в эксплуатации. Этому БЛА аэродинамически подобен малогабаритный БЛА Т90 (Т90-11), предназначенный для ведения наблюдения за местностью, оперативного поиска, обнаружения наземных объектов. Его уникальность в том, что он используется в составе РСЗО «Смерч». Проводимая аппаратом корректировка огня РСЗО на дальности до 70 км уменьшает ошибки стрельбы и сокращает расход снарядов. Полезная нагрузка - ТВ камера. В сложенном состоянии БЛА размещается в спецконтейнере и выстреливается при помощи штатного 300-мм реактивного снаряда. По имеющимся данным, комплекс в настоящее время проходит испытания в интересах МО РФ.
Кроме того, в данном классе «ЭНИКС» разрабатывает комплекс дистанционного обзора с легким БЛА Т21. Полезная нагрузка – ТВ-камера. Конструкция БЛА позволяет транспортировать его в небольшом контейнере. Существует проект БЛА Т24, предназначенный для дистанционного мониторинга местности и передачи фото- и видеоизображения на наземный КП. Его компоновка аналогична БЛА «Элерон». Полезная нагрузка стандартная – ТВ/ИК система.
Рыбинским КБ «Луч» создано несколько БЛА для комплекса воздушной разведки «Типчак». Самый «продвинутый» из них - БЛА-05. Его Госиспытания завершились в 2007 году, в 2008-м - началось его серийное производство. БЛА способен вести поиск объектов и передачу данных в реальном масштабе времени на наземный КП в любое время суток. Полезная нагрузка – совмещенная двухспектральная ТВ/ИК-камера, с возможностью замены на фотоаппаратуру. В дополнение к БЛА-05 предприятие некоторое время назад анонсировало еще два аппарата, предназначенных для применения в комплексе. Один из них БЛА-07 - малогабаритный тактический БЛА. В качестве целевой нагрузки несет совмещенную двухспектральную ТВ/ИК-камеру или фотоаппарат. Его проектирование начато в 2005 г. Следующий аппарат - БЛА-08. Это малоскоростной БЛА с большой продолжительностью полета. Он предназначен для применения в разведывательных системах в интересах различных видов вооруженных сил и родов войск.
Ряд отечественных образцов можно отнести к классу легких БЛА среднего радиуса действия. Их масса находится в пределах 50 - 100 кг.
К ним, в частности, относится многоцелевой БЛА Т92М «Чибис», созданный ОАО «ЭНИКС». Аппарат аэродинамически почти полностью унифицирован с выпускаемыми серийно воздушными мишенями Е95М и Е2Т. В качестве полезных нагрузок возможно применение ТВ- и ИК-камер. Двигательная установка – поршневой двигатель вместо ПуВРД M135. Комплекс находится в стадии подготовки к эксплуатации.
Недавно компанией «Беспилотные системы» создан новый БЛА ZALA 421-09, который предназначен для мониторинга земной поверхности и обладает большой продолжительностью полета - 10,5 часов. Он снабжается лыжным или колесным шасси. Целевая нагрузка – ТВ-, ИК-камера, фотоаппарат на гиростабилизированной платформе.
Весьма интересны разработки компании «Транзас» - БЛА «Дозор-2» и «Дозор-4». Оба аппарата имеют сходную компоновку. БЛА «Дозор-2» служит для мониторинга объектов народнохозяйственного и военного назначения, доставки необходимого груза, патрулирования границ, цифровой картографии. Его полезная нагрузка – автоматическая цифровая фотокамера, видеокамеры переднего и бокового обзора высокого разрешения, ИК-система ближнего и дальнего диапазонов. Весь комплекс размещен на базе автомобиля повышенной проходимости. Создание комплекса было начато в 2005 г. В текущем году он прошел испытания в интересах Пограничной службы, несколько комплектов заказала одна из российских нефтедобывающих компаний для наблюдения за трубопроводами. «Дозор-4» - модификация БЛА «Дозор-2». Уже запущена в производство партия этих БЛА в количестве 12 аппаратов для проведения войсковых испытаний в интересах Пограничной службы ФСБ РФ.
К рассматриваемому классу относится и достаточно старый комплекс «Строй-П» разработки московского НИИ «Кулон» с БЛА «Пчела-1Т». В настоящее время комплекс модернизирован («Строй-ПД») в части круглосуточного применения. Кроме того, в перспективе в его состав предполагается введение других БЛА.
Взлетная масса средних БЛА лежит в диапазоне от 100 до 300 кг. Они предназначены для применения на дальностях 150 – 1000 км.
В ЗАО «ЭНИКС» в этом классе создан многоцелевой БЛА М850 «Астра». Основное его назначение – применение в качестве многоразовой воздушной мишени для тренировки расчетов ПВО. Однако он может использоваться и для выполнения работ, связанных с оперативным мониторингом земной поверхности. Для этого возможна установка дополнительного целевого оборудования. Аппарат интересен тем, что имеет воздушный старт, который может осуществляться с внешней подвески самолета или вертолета. Компоновочно аналогичен многоразовой воздушной мишени Е22/ Е22М «Берта» новый беспилотник Т04 большой дальности действия. Разработка аппарата, предназначенного для ведения многоспектрального мониторинга, была начата в 2006 году.
Впервые на выставке UVS-TECH-2007 был продемонстрирован новый БЛА «Беркут» оперативного мониторинга территорий и объектов. Разработчик – ОАО «Туполев». Аппарат обладает большой продолжительностью полета. Целевая нагрузка – ТВ- и ИК- камеры, датчики наблюдения, радиолиния передачи данных и телеметрическая аппаратура. В 2007 году было разработано техпредложение на этот БЛА.
Также к системам рассматриваемого диапазона относится комплекс дистанционного зондирования «Иркут-200». В состав комплекса входят два БЛА, наземная станция управления и средства технического обслуживания. Полезная нагрузка – ТВ-камера, тепловизионная камера, радиолокационная станция и цифровой фотоаппарат. В настоящее время комплекс находится в стадии разработки и испытаний.
Недавно НПО им. С.А. Лавочкина представило один из своих проектов БЛА для дистанционного зондирования - Ла-225 «Комар». Во время продолжительного полета на большом удалении он способен осуществлять передачу видеоинформации в режиме реального времени на наземный пункт. Старт, посадка и управление производится с мобильного наземного комплекса. БЛА находится в стадии разработки и подготовки испытаний. Макетный образец впервые продемонстрирован на МАКС-2007.
Фирмой «Истра-Аэро» разработаны, по меньшей мере, два варианта БЛА с массой 120-130 кг. Это многофункциональный БЛА и БЛА РЭБ («Бином»). Последний из них, согласно заявлению фирмы, в составе комплекса радиоэлектронной борьбы проходит летные испытания. Он предназначен для создания помех радарам ПРО-ПВО или системам спутниковой навигации. Станции помех поставляет фирма «Авиаконверсия». Навигация осуществляется без использования спутниковых систем GPS/ ГЛОНАСС. Проект развивается, его создание рассчитано на длительный срок.
Средне-тяжелые БЛА имеют схожую с БЛА предыдущего класса дальность применения, но обладают несколько большей взлетной массой – от 300 до 500 кг.
К этому классу следует отнести «потомков» воздушной мишени «Дань», созданные казанским ОКБ «Сокол». Это комплекс экологического мониторинга «Данэм», предназначенный для решения задач обзора, контроля и охраны объектов большой площади и протяженности над земной и водной поверхностью. В его состав входят БЛА (один или несколько), мобильный наземный пункт управления, а также средства наземного обслуживания. Система управления – комбинированная (программная и радиокомандная). Целевое оборудование – оптико-электронная система с ТВ- и тепловизионным каналами. В настоящее время проект находится в стадии отработки систем. Та же фирма предлагает комплекс беспилотных летательных аппаратов «Дань-Барук», предназначенный для ведения воздушной разведки. Он интересен тем, что обладает возможностью нанесения ударов по отдельным целям. БЛА имеет большую продолжительность полета и высотность. В состав комплекса также входят один или несколько беспилотных аппаратов, мобильный наземный пункт управления, а также средства наземного обслуживания. Полезная нагрузка – обзорно-прицельная система, бортовые средства поражения (два контейнера с самоприцеливающимися и кумулятивно-осколочными боевыми элементами). Реализация проекта находится в стадии ОКР.
Авиационная система дистанционного контроля и инспекции с разведывательным БЛА «Колибри» разработана фирмой М.А.К. Она предназначена для ведения разведки в интересах различных видов войск в тактической и оперативно-тактической глубине. В состав комплекса входят БЛА-О (обзорный) и БЛА-Р (ретранслятор), наземный пункт дистанционного управления, приема и обработки целевой информации, станция привода и посадки БЛА на ВПП. БЛА предполагается оснастить различной аппаратурой разведки – телекамерой или тепловизионным оборудованием, размещенным на стабилизированной платформе. Передача информации осуществляется в реальном масштабе времени. Заявляется, что в конструкции БЛА использованы радиопоглощающие покрытия. Первый полет выполнен в 2005 году.
Новой разработкой НИИ «Кулон» является комплекс воздушного наблюдения с БЛА «Аист». Аппарат, в отличие от других БЛА, имеет в составе силовой установки два поршневых двигателя с тянущими винтами на крыле. Наземный пункт комплекса может не только обрабатывать информацию, поступающую от БЛА, но и обеспечивать информационный обмен с внешними потребителями. Полезная нагрузка – широкозахватная двухспектральная (ТВ/ИК) строчная аппаратура, бортовая РЛС с синтезированной апертурой, бортовой регистратор информации, радиолиния. Для детального наблюдения может использоваться гиростабилизированная оптико-электронная система в составе совмещенных ТВ и ИК камер и лазерного дальномера. Военный вариант имеет обозначение «Юлия». БЛА может быть интегрирован в другие комплексы вместе с БЛА иного типа.
Недавно «Транзас» и «Р.Е.Т. Кронштадт» анонсировали свою перспективную разработку - комплекс с тяжелым средневысотным БЛА большой продолжительности полета «Дозор-3». Он предназначен для сбора информации о протяженных и площадных объектах, находящихся на значительном удалении от аэродрома, в простых и сложных метеоусловиях, днем и ночью. Полезная нагрузка БЛА может включать различные наборы оборудования, в том числе видеокамеры переднего и бокового обзора, тепловизор, РЛС переднего и бокового обзора с синтезированной апертурой, автоматическую цифровую фотокамеру высокого разрешения. Передача высококачественной информации будет происходить в режиме реального времени. Комплекс будет оснащен комбинированной системой управления с режимами автономного управления и дистанционного пилотирования.
Данный класс включает БЛА полетной массой от 500 кг и более, предназначенные для применения на средних дальностях 70 – 300 км.
В классе «тяжелых» ОАО «Иркут» разрабатывает авиационный комплекс дистанционного зондирования «Иркут-850». Он предназначен как для мониторинга, так и для доставки грузов. Его неординарность в возможности выполнять как беспилотный, так и пилотируемый полет, так как он создается на базе мотопланера Stemme S10VT. Полезная нагрузка БЛА – ТВ-камера, тепловизионная камера, РЛС и цифровой фотоаппарат. Переход от пилотируемого к дистанционно управляемому варианту не требует проведения специальных работ. Отличительные особенности – многозадачность, применение различной полезной нагрузки, низкая стоимость эксплуатации и жизненного цикла, автономность. Испытания завершены, подготовлен серийный выпуск.
Другим представителем данного класса является многофункциональный авиационный комплекс мониторинга «Нарт» (А-03). Разработчик - ООО «Научно-производственный центр «Антиград-Авиа». Его также отличает способность доставлять грузы. Варианты исполнения - стационарный или мобильный. Набор аппаратуры наблюдения может быть различным. Комплекс ориентирован на применение в интересах Росгидромета, МЧС, Министерства природных ресурсов, силовых ведомств и т.д.
К этому же классу может быть отнесен БЛА Ту-243, входящий в состав комплекса фото- и ТВ- разведки «Рейс-Д». Он является модернизированным вариантом БЛА Ту-143 «Рейс» и отличается от него полностью обновленным составом разведывательного оборудования, новым пилотажно-навигационным комплексом, увеличенным запасом топлива и некоторыми другими особенностями. Комплекс состоит на вооружении ВВС России. В настоящее время предлагается дальнейшая модернизация БЛА в вариантах разведчика «Рейс-Д-Р» и ударного БЛА «Рейс-Д-У». В ударном варианте он может оснащаться обзорно-прицельной системой и СУО. Вооружение может состоять из двух блоков КМГУ внутри грузоотсека. В 2007 г. было объявлено о намерении «реанимировать» проект многоцелевого оперативно-тактического беспилотного комплекса с БЛА Ту-300 «Коршун», предназначенного для решения широкого круга задач разведки, поражения наземных целей и ретрансляции сигналов. Полезная нагрузка –аппаратура радиотехнической разведки, РЛС бокового обзора, фотоаппараты, ИК-камеры или авиационные средства поражения на внешней подвеске и во внутреннем отсеке. Доработка должна, коснуться повышения характеристик и использования нового оборудования. Планируется расширить номенклатуру применяемого вооружения и включить обычные и корректируемые авиабомбы, глубинные бомбы и управляемые ракеты класса «воздух–поверхность».
Достаточно востребованная за рубежом категория беспилотных аппаратов большой продолжительности полета, к которой относятся американские БЛА Predator, Reaper, Global Hawk, израильские БЛА Heron, Heron TP, в нашей стране совершенно пустует. ОАО «ОКБ Сухого» периодически сообщает о продолжении работ по ряду комплексов большой дальности серии «Зонд». Их планировалось использовать для мониторинга в радиолокационном и оптико-электронном диапазонах, а также для решения задач УВД и ретрансляции каналов связи. Впрочем, по-видимому, данные проекты ведутся в вялотекущем режиме и перспективы их реализации достаточно туманны.
В настоящее время в мире активно ведутся работы по созданию перспективных БЛА, 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 км и массой от 1500 кг. На сегодняшний день в России в классе ББС представлено два проекта.
Так, ОАО «ОКБ им. А.С. Яковлева» работает над унифицированным семейством тяжелых БЛА «Прорыв». В нем широко используются агрегаты и системы учебно-боевого самолета Як-130. В составе разрабатываемого семейства планируется создать ударный БЛА «Прорыв-У». Аппарат планируется выполнить по малозаметной схеме «летающее крыло» с внутренним размещением боевой нагрузки.
Еще один проект в этой категории - ББС «Скат» Российской самолетостроительной корпорации «МиГ». В 2007 был продемонстрирован полноразмерный макет этого ББС. Этот перспективный тяжелый боевой БЛА также выполнен по малозаметной схеме «летающее крыло» без хвостового оперения с верхнерасположенным воздухозаборником. Оружие размещается во внутренних отсеках аппарата.
Приблизительно половина имеющихся и проектируемых систем БЛА в России относится к первым категориям, то есть к самым легким. Это объясняется тем, что для разработки этих аппаратов требуются наименьшие финансовые вложения.
Наполнение последних двух категорий достаточно условно. Как было отмечено выше, ниша тяжелых БЛА большой продолжительности полета практически пустует. Возможно, это обстоятельство подвигло наших военных обратить внимание на разработки зарубежных компаний. Что касается боевых БЛА, то их создание – дело еще более отдаленного будущего.
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 .
В нашей статье мы расскажем Вам о еще одной принципиально новой технологии которая активно внедряется и используется в современном мире.
Беспилотная авиация может найти широкое применение для решения специальных задач, когда использование пилотируемой авиации невозможно или экономически невыгодно:
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.
По принципу полета все БПЛА можно разделить на 5 групп (первые 4 группы относятся к аппаратам аэродинамического типа):
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
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
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
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.
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.
БАС Фантом-3
| Летательный аппарат | |
| 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 см. – 300 см. |
| Рабочий диапазон | 30 см. – 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 | Микро-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 | FAT32/exFAT
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 | 4480мАч |
| Напряжение | 15,2 В |
| Тип батареи | Литий-полимерная 4S |
| Полный заряд | 68Вт*ч |
| Вес нетто | 365 г |
| Рабочий диапазон температур | От -10° до 40° С |
| Максимальная мощность зарядки | 100 Вт |
Phantom 3 Professional схема
Рисунок 4– БПЛА Phantom 3 Professional
Inspire 1 является новым мультикоптером способным записывать 4K видео и передавать видеосигнал высокой четкости (до 2 км) к нескольким устройствам прямо из коробки. Оснащен убирающимся шасси, камера может беспрепятственно поворачиваться на 360 градусов. Камера интегрирована в подвес для максимальной стабильности и весовой эффективность при минимальном размере. При отсутствии GPS сигнала, технология Визуального позиционирования обеспечивает точность зависания.
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.
Рисунок 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
| 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 |
Можно выделить следующие:
Беспилотный летательный аппарат предназначен для решения следующих задач:
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:
Бортовая система связи функционирует в разрешенном диапазоне радиочастот и обеспечивает передачу данных с борта на землю и с земли на борт.
Можно классифицировать на четыре основные группы:
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.
