Російські безпілотні літальні апарати військового призначення. Ударні бпла сша – сьогодення та майбутнє. Використання БПЛ у цивільних цілях

Охорона повітряного простору Росії / Фото: cdn5.img.ria.ru

Російські вчені розробляють гіперзвукові літальні апарати для подолання протиракетної оборони, заявив керівник проектної групи Борис Сатовський.

За його словами, наразі весь світ проходить через переломний етап, коли з урахуванням досягнутого рівня технологічного розвитку відбувається переосмислення способів застосування стратегічних озброєнь. У процесі технологічного розвитку виникають нові типи та види зброї, наприклад, на основі маневруючих гіперзвукових елементів.

За повідомленнями ЗМІ, цього року російські військові двічі випробували гіперзвуковий літальний апарат, покликаний замінити традиційні боєголовки для перспективних міжконтинентальних балістичних ракет.

Маневр, який здійснює гіперзвукова боєголовка після входу в щільні шари атмосфери, ускладнює перехоплення системами ПРО. Гіперзвуковою називається швидкість польоту, що значно (в п'ять разів і більше) перевищує швидкість звуку в атмосфері, тобто 330 метрів за секунду, повідомляє РИА Новости .

Технічна довідка

Росія зможе обмежити ефективність системи ПРО США за допомогою гіперзвукового літального апарату Ю-71, випробування якого зараз ведуться, пише американське видання Washington Times. Нова зброя зможе нести ядерний заряд зі швидкістю, яка в 10 разів перевищує швидкість звуку.

Передбачуваний вид Ю-71 / Зображення: nampuom-pycu.livejournal.com

В обстановці найсуворішої таємності Росія відчуває новий гіперзвуковий маневруючий літальний апарат Ю-71, який буде здатний нести ядерні боєголовки зі швидкістю, що в 10 разів перевищує швидкість звуку, повідомляє американське видання Washington Times. Кремль розробляє подібні пристрої, щоб подолати протиракетну оборону США, з посиланням на газету зазначає ІноТВ. Останні випробування літального апарату відбулися у лютому 2015 року. Пуск відбувся із полігону «Домбаровський» під Оренбургом. Раніше про нього суто повідомлялося на інших західних джерелах, зараз же цей пуск підтверджений новими аналітиками. Видання посилається на випущену у червні доповідь відомого західного військово-аналітичного центру Jane's.

Раніше у відкритих джерелах це позначення - Ю-71 - не фігурувало.

Ю-71 – гіперзвуковий літальний апарат / Фото: azfilm.ru

Як пише The Washington Free Beacon, літальний апарат є частиною секретного російського проекту зі створення якогось об'єкта 4202. Аналітики стверджують, що лютневий запуск був здійснений за допомогою ракети УР-100Н УТТХ, в якому об'єкт 4202 служив головною частиною, і закінчився невдало.

Можливо, під таким індексом позначаються модифікації гіперзвукових маневруючих ядерних боєголовок, якими ось уже кілька років оснащуються. російські МБР. Дані блоки після відокремлення від ракети-носія здатні змінювати траєкторію польоту за висотою та курсом і як результат успішно обходити як діючі, так і перспективні системи ПРО.

Це дасть Росії можливість завдавати високоточних ударів по обраним цілям, а у поєднанні з можливостями своєї системи протиракетної оборони Москва буде здатна успішно вражати мету лише однією ракетою.

24 гіперзвукові літальні апарати з ядерними боєголовкамибудуть розміщені на полігоні Домбаровський з 2020 до 2025 року, впевнені у військово-аналітичному центрі Jane's Information Group. На той час у Москви вже з'явиться нова міжконтинентальна балістична ракета, здатна нести Ю-71, пише видання

Швидкість гіперзвукових літальних апаратів досягає 11 200 км/год, а непередбачувана маневреність робить завдання з їхнього пеленгу практично нездійсненним, підкреслює Washington Times.

Вітаю!

Відразу хочу сказати, що повірити в це складно, майже неможливо у всьому винний стереотип, але спробую викласти це зрозуміло та аргументувати конкретними випробуваннями.

Моя стаття призначається для людей, пов'язаних з авіацією або тим, кому цікава авіація.

У 2000 році виникла ідея, траєкторія руху механічної лопаті по колу з розворотом на своїй осі. Як показано на Рис.1.

І так уявімо, лопата (1), (плоска прямокутна пластина, вид збоку) обертаючись по колу (3) розгортається на своїй осі (2) у певній залежності, на 2 градуси обертання по колу, 1 градус розвороту на своїй осі (2) . У результаті маємо зображену на Рис.1 траєкторію руху лопаті (1). А тепер уявімо, що лопата знаходиться в текучому середовищі, у повітрі або воді, при такому русі відбувається наступне, рухаючись в один бік (5) по колу, лопата має максимальний опір текучому середовищу, а рухаючись в інший бік (4) по колу, має мінімальний опір текучому середовищу.

Це і є принцип роботи рушія, залишилося винайти механізм, що виконує траєкторію руху лопаті. Цим я й займався з 2000 до 2013 року. Механізм назвав ВРК, розшифровується як крило, що розгортається. У даному описі крило, лопата і пластина мають однакове значення.

Створив свою майстерню і почав творити, варіанти пробував різні, приблизно 2004-2005 отримав наступний результат.

Мал. 2

Мал. 3

Зробив тренажер для перевірки підйомної сили ВРК. ВРК виконаний трьох лопатевим, лопаті за внутрішнім периметром мають натягнуту червону плащову тканину, сенс тренажера подолати силу ваги 4 кг. Рис.3. Безмін я кріпив до валу ВРК. Результат Рис.4:

Мал. 4

Тренажер легко підняв цей вантаж, був репортаж по місцевому телебаченню ГТРК Біра, це кадри з цього репортажу. Потім додав швидкість і відрегулював на 7 кг., тренажер підняв і цей вантаж, після чого спробував додати швидкість, але механізм не витримав. Тому судити про експеримент можу за цим результатом, хоча він і не є остаточним, а в цифрах це виглядає так:

На кліпі зображено тренажер для випробування підйомної сили ВРК. На ніжках, шарнірно закріплена горизонтальна конструкція, з одного боку встановлено ВРК з іншого приводу. Привід – ел. двигун 0,75 кВт, ККД ел. двигуна 0,75% тобто фактично двигун видає 0,75 * 0,75 = 0,5625 кВт, нам відомо що 1л.с = 0,7355 кВт.

Перед включенням тренажера я безмінно зважую вал ВРК, вага становить 4кг. Це видно з кліпу, після репортажу я змінив передатне число, додав швидкість і додав вагу, в результаті тренажер підняв 7 кілограм, після збільшення ваги і оборотів, він не витримав. Повернемося до розрахунків за фактом, якщо 0,5625 кВт піднімає 7 кг то 1л.с = 0,7355 кВт підніме 0,7355 кВт / 0,5625 кВт = 1,3 і 7 * 1,3 = 9,1 кг.

Двигун ВРК при випробуванні показав вертикальну підйомну силу 9,1 кг/на одну кінську силу. Наприклад у вертольота підйомна сила вдвічі менша. (порівняю технічні характеристикигелікоптерів, де максимальна злітна маса на потужність двигуна становить 3,5-4 кг./на 1к.с., у літака вона становить 8 кг./на 1 к.с.). Хочу зауважити, що це не остаточний результат, для випробувань ВРК необхідно зробити в заводських умовах і на стенді з точними приладами, визначити підйомну силу.

Двигун ВРК має технічну можливість змінювати напрямок рушійної сили на 360 градусів, це дозволяє здійснювати вертикальний зліт і переходити на рух по горизонталі. У цій статті я не зупиняюся на цьому питанні, це викладено у моїх патентах.

Отримав 2 патенти за ВРК Мал.5, Мал.6, але сьогодні вони не діють за несплату. Але всієї інформації для створення ВРК у патентах немає.

Мал. 5

Мал. 6

Тепер найскладніше, у всіх склався стереотип про існуючі літальні апарати, це літак і гелікоптер (я не беру приклади на реактивній тязі або ракети).

ВРК – володіючи перевагою перед гвинтом такими як вища рушійна силаі зміною напрямку руху на 360 градусів, дозволяє створювати абсолютно нові літальні апарати різного призначення, які вертикально злітатимуть з будь-якого майданчика і плавно переходитимуть у горизонтальний рух.

За складністю виробництва, літальні апарати з ВРК не складніші за автомобіль, призначення літальних апаратів може бути різне:

• Індивідуальні, надягнув на спину, і полетів як птах;
• Сімейний вид транспорту, на 4-5 осіб, Рис.7;
• Муніципальний транспорт: швидка допомога, поліція, адміністрація, пожежна, МНС тощо, рис.7;
• Аеробуси для периферійного та міжміського сполучення, Рис.8;
• Літальний апарат, що злітає вертикально на ВРК, що переходять на реактивні двигуни, Мал. 9;
• І будь-які літальні апарати для різноманітних завдань.

Мал. 7

Мал. 8

Мал. 9

Вигляд у них і принцип польоту складний до сприйняття. Окрім літальних апаратів ВРК може бути використаний як рушій для плавальних апаратів, але цієї теми ми тут не торкаємось.

ВРК це цілий напрямок, з яким мені одному не впоратися, хочеться сподіватися, що цей напрямок буде потрібний в Росії.

Отримавши результат 2004-2005 року, я був окрилений і сподівався, що швидко донесу свої думки до фахівців, але поки цього не сталося, всі роки робив нові варіанти ВРК, застосовував різні кінематичні схеми, але результат випробувань був негативним. У 2011 році повторив варіант 2004-2005 року, ел. двигун увімкнув через інвертор, цим забезпечив плавний пускВРК, щоправда, механізм ВРК виконав із доступних мені матеріалів за спрощеним варіантом, тому максимальне навантаження дати не можу, відрегулював на 2 кг.

Повільно піднімаю обороти ел. двигуна, внаслідок ВРК показує безшумний плавний зліт.

Повний кліп останнього випробування:

На цій оптимістичній ноті прощаюсь із Вами.

З повагою, Кохочов Анатолій Олексійович.

У Останніми рокамиз'явилося велика кількістьпублікацій щодо використання для вирішення топографічних завдань безпілотних літальних апаратів (БПЛА), або безпілотних авіаційних систем (БАС). Такий інтерес неабиякою мірою викликаний простотою їх експлуатації, економічністю, відносно невисокою вартістю, оперативністю тощо. Перелічені якості та наявність ефективних програмних засобів автоматичної обробки матеріалів аерофотозйомки (включаючи вибір необхідних точок) відкривають можливості широкого використання програмно-технічних засобів безпілотної авіації на практиці інженерно-геодезичних досліджень.

У цьому номері оглядом технічних засобів безпілотної авіації ми відкриваємо серію публікацій про можливості БПЛА та досвід їх використання при польових та камеральних роботах.

Д.П. ІНОЗЕМЦІВ,керівник проекту ТОВ «ПЛАЗ»,м. Санкт-Петербург

БЕЗПІЛОТНІ ЛІТАЛЬНІ АПАРАТИ: ТЕОРІЯ І ПРАКТИКА

Частина 1. Огляд технічних засобів

ІСТОРИЧНА ДОВІДКА

Безпілотні літальні апарати з'явилися у зв'язку з необхідністю ефективного вирішення військових завдань – тактичної розвідки, доставки до місця призначення бойової зброї(бомб, торпед та ін.), управління бойовими діями та ін. І не випадково першим їх застосуванням вважається доставка австрійськими військами бомб до обложеної Венеції за допомогою повітряних куль у 1849 році. Потужним імпульсом до розвитку БПЛА послужило поява радіотелеграфа та авіації, що дозволило суттєво покращити їхню автономність та керованість.

Так, в 1898 Нікола Тесла розробив і продемонстрував мініатюрне радіокероване судно, а вже в 1910 році американський військовий інженер Чарльз Кеттерінг запропонував, побудував і випробував кілька моделей безпілотних літальних апаратів. У 1933 році у Великій Британії розроблено перший БПЛА

багаторазового використання, а створена з його основі радиоуправляемая мета використовувалася королівському флоті Великобританії до 1943 року.

На кілька десятків років випередили свій час дослідження німецьких учених, які дали світові у 1940-х роках реактивний двигун та крилату ракету«Фау-1» як перший безпілотний літальний апарат, що застосовувався в реальних бойових діях.

У СРСР в 1930-1940 роки авіаконструктором Нікітіним був розроблений торпедоносець-планер типу «літаюче крило», а до початку 40-х був підготовлений проект безпілотної торпеди, що літає, з дальністю польоту від 100 кілометрів і вище, проте в реальні конструкції ці розробки не перетворилися.

Після закінчення Великої Вітчизняної війниінтерес до БПЛА істотно зріс, а починаючи з 1960-х років відзначається їх широке впровадження на вирішення завдань невоєнного характеру.

Загалом історію БПЛА можна умовно розділити на чотири тимчасові етапи:

1.1849 рік - початок ХХ століття - спроби та експериментальні досліди зі створення БПЛА, формування теоретичних основ аеродинаміки, теорії польоту та розрахунку літака в роботах вчених.

2. Початок ХХ століття – 1945 рік – розробка БПЛА військового призначення (літаків-снарядів з невеликою дальністю та тривалістю польоту).

3.1945–1960 роки – період розширення класифікації БПЛА за призначенням та створення їх переважно для розвідувальних операцій.

4.1960 роки – наші дні – розширення класифікації та вдосконалення БПЛА, початок масового використання для вирішення завдань невоєнного характеру.

КЛАСИФІКАЦІЯ БПЛА

Загальновідомо, що аерофотозйомка як вид дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) - це найбільш продуктивний метод збору просторової інформації, основа для створення топографічних планівта карт, створення тривимірних моделей рельєфу та місцевості. Аерофотознімання виконується як з пілотованих літальних апаратів - літаків, дирижаблів мотодельтапланів та аеростатів, так і з безпілотних літальних апаратів (БПЛА).

Безпілотні літальні апарати, як і пілотовані, бувають літакового, а також вертолітного типу (вертольоти та мультикоптери - літальні апарати з чотирма та більше роторами з гвинтами, що несуть). Нині у Росії немає загальноприйнятої класифікації БПЛА літакового типу. Missiles.

Ru спільно з порталом UAV.RU пропонує сучасну класифікаціюБПЛА літакового типу, розроблену на основі підходів організації UAV International, але з урахуванням специфіки та ситуації саме вітчизняного ринку (класи) (табл. 1):

Мікро- та міні-БПЛА ближнього радіусу дії. Клас мініатюрних надлегких та легких апаратів та комплексів на їх основі із злітною масою до 5 кілограмів почав з'являтися в Росії відносно недавно, але вже досить

широко представлений. Такі БПЛА призначені для індивідуального оперативного використання на коротких дальностях на відстані до 25–40 кілометрів. Вони прості в експлуатації та транспортуванні, ви повняються складними і позиціонуються як «носяться», запуск здійснюється за допомогою катапульти або з руки. Сюди відносяться: Geoscan 101, Geoscan 201, 101ZALA 421-11, ZALA 421-08, ZALA 421-12, Т23 "Елерон", Т25, "Елерон-3", "Гамаюн-3", "Іркут-2М" Істра-10»,

"БРАТ", "Локон", "Інспектор 101", "Інспектор 201", "Інспектор 301" та ін.

Легкі БПЛА малого радіусадії. До цього класу відносяться дещо більші апарати - злітною масою від 5 до 50 кілограмів. Дальність їхньої дії - в межах 10–120 кілометрів.

Серед них: Geoscan 300, Грант, ZALA 421-04, Орлан-10, ПтероСМ, ПтероЕ5, Т10, Еле рон-10, Гамаюн-10, Іркут-10,

Т92 "Лотос", Т90 (Т90-11), Т21, Т24, "Типчак" БПЛА-05, БПЛА-07, БПЛА-08.

Легкі БПЛА середнього радіусу дії. Ряд вітчизняних зразків можна зарахувати до цього класу БПЛА. Їхня маса варіюється в межах 50–100 кілограмів. До них відноситься: Т92М "Чібіс", ZALA 421-09,

"Дозор-2", "Дозор-4", "Бджола-1Т".

Середні БПЛА. Злітна маса середніх БПЛА лежить у діапазоні від 100 до 300 кілограмів. Вони призначені для застосування на відстані 150-1000 кілометрів. У цьому класі: М850 Астра, Біном, Ла-225 Комар, Т04, Е22М Берта, Беркут, Іркут-200.

Середньоважкі БПЛА. Цей клас мають схожу з БПЛА попереднього класу дальність застосування, але мають дещо більшу злітну масу - від 300 до 500 кілограмів.

До цього класу слід віднести: "Колібрі", "Данем", "Дань-Барук", "Лелека" ("Юлія"), "Дозор-3".

Важкі БПЛА середнього радіусу дії. Цей клас включає БПЛА польотною масою від 500 і більше кілограмів, призначені для застосування на середніх дальностях 70–300 кілометрів. У класі важких такі: Ту-243 "Рейс-Д", Ту-300, "Іркут-850", "Нарт" (А-03).

Тяжкі БПЛА великої тривалості польоту. Достатньо затребувана за кордоном категорія безпілотних апаратівДо яких належать американські БПЛА Predator, Reaper, GlobalHawk, ізраїльські Heron, Heron TP. У Росії її зразки практично відсутні: «Зонд-3M», «Зонд-2», «Зонд-1», безпілотні авіаційні системи Сухого («БасС»), у межах якої створюється роботизований авіаційний комплекс (РАК).

Безпілотні бойові літаки (ББС) В даний час у світі активно ведуться роботи зі створення перспективних БПЛА, які мають можливість нести на борту зброю та призначені для ударів по наземних та надводних стаціонарних і рухливих цілях в умовах сильної протидії сил ППО противника. Вони характеризуються дальністю дії близько 1500 кілометрів та масою від 1500 кілограмів.

На сьогоднішній день у Росії в класі ББС представлено два проекти: «Прорив-У», «Скат».

На практиці для аерофотозйомки, як правило, застосовуються БПЛА вагою до 10–15 кілограмів (мікро-, міні-БПЛА та легкі БПЛА). Це пов'язано з тим, що зі збільшенням злітної ваги БПЛА зростає складність його розробки і, відповідно, вартість, але знижується надійність та безпека експлуатації. Справа в тому, що при посадці БПЛА виділяється енергія E = mv2 / 2, а чим більша маса апарату m, тим більша його посадкова швидкість v, тобто енергія, що виділяється при посадці, дуже швидко зростає зі зростанням маси. А ця енергія може пошкодити як сам БПЛА, так і майно, що знаходиться на землі.

Безпілотний вертоліт та мультикоптер позбавлені цього недоліку. Теоретично, такий апарат можна посадити зі скільки завгодно малою швидкістю зближення із Землею. Однак безпілотні вертольоти занадто дорогі, а коптери поки що не здатні літати на великі відстані, і застосовуються тільки для зйомки локальних об'єктів (окремих будівель та споруд).

Мал. 1. БПЛА Mavinci SIRIUS Мал. 2. БПЛА Geoscan 101

ПЕРЕВАГИ БПЛА

Перевагою БПЛА перед пілотованими повітряними суднами є насамперед вартість виконання робіт, а також значне зменшення кількості регламентних операцій. Сама відсутність людини на борту літака значно спрощує підготовчі заходи для проведення аерофотознімальних робіт.

По-перше, не потрібен аеродром, навіть найпримітивніший. Безпілотні літальні апарати запускаються або з руки або за допомогою спеціального злітного пристрою - катапульти.

По-друге, особливо при використанні електричної рухової схеми, відсутня необхідність у кваліфікованій технічній допомозі для обслуговування літального апарату, не так складні заходи щодо забезпечення безпеки на об'єкті робіт.

По-третє, відсутній чи набагато збільшений міжрегламентний період експлуатації БПЛА порівняно з пілотованим повітряним судном.

Ця обставина має велике значенняпри експлуатації аерофотознімального комплексу у віддалених районах нашої країни. Як правило, польовий сезон аерофотознімальних робіт короткий, кожен погожий день необхідно використовувати для зйомки.

ПРИСТРІЙ БПЛА

дві основні схеми компонування БПЛА: класична (за схемою «фюзеляж+крила+хвіст»), до якої відноситься, наприклад БПЛА «Орлан-10», Mavinci SIRIUS (рис. 1) та ін, і «крило, що літає», до якої відносяться Geoscan101 (рис. 2), Gatewing X100, Trimble UX5 та ін.

Основними частинами безпілотного аерофотознімального комплексу є: корпус, двигун, бортова система управління (автопілот), наземна система управління (НСУ) та аерофотознімальне обладнання.

Корпус БПЛА виготовляють злегкого пластику (наприклад, вуглепластику або кевлару), щоб захистити дорогу фотоапаратуру та засоби керування та навігації, а його крила - із пластику або екструдованого пінополістиролу (EPP). Цей матеріал легкий, досить міцний і не ламається під час удару. Деформовану деталь із ЕРР часто можна відновити підручними засобами.

Легкий БПЛА з посадкою на парашуті може витримати кілька сотень польотів без ремонту, який, як правило, включає заміну крил, елементів фюзеляжу та ін. Виробники намагаються здешевити частини корпусу, схильні до зносу, щоб витрати користувача на підтримка-БПЛА в робочому стані були мінімальними.

Треба відзначити, що найдорожчі елементи аерофотознімального комплексу, наземна система управління, авіоніка, програмне забезпечення, - взагалі не схильні до зносу.

Силова установка БПЛА може бути бензинової чи електричної. Причому, бензиновий двигун забезпечить набагато триваліший політ, оскільки в бензині, в розрахунку на кілограм, запасено в 10-15 разів більше енергії, ніж можна зберегти в найкращому акумуляторі. Проте така силова установка складна, менш надійна і потребує значного часу підготовки БПЛА до старту. Крім того, безпілотний літальний апарат із бензиновим двигуном вкрай складно перевозити до місця робіт на літаку. Зрештою, він вимагає від оператора високої кваліфікації. Тому бензиновий БПЛА має сенс застосовувати лише у тих випадках, коли необхідна дуже велика тривалість польоту – для безперервного моніторингу, для обстеження особливо віддалених об'єктів.

Електрична рухова установка, навпаки, дуже невимоглива до рівня кваліфікації обслуговуючого персоналу. Сучасні акумулятори можуть забезпечити тривалість безперервного польоту понад чотири години. Обслуговування електричного двигуна дуже нескладно. Переважно це лише захист від вологи та бруду, а також перевірка напруги бортової мережі, що здійснюється з наземної системи керування. Заряджання акумуляторів проводиться від бортової мережі автомобіля, що супроводжує, або від автономного електрогенератора. Безколекторний електричний двигун БПЛА практично не зношується.

Автопілот – з інерційною системою (рис. 3) – найбільш важливий елемент управління БПЛА.

Автопілот важить лише 20–30 грамів. Але це дуже складний виріб. В автопілоті, крім потужного процесора, встановлено безліч датчиків - триосьовий гіроскоп та акселерометр (а іноді і магнітометр), ГЛО-НАСС/GPS-приймач, датчик тиску, датчик повітряної швидкості. З цими приладами безпілотний літальний апарат зможе літати за заданим курсом.

Мал. 3. АвтопілотMicropilot

У БПЛА є радіомодем, необхідний завантаження польотного завдання, передачі у наземну систему управління телеметричних даних про польоті і поточне місце розташування ділянці робіт.

Наземна система управління

(НСУ) це планшетний комп'ютер або ноутбук, оснащений модемом для зв'язку з БПЛА. Важлива частина НСУ – програмне забезпечення для планування польотного завдання та відображення ходу його виконання.

Як правило, польотне завдання складається автоматично, по заданому контуру майданного об'єкта або вузловим точкам лінійного об'єкта. Крім того, існує можливість проектування польотних маршрутів, виходячи з необхідної висоти польоту та необхідної роздільної здатності фотографій на місцевості. Для автоматичного витримування заданої висоти польоту можна врахувати в польотному завданні цифрову модель місцевості у поширених форматах.

Під час польоту на картографічній підкладці монітора НСУ відображається положення БПЛА та контури фотографій, що знімаються. Оператор має можливість під час виконання польоту оперативно перенацілити БПЛА на інший район посадки та навіть оперативно посадити безпілотник із «червоної» кнопки наземної системи управління. За командою з НСУ можуть бути заплановані інші допоміжні операції, наприклад - викид парашута.

Крім забезпечення навігації та забезпечення польоту, автопілот повинен керувати фотоапаратом, щоб отримувати знімки із заданим міжкадровим інтервалом (як тільки БПЛА пролетить потрібну відстань від попереднього центру фотографування). Якщо розрахований міжкадровий інтервал не витримується стабільно, доводиться налаштовувати час спрацьовування затвора з таким розрахунком, щоб навіть при попутному вітрі поздовжнє перекриття було достатнім.

Автопілот повинен реєструвати координати центрів фотографування геодезичного супутникового приймача ГЛОНАСС/GPS, щоб програма автоматичної обробки знімків змогла побудувати модель швидко та прив'язати її до місцевості. Необхідна точність визначення координат центрів фотографування залежить від технічного завдання до виконання аерофотознімальних робіт.

Аерофотознімальне обладнання на БПЛА встановлюється залежно від його класу та мети використання.

На мікро- та міні-БПЛА встановлюються компактні цифрові фотокамери, що комплектуються змінними об'єктивами з постійною фокусною відстанню (без трансфокатора або zoom-пристрою) вагою 300-500 грамів. Як камери в даний час використовуються фотоапарати SONY NEX-7

з матрицею 24,3 МП, CANON600D матрицею 18,5 МП та подібні до них. Управління спрацьовуванням затвора та передача сигналу від затвора у супутниковий приймач здійснюється за допомогою штатних або трохи доопрацьованих електричних роз'ємів фотоапарата.

На легкі БПЛА малого радіусу дії встановлюються дзеркальні фотокамери. великим розміромсвітлочутливого елемента, наприклад CanonEOS5D(розмір сенсора 36×24 мм) , NikonD800 (матриця 36,8 МП (розмір сенсора 35,9×24 мм)), Pentax645D(CCD-сенсор 44×33 мм, матриця 40 МП) та їм подібні вагою 1,0–1,5 кілограма.

Мал. 4. Схема розміщення аерознімків (блакитні прямокутники з підписами номерів)

МОЖЛИВОСТІ БПЛА

Відповідно до вимог документа «Основні положення з аерофотозйомки, що виконується для створення та оновлення топографічних карті планів» ДКІНП-09-32-80 носій аерофотознімальної апаратури повинен гранично точно дотримуватися проектного положення маршрутів аерофотозйомки, витримувати заданий ешелон (висоту фотографування), забезпечувати вимоги щодо дотримання граничних відхилень по кутах орієнтування фотокамери - нахил, крен. Крім того, навігаційна апаратура має забезпечувати точний часспрацювання фотозатвора та визначати координати центрів фотографування.

Вище вказувалася апаратура, інтегрована в автопілот: мікробарометр, датчик повітряної швидкості, інерційна система, навігаційна супутникова апаратура. За проведеними випробуваннями (зокрема, БПЛА Geoscan101) були встановлені наступні відхилення реальних параметрів зйомки від заданих:

Ухилення БПЛА від осі маршруту – в діапазоні 5–10 метрів;

Ухилення висот фотографування – в діапазоні 5–10 метрів;

Коливання висот фотографування суміжних знімків – не більше

«Ялинки» (розвороти знімків у горизонтальній площині), що виникають у польоті, обробляються автоматизованою системою фотограмметричної обробки без помітних негативних наслідків.

Фотоапаратура, що встановлюється на БПЛА, дозволяє отримати цифрові зображення місцевості з роздільною здатністю краще 3 сантиметрів на один піксель. Застосування коротко-, середньо-, і довгофокусних фотооб'єктивів визначається характером одержуваних готових матеріалів: чи це модель рельєфу чи ортофотоплан. Всі розрахунки проводяться так само, як і у «великій» аерофотозйомці.

Застосування двочастотної ГЛО-НАСС/GPSсупутникової геодезичної системи для визначення координат центрів знімків дозволяє в процесі постобробки отримати координати центрів фотографування з точністю краще 5 сантиметрів, а застосування методу PPP(PrecisePointPositioning) - дозволяє визначати координати центрів знімків без використання базових станцій або на значній відстані від них.

Кінцева обробка матеріалів аерофотозйомки може бути об'єктивним критерієм оцінки якості виконаної роботи. Для ілюстрації можна розглянути дані про оцінку точності фотограмметричної обробки матеріалів аерофотозйомки з БПЛА, виконаної в ПЗ Photoscan (виробництва фірми Agisoſt, м. Санкт-Петербург) по контрольним точкам (табл. 2).

Номери точок	Помилки по осях координат, м				Абс, пікс	Проекції
(ΔD)2= ΔХ2+ ΔY2+ ΔZ2

ЗАСТОСУВАННЯ БПЛА

У світі, а в Останнім часомі в Росії, безпілотні літальні апарати застосовуються в геодезичних дослідженнях при будівництві, для складання кадастрових планів промислових об'єктів, транспортної інфраструктури, селищ, дачних масивів, у маркшейдерській справі для визначення обсягів гірничих виробок і відвалів, при обліку руху сипких вантажів у кар'єрах, гірничозбагачувальних комбінатах, для створення карт, планів та 3D-моделей міст та підприємств.

3. Цепляєва Т.П., Морозова О.В. Етапи розвитку безпілотних літальних апаратів. М., «Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології», № 42, 2009.

Вже протягом чверті століття у світі витають ідеї про створення так званого гібридного літального апарату, який у своїй конструкції дозволить поєднати дирижабль, літак та вертоліт. Для чого ж потрібна така дивна конструкція, якщо всі три зазначені види літальних апаратів можна використовувати окремо? А справа полягає в тому, що ще в епоху великих радянських будівництв виникла проблема транспортування масивних конструкцій, які ще потрібно було встановити точно в обумовленому місці. Адже, насправді, не понесе багатотонну бурову вишку до місця експлуатації звичайний вертоліт. Тому елементи вежі доставляли залізничним транспортом, а потім приступали до збирання. Це забирало величезну кількість часу та ресурсів, у тому числі й фінансових. Саме тоді у тюменських конструкторів і виникла думка про створення такого літального апарату, який на відносно невисокій швидкості міг би рухатися повітрям і нести вантаж великої маси.

До речі, така ідея, народившись першою в СРСР, дійшла і до Сполучених Штатів. Вже наступного року американці планують підняти в небо гігантський "Aeroscraft" - і літак, і дирижабль одночасно. Можна констатувати, що російські конструктори випередили американців щодо реалізації ідеї гібридного літального апарату. Адже свій «БАРС», саме так названий гібрид, здійснив перший політ над Тюменськими полями ще в середині 90-х. Виходить, що справа зроблена і наші авіаконструктори можу спочивати на лаврах, проте, як завжди їхня праця та талант не може бути гідно оцінена. Пов'язано це насамперед із тотальним недофінансуванням. Той самий «БАРС», незважаючи на свої очевидні переваги, не запущений у серійне виробництвоТому багато завдань з перевезення вантажів повітряним шляхом не вирішені досі.

Спробуємо розібратися, у чому виражаються переваги гібридних ЛА? Справа в тому, що конструкція того ж «БАРСа» є справжньою інтеграцією елементів відразу трьох літальних апаратів. Його корпус виконаний з тих же матеріалів, що і корпус літака, проте в центральній частині його розташовується технологічна область з кількома гвинтами. Ці гвинти дозволяють здійснювати строго вертикальний рух гібридної машини. Крім цього, літальний апарат оснащений гелієвими контейнерами, які реалізують принцип польоту дирижабля і дозволяють при розвантаженні жорстко фіксуватися гібриду на землі. У «БАРСа» та близьких до нього моделей існують керма висоти, а також бічне оперення, як у звичайного літака. Це дозволяє йому ефективно маневрувати у польоті.

Багато хто може помітити, що і дирижабль міг би впоратися з функцією доставки обладнання великої маси в обумовлену точку, проте дирижабль набагато важче управляється і схильний до впливу потоків повітряних мас, які можуть призвести до катастрофи. А ще дирижабль не може ефективно спустити великий вантаж після спуску багатотонної конструкції дирижабль може безконтрольно злетіти, як при відкиданні великого баласту. Гібридний ЛА таких недоліків позбавлений. Крім того, такі літальні апарати, як «БАРС», оснащуються повітряною подушкою, що може дозволити йому здійснювати наповнення спеціальної капсули водою, а потім використовувати її для гасіння пожеж або зрошення полів.

Якщо російська ідея поки що повністю орієнтована на цивільні вантажоперевезення, то американці планують використовувати свій гібрид і у військових цілях. Пентагон заявляє, що вже зараз готовий придбати кілька «Aeroscraft» для того, щоб надалі з його допомогою доставляти боєзаряди та контингент у важкодоступні райони.

Звичайно, не варто говорити про те, що гібридні ЛА потрібно використовувати як пасажирський транспорт. Для цієї мети літаки підходять краще, адже швидкість гібрида не вища за 200 км/год. А от щодо ефективного забезпечення віддалених будівельних майданчиків, перевезення великих вантажів через гірські хребти, гасіння пожеж цим машинам не буде рівних. Зауважимо, що вантажопідйомність гібрида становить близько 400 тонн, що на 130 тонн вище за вантажопідйомність величезного літака «Мрія».

Сподіватимемося, що гібриди, що літають, вже незабаром почнуть поставлятися в різні сектори російської цивільної авіації.

Можливість зберегти найбільш цінний ресурс – бійців на полі бою з початку перших війн було найважливішим та перспективним. Сучасні технологіїдозволяють використовувати бойові машини дистанційно, що унеможливлює втрату оператора навіть при знищенні одиниці. Одним із найбільш актуальних у наші дні є створення безпілотних літальних апаратів.

Що таке БПЛА (безпілотний літальний апарат)

БПЛА називають будь-який літальний апарат, у якому повітря немає пілота. Автономність пристроїв різна: є найпростіші варіанти з дистанційним керуванням або повністю автоматизовані машини. Перший варіант ще називають дистанційно-пілотованим ЛА (ДПЛА), вони відрізняються безперервною подачею команд від оператора. Більше досконалі системивимагають лише епізодичної подачі команд, між якими пристрій працює автономно.

Основна перевага таких машин перед пілотованими винищувачами і розвідниками в тому, що вони до 20-ти разів дешевші за свої аналоги при порівнянних можливостях.

Недолік пристроїв у вразливості каналів зв'язку, які легко порушити та вивести машину з ладу.

Історія створення та розвитку БПЛА

Історія безпілотників почалася у Великій Британії в 1933 році, коли на базі біплану Fairy Queen було зібрано літак, що керується по радіо. До початку Другої світової війни та в перші роки було зібрано понад 400 таких машин, які використовувалися як мішені при Королівському ВМФ.

Першою бойовою машиною цього класу стали знамениті німецькі Фау-1, оснащені реактивним пульсуючим двигуном. Цікаво, що запускати літаки-боєголовки можна було як із землі, так і з повітряних носіїв.

Керувалася ракета такими засобами:

• автопілотом, якому задавалися параметри висоти та курсу перед запуском;
• дальність відраховувалася механічним лічильником, який приводився в дію за рахунок обертання лопатей у носовій частині (останні запускалися від повітряного потоку, що набігає);
• після досягнення встановленої дистанції (розкид - 6 км) зводилися підривники, і снаряд автоматично переходив у режим пікірування.

Сполучені Штати у роки війни випускали мішені для тренування зенітників – Radioplane OQ-2. Ближче до кінця протистояння з'явилися перші ударні безпілотники багаторазової дії – Interstate TDR. Літак виявився малоефективним через низьку швидкість і дальність, які були обумовлені дешевизною виробництва. Крім того, технічні засоби того часу не дозволили вести прицільний вогонь, вести бій на великій дистанції без руху літака-управління. Проте успіхи у застосуванні машин були.

У повоєнні роки БПЛА розцінювалися виключно у ролі мішеней, але ситуація змінилася після появи у військах зенітних. ракетних комплексів. З цього моменту безпілотники стали розвідниками, хибними цілями для ворожих «зеніток». Практика показала, що їх використання скорочує втрати пілотованих ЛА.

У Радянському Союзі до 70-х років активно випускалися важкі розвідувальні літаки як безпілотні:

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

Значні втрати авіації у В'єтнамі для армії Сполучених Штатів спричинили відродження інтересу до БПЛА.

Тут з'являються засоби для виконання різних завдань;

• фоторозвідка;
• радіотехнічна розвідка;
• цілі радіоелектронної боротьби.

У цьому виді використовувалися 147E, які збирали розвіддані так ефективно, що багато разів окупили вартість всієї програми з їхньої розробки.

Практика застосування БПЛА показала значно більший потенціал як повноцінні бойові машини. Тому після початку 80-х у Сполучених Штатах розпочинають розробку тактичних та оперативно-стратегічних безпілотників.

У розвитку БПЛА 80-90-х років взяли участь ізраїльські спеціалісти. Спочатку закуповувалися пристрої США, але швидко сформували власну науково-технічну базу для розробки. Найкраще зарекомендувала себе фірма «Тадіран». Ізраїльська армія теж продемонструвала ефективність використання БПЛА, здійснюючи операції проти сирійських військ у 1982 році.

У 80-90-ті очевидні успіхи ЛА без екіпажу на борту спровокували початок розробок у багатьох компаній у всьому світі.

На початку 2000-х з'явився перший ударний апарат – американський MQ-1 Predator. На борту встановлювалися ракети AGM-114C Hellfire. На початку століття безпілотники переважно використовувалися на Близькому Сході.

Досі практично всі країни активно розробляють та впроваджують БПЛА. Наприклад, у 2013 до ЗС РФ надійшли розвідувальні комплекси з малою дальністю дії – «Орлан-10».

Також ведеться розробка в КБ Сухого та МіГ нової важкої машини – ударного літака із злітною масою до 20 тонн.

Призначення безпілотника

Безпілотні літальні апарати в основному використовуються для вирішення наступних завдань:

• мішені, у тому числі для відволікання ворожих засобів ППО;
• розвідка;
• нанесення ударів по різних рухомих та нерухомих цілях;
• радіоелектронна боротьба та інші.

Ефективність апарату під час виконання завдань визначається якістю наступних засобів: розвідка, зв'язок, автоматизовані системиуправління, озброєння.

Наразі подібні ЛА успішно знижують втрати особового складу, доставляють інформацію, яку неможливо отримати на дистанції прямої видимості.

Різновиди БПЛА

Бойові дрони зазвичай класифікуються за типом управління на дистанційні, автоматичні та некеровані.

Крім того, в ході класифікація за масою та ТТХ:

• Ультралегкі. Це найлегші БПЛА, вага яких не перевищує 10 кг. У повітрі вони можуть провести в середньому годину, практична стеля складає 1000 метрів;
• Легкі. Маса таких машин досягає 50 кг, піднятися вони здатні на 3-5 км і провести у роботі 2-3 години;
• Середні. Це серйозні пристрої масою до тонни, їхня стеля становить 10 км, і в повітрі вони можуть провести без приземлення до 12 годин;
• Важкі. Великі літальні апарати вагою більше тонни здатні піднятися на висоту 20 км і без приземлення відпрацювати більше доби.

У цих групах є і цивільні устрою, зрозуміло, вони легші та простіші. Повноцінні бойові машини найчастіше не менші за пілотовані літаки за габаритами.

Некеровані

Некеровані системи – це найпростіша форма БПЛА. Вони управління відбувається з допомогою бортової механіки, встановлених характеристик польоту. У такій формі можна використовувати мішені, розвідники чи снаряди.

Дистанційного керування

Дистанційне керування зазвичай відбувається за рахунок радіозв'язку, що обмежує радіус дії машини. Наприклад, цивільні ЛА можуть діяти в межах 7-8 км.

Автоматичні

В основному це бойові машини, здатні самостійно виконувати складні завдання у повітрі. Цей клас машин найбільш функціональний.

Принцип роботи

Принцип роботи БПЛА залежить з його конструктивних особливостей. Існує кілька компонувальних схем, яким відповідає більшість сучасних ЛА:

• Фіксоване крило. У цьому випадку пристрої близькі до літакового компонування, мають роторні або реактивні двигуни. Такий варіант найбільш економічний з палива і має великий радіус дії;
• Мультикоптери. Це гвинтові машини, оснащені щонайменше двома моторами, здатні здійснювати вертикальний зліт/посадку, зависати у повітрі, тому особливо хороші розвідки, зокрема у міському середовищі;
• Вертолітний тип. Компонування вертолітна, системи гвинтів можуть бути різними, наприклад, російські розробки часто оснащуються співвісними гвинтами, що ріднить моделі з такими машинами, як «Чорна акула»;
• Конвертоплани. Це комбінація вертолітної та літакової схеми. Для економії простору піднімаються повітря такі машини вертикально, у польоті змінюється конфігурація крила, і стає можливим літаковий спосіб пересування;
• Планери. В основному це пристрої без двигунів, які скидаються з більш важкої машини та рухаються заданою траєкторією. Цей тип підходить для розвідувальних цілей.

Залежно від типу двигуна, змінюється і паливо, що використовується. Електромотори живить акумулятор, ДВЗ – бензин, реактивні двигуни – відповідне паливо.

Силова установка кріпиться в корпусі, тут же розміщується електроніка, що управляє, засоби управління і зв'язку. Корпус є обтічний обсяг для надання конструкції аеродинамічної форми. Основою ж характеристик міцності є рама, яка зазвичай збирається з металу або полімерів.

Найпростіший набір систем керування наступний:

• процесор;
• барометр визначення висоти;
• акселерометр;
• гіроскоп;
• навігатор;
• оперативне запам'ятовуючий пристрій;
• приймач сигналу.

Військові пристрої управляються за допомогою пульта (якщо дальність події невелика) або по супутниках.

Збір інформації для оператора та програмного забезпечення самої машини надходить із датчиків різних типів. Використовуються лазерні, звукові, інфрачервоні та інші типи.

Навігація проводиться за рахунок GPS та електронних карт.

Сигнали, що надходять, трансформуються контролером у команди, які передаються вже на виконуючі пристрої, наприклад, керма висоти.

Переваги та недоліки БПЛА

Порівняно з пілотованою технікою, БПЛА мають серйозні переваги:

1. Масогабаритні характеристики покращуються, зростає живучість одиниці, знижується помітність для радарів;
2. Безпілотники дешевші від пілотованих літаків і гелікоптерів у десятки разів, при цьому вузькоспеціалізовані моделі можуть вирішувати на полі бою складні завдання;
3. Розвідувальні дані під час використання БПЛА передаються як реального часу;
4. На пілотовану техніку поширюються обмеження застосування в умовах бою, коли ризик загибелі занадто високий. Подібних проблем автоматизовані машини не мають. Враховуючи економічні чинники, пожертвувати кількома буде значно вигідніше, ніж втратити підготовленого льотчика;
5. Боєздатність і мобільність максимальна;
6. Декілька одиниць можна об'єднувати в цілі комплекси для вирішення низки складних завдань.

Недоліки будь-який літаючий дрон теж має:

• пілотовані пристрої мають значно більшу гнучкість на практиці;
• досі не вдається дійти єдиного вирішення питань порятунку апарату у разі падіння, посадки на підготовлених майданчиках, здійснення надійного зв'язку на великих дистанціях;
• надійність автоматичних пристроївдосі значно нижчі від пілотованих аналогів;
• з різних причин у мирний час польоти безпілотних ЛА серйозно обмежуються.

Тим не менш, продовжуються роботи з удосконалення техніки, у тому числі вплинути на майбутнє БПЛА можуть нейромережі.

Безпілотні апарати Росії

Як-133

Це дрон розробки компанії «Іркут» - малопомітний апарат, здатний вести розвідку та за необхідності знищувати бойові одиниці супротивника. Передбачається оснащення керованими ракетами, бомбами.

А-175 «Акула»

Комплекс здатний вести всепогодний моніторинг клімату, у тому числі на складному рельєфі. Спочатку модель розроблялася ТОВ «Аеророботикс» для мирних цілей, але виробники не виключають випуск військових модифікацій.

«Альтаїр»

Розвідувально-ударний апарат, здатний протриматись у повітрі до двох діб. Практична стеля – 12 км, швидкість у межах 150-250 км/год. На зльоті маса сягає 5 тонн, їх 1 т – це корисне навантаження.

БАС-62

Громадянська технологія «ОКБ Сухого». У розвідувальній модифікації здатний збирати різнобічні дані про об'єкти на воді та суші. Допускається застосування контролю ліній електропередач, картографування, моніторингу метеорологічної обстановки.

Безпілотні апарати США

EQ-4

Розробка компанії Northrop Grumman. У 2017 році до армії Сполучених Штатів надійшло три машини. Вони були направлені до ОАЕ.

"Fury"

Безпілотник компанії Lockheed Martin, призначений не тільки для спостереження та розвідки, але і для радіоелектронної боротьби. Здатний продовжувати політ до 15 години.

"LightingStrike"

Дітище компанії Aurora Flight Sciences, яке розробляється як бойова машиназ вертикальним зльотом. Розвиває швидкість понад 700 км/год, може нести до 1800 кг корисного навантаження.

MQ-1B «Predator»

Розробка General Atomics - середньовисотна машина, яка спочатку створювалася як розвідувальна. Пізніше її модифікували на багатоцільову техніку.

Безпілотні апарати Ізраїлю

"Mastiff"

Першим створеним ізраїльтянами БПЛА став «Мастіф», який здійснив політ 1975 року. Метою цієї машини була розвідка на полі бою. Простояв на озброєнні до початку 90-х.

«Shadmit»

Ці пристрої використовувалися для розвідки початку 80-х, коли йшла перша Ліванська війна. Частина використаних систем передавало в режимі реального часу розвіддані, частина імітувала вторгнення авіації. Завдяки їм успішно велася боротьба із ЗРК.

IAI «Scout»

«Скаут» був створений як тактична розвідувальна машина, для чого оснащувався телевізійною камерою і системою транслювання зібраної інформації в реальному часі.

I-View MK150

Інша назва – «Спостерігач». Апарати розроблені ізраїльською компанією IAI. Це тактична машина, оснащена інфрачервоною системою спостереження та комбінованою оптико-електронною начинкою.

Безпілотні апарати Європи

MALE RPAS

Одна з недавніх розробок – перспективна розвідувально-ударна машина, що створюється спільно італійськими, іспанськими, німецькими та французькими компаніями. Перша демонстрація відбулася у 2018 році.

"Sagem Sperwer"

Одна із французьких розробок, яка встигла проявити себе на Балканах наприкінці минулого століття (1990-ті). Створення велося з опорою на національні та загальноєвропейські програми.

«Eagle 1»

Ще одна французька машина, призначена для ведення розвідувальних операцій. Передбачається, що апарат працюватиме на висотах 7-8 тисяч метрів.

HALE

Висотний БПЛА, який може підніматись до 18 кілометрів. У повітрі апарат може протриматись до трьох діб.

Загалом у Європі провідну роль розробці безпілотних ЛА займає Франція. Постійно з'являються новинки по всьому світу, у тому числі модульні багатофункціональні моделі, на базі яких можна зібрати різні бойові та цивільні машини.

Якщо у вас виникли питання – залишайте їх у коментарях під статтею. Ми чи наші відвідувачі з радістю відповімо на них