Беспилотник это: Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) — Что такое Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) ?

Классификация БПЛА по летных характеристикам — Документация Pioneer December update 2022

Беспилотные летательные аппараты различают не только по способу их
применения в определённых сферах нашей жизни или различием конструкции ,
но и по более устойчивым параметрам и характеристикам, например,
взлетной массе, дальности, высоте и продолжительности полета, размерам
самих аппаратов и т.д.

Классификация UVS International

Международной ассоциацией по беспилотным летательным системам UVSI
(Association for Unmanned Vehicle Systems International, до 2004 года
она называлась Европейской ассоциацией по беспилотным системам – EURO
UVS) была предложена универсальная классификация БПЛА (Таблица 1),
которая объединяет многие из названных критериев.

Таблица 1

Приведенная выше классификация на сегодняшний день распространяется, как
на уже существующие, так и на будущие разрабатываемые модели БПЛА. В
основном эта классификация сложилась к 2000 г., когда беспилотные
аппараты только набирали популярность, но с тех пор много раз
пересматривалась. Ее и сейчас нельзя считать устоявшейся. Кроме того,
многие особые типы аппаратов с нестандартными комбинациями параметров
трудно отнести к какому-либо определенному классу.

Российская универсальная классификация

Для сравнения, на сегодняшний день сложилась и Российская классификация
БПЛА, которая ориентирована преимущественно, пока только на военное
назначение аппаратов (Таблица 2):

Таблица 2

Российская классификация отличается от предложенной UVS International по
ряду параметров – упразднены группы БПЛА, некоторые классы зарубежной
классификации отсутствуют в РФ, легкие БПЛА в России имеют значительно
большую дальность и т. д.

Понятно, что у каждый БПЛА выполняет свои поставленные задачи, будь то
Микро- дрон, который мы купили в магазине, чтобы только научиться его
пилотировать или же Легкий квадрокоптер, который выполняет доставку
небольшого груза. Далее мы рассмотрим уже с вами типы БПЛА, которые
наиболее популярны в мире или оказали значительный вклад в развитии
новых типов беспилотников.

2.2 Правила регистрации БПЛА в РФ. Согласование полётов.

Одна из наиболее важных тем — закон о беспилотных летательных аппаратах
в России.

До недавнего времени, мало кто из пилотов понимал, что же будет с его
дроном и с ним самим, если полет не согласовывать, БПЛА не
регистрировать и т.д. Довольно долго законопроект в России был в
разработке и многие из нас томились ожиданиями, что же им делать сейчас
и что будет потом, после его принятия.

В 2019 году Государственная Дума приняла законопроект, который
предотвращает использование беспилотных воздушных судов в противоправных
целях. Любой дрон или квадрокоптер — это беспилотное воздушное судно
(БВС), а человек, который управляет устройством — внешний пилот.
Согласно пункту 5 статьи 32 «Воздушного кодекса Российской федерации»,
любые беспилотные гражданские воздушные суда с максимальной взлетной
массой от 0,25 кг до 30 кг, ввезенные в РФ или произведенные в РФ,
подлежат учету. Это значит, что по закону владелец квадрокоптера должен
поставить на учет беспилотный летательный аппарат — за исключением
устройств, вес которых меньше 0,25 кг. Заявления принимает Федеральное
агентство воздушного транспорта.

Заявление необходимо подать в течение 10 рабочих дней со дня
приобретения БВС на территории России либо с момента его ввоза на
территорию РФ, если покупали дрон за рубежом. Если вы сделали БВС
самостоятельно, то необходимо поставить его на учет до того, как начнете
запускать изобретение в воздух.

Согласование полетов.

Для осуществления полетов дронов и квадрокоптеров необходимо получить
специальное разрешение на использование воздушного пространство.
Разрешение выдает Зональный центр Единой системы организации воздушного
страхования. Если вес дрона или квадрокоптера больше 30 кг, его нужно
обязательно зарегистрировать. Параллельно с этим владелец (внешний
пилот) должен получить сертификат летной годности и свидетельство
внешнего пилота, чтобы иметь возможность управления коптером.

Чтобы запустить дрон или квадрокоптер над населенным пунктом, нужно в
обязательном порядке получить разрешение от органов местного
самоуправления. За сутки до предполагаемого полета следует подать
представление на установление режима полета в зональный центр по
организации воздушного движения. За 2 часа до вылета внешний пилот
должен связаться с диспетчером.

Есть места, где использование квадрокоптеров, дронов и других
беспилотных летательных аппаратов полностью запрещено:

• Аэропорты и вокзалы
• Опасные производства
• Военные объекты
• Стратегические государственные объекты

Классификация БПЛА по конструкции

Как известно на сегодняшний день существует большое количество типов
БПЛА, различной конструкции, предназначенные для множество разных задач.

В данном разделе мы с вами рассмотрим самые известные из них, которые
приобрели наибольшую популярность и доказали свою превосходность
относительно других типов.

Различают следующие типы БПЛА, отличающихся конструкцией и принципом
работы, взлета/посадки и назначения:

• БПЛА самолетного типа
• Мультироторные БПЛА
• БПЛА Аэростатического типа
• Беспилотные конвертопланы и гибридные модели

Рассмотрим ниже каждый из этих типов.

БПЛА самолетного типа

Такой тип аппаратов известен также как БПЛА с жестким крылом (англ.:
fixed-wing UAV). Подъемная сила у них 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.

Рисунок — самолет Proteus

На рисунке 1 показан экспериментальный многоцелевой самолет Proteus
разработки американской компании Scaled Composites. Разработаны как
пилотируемый, так и беспилотный варианты этого самолета. Особенностью
конструкции является тандемная схема расположения крыльев. Его длина
составляет 17,1 м, размах задних крыльев 28 м, потолок высоты 16 км (при
нагрузке 3,2 т), взлетная масса 5,6 т, максимальная скорость 520 км/ч
(на высоте 10 км), длительность полета до 18 ч. Силовая установка – два
турбореактивных двигателя с тягой по 10,2 кН .

Рисунок 2 — БПЛА RQ-4 Global Hawk

На рисунке 2 показан разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk,
разработанный американской фирмой Teledyne Ryan Aeronautical, дочерним
предприятием компании Northrop Grumman. Он отличается необычной формой
фюзеляжа, в носовой части которого размещено радиолокационное,
оптическое и связное оборудование. Аппарат изготовлен из композитных
материалов на основе углеволокна и алюминиевых сплавов, имеет длину 13,5
м, размах крыльев 35 м, взлетную массу около 15 тонн, способен нести
полезную нагрузку массой до 900 кг. RQ-4 Global Hawk может находиться в
воздухе до 30 часов на высоте до 18 км. Максимальная скорость 640 км/ч.
Силовая установка – турбореактивный двигатель с тяговым усилием 34,5 кН.

Рисунок — БПЛА Х-47В

На рисунке 3 показан перспективный боевой палубный БПЛА Х-47В,
разрабатываемый компанией Northrop Grumman (США). Он имеет форму широко
выгнутой буквы «V» без хвостовой части. Крылья могут складываться, что
немаловажно для ограниченной площади палубы авианосца. Для управления
полетом БПЛА оснащен 6-ю рабочими плоскостями. Турбореактивный двигатель
канадской фирмы Pratt amp. Whitney обеспечивает высокую скорость полета
беспилотного аппарата и расположен в задней части аппарата. Беспилотник
состоит из четырех частей, собранных из композитных материалов и
соединяющихся примерно в середине корпуса. Самолет имеет длину 11,6 м,
размах крыльев 18,9 м (в сложенном состоянии 9,4 м), собственную массу
6,3 т, максимальную взлетную массу 20,2 т. Крейсерская скорость
составляет 900 км/ч. Радиус действия 3900 км. Потолок 12,2 км.
Предположительно аппарат будет приспособлен для выполнения дозаправки в
воздухе. При этом БПЛА будет готов при необходимости беспрерывно
выполнять поставленную боевую задачу в течение 80 часов, что на порядок
больше длительности полета боевых самолетов с пилотами.

Компания «Геоскан» разработала сразу несколько беспилотников самолетного
типа. Один из них «Геоскан 201» (на рисунке 4). Он предназначен для
получения геопривязанных фотографий отдельных объектов, площадной и
линейной аэрофотосъемки, развивает скорость до 130 км/ч, а
продолжительность полета может достигать до 3-х часов.

Полученные с использованием комплекса материалы могут использоваться
для:

• создания ортофотопланов масштаба 1:500 — 1:2000;
• трехмерного моделирования участка местности;
• создания карт высот местности;
• вычисления объемов пород в карьерах и насыпных объектах;
• обследования состояния объектов инфраструктуры, дорожного полотна;
• инвентаризации лесов и посевов;
• оценки ущерба и планирования аварийно-спасательных работ; при ЧС,
  таких как наводнения, оползни и пожары.

Рисунок — «Геоскан 201»

В качестве движителей аппаратов самолетного типа обычно используются
тянущие или толкающие винты, а также импеллеры (лопаточные машины,
заключенные в цилиндрический кожух – англ.: impeller, ducted fan,
shrouded propeller) или реактивные двигатели.

Для аппаратов самолетного типа обычно необходима взлетно-посадочная
полоса (ВПП) или же стартовые катапульты (рисунок 5). Есть также
самолетные БПЛА легкого класса, запускаемые «с руки». При посадке может
применяться ВПП, парашют или специальные уловители (тросы, сетки или
растяжки)

Рисунок — стартовая катапульта

Взлеты и посадки традиционных БПЛА самолетного типа – процесс достаточно
трудоемкий и затратный, требующий наличия специальных вспомогательных
средств (ВПП, устройств запуска и посадки), поэтому разработчики новой
техники все чаще обращаются к нетрадиционным схемам самолетных БПЛА,
позволяющим создать безаэродромные беспилотные системы. Речь идет прежде
всего о самолетах вертикального взлета и посадки (СВВП). На сегодняшний
день существует много разновидностей аппаратов ВВП. Многие из них
являются гибридами самолетов и вертолетов, и рассмотрены в следующем
разделе. Те же СВВП, которым в большей степени присущи свойства
самолета, чем вертолета, обычно имеют в качестве движителя реактивный
двигатель, импеллер или небольшие по размеру пропеллеры. Их условно
можно разделить по положению фюзеляжа при взлете и посадке на аппараты с
вертикальным положением фюзеляжа (тэйлситтеры, от англ. – tailsitter)

Тэйлситтеры в стартовом положении обычно опираются хвостовой частью на
грунт. Если в качестве движителя используются тянущие винты, то они
располагаются в носовой части (рис. 2.3.6). Посадка, как и взлет, у
таких аппаратов обычно производится вертикально. Самое сложное для СВВП
– это переход с вертикальной фазы полета на горизонтальную и обратно. У
показанного на рисунке 6 БПЛА SkyTote, например, для управления полетом
в этих фазах используется даже специальный нейросетевой контроллер.

Рисунок — БПЛА SkyTote

Существует особый вид БПЛА – аппарат с жестким зонтообразным крылом,
основанных на эффекте Коанда. Хотя эти аппараты мало похожи на самолеты,
по принципу полета они все же больше всего соответствуют этой
классификационной группе.

Эффект Коанда – физическое явление, названное так, потому что в 1932
году румынский ученый Анри Коандэ обнаружил, что поток жидкости или газа
стремится отклониться по направлению к стенке тела с криволинейной
поверхностью и при определенных условиях прилипает к ней, вместо того,
чтобы продолжать движение в начальном направлении. Действие эффекта
Коанды проявляется тогда, когда подача слоя воздуха на поверхность
производится через узкую щель. Этот тонкий скоростной слой захватывает
окружающий воздух. В итоге создается т.н. настилающая струя –
полуограниченная струя, которая всегда развивается только вдоль
поверхности ограждения. Дальность распространения настилающей струи
увеличивается приблизительно в 1,2 раза по сравнению со стесненной
струей (т.е. струей, ограниченной со всех сторон, как в трубе). Таким
образом, струя, которая настилается на поверхность, имеет большую
дальнобойность при остальных одинаковых условиях, чем струя
ненастилающая.

Летательный аппарат на эффекте Коанда (рисунок 7) устроен довольно
просто: над зонтообразной поверхностью установлен вентилятор или
реактивный двигатель, создающий поток воздуха, выходящий через узкую
щель и настилающий криволинейную поверхность.

Рисунок — Летательный аппарат на эффекте Коанда

Такой аппарат имеет преимущество при использовании по сравнению с
обычными вертолетами в городских условиях, лесистой и горной местности,
где велика вероятность повреждения несущего винта вертолета. У
предлагаемого аппарата небольшие столкновения с препятствиями не могут
нарушить его работу.

Мультироторные (вертолетные) системы

Одним из наиболее массовых БПЛА является мультикоптер. К этой группе
относятся БПЛА, имеющие больше двух несущих винтов. Реактивные моменты
уравновешиваются за счет вращения несущих винтов попарно в разные
стороны или наклона вектора тяги каждого винта в нужном направлении.
Беспилотные мультикоптеры, как правило, относятся к классам мини- и
микро-БПЛА.

Основное назначение мультикоптеров – это фото- и видеосъемка различных
объектов, поэтому они, как правило, оснащаются управляемыми подвесами
для камер. Мультикоптеры также используются в качестве устройств для
оперативного мониторинга ситуации, проведения сельскохозяйственных работ
(например, опрыскивание), для доставки грузов небольшого веса.

Рисунок 8 –“Tricopter” Рисунок 9 –
“+Copter Рисунок 10 – “XCopter”

Рисунок — “Y4Copter” Рисунок — “HexaCopter” Рисунок — “H6Copter”

Рисунок 14 — “Y6Copter” Рисунок 15 — “OctoCopter” Рисунок 16 —
“ButterflyCopter”

Трикоптер – самая простая схема построения мультикоптеров (рисунок —
17). Обычно трикоптер движется двумя винтами вперед, а третий является
хвостовым. Первые два винта имеют противоположные направления вращения и
взаимно компенсируют реактивные закручивающие моменты, у хвостового же
винта пары нет, поэтому для компенсации его реактивного момента ось
вращения этого винта немного наклоняют в сторону, противоположную
направлению закручивания. Это делают с помощью специального сервопривода
и тяги, которые используются для стабилизации или управления положением
аппарата по курсу.

Рисунок — Пример Трикоптера

Квадрокоптер – самая распространенная схема построения мультикоптеров.
Наличие четырех жестко зафиксированных роторов дает возможность
организовать довольно простую схему организации движения. Существуют две
таких схемы движения: схема «+» и схема «х». В первом случае один из
роторов является передним, противоположный ему – задним, и два ротора
являются боковыми. В схеме «х» передними являются одновременно два
ротора, два других являются задними, а смещения в боковом направлении
также реализуются одновременно парой соответствующих роторов (рисунок
18) Алгоритм управления частотами вращения винтов для схемы «+»
несколько проще и понятнее, чем для схемы «х», однако последняя
используется все же чаще из-за конструктивных преимуществ: при такой
схеме проще разместить фюзеляж, который может иметь вытянутую форму,
бортовая видеокамера имеет более свободный обзор.

Рисунок — Геоскан 401

Гексакоптеры и октокоптеры, имеющие соответственно по 6 (рисунок — 19) и
8 (рисунок — 20) моторов обладают гораздо большей грузоподъемностью по
сравнению с квадрокоптерами. Они также способны сохранять устойчивый
полет при выходе из строя одного двигателя. Такие аппараты отличаются
также гораздо меньшим уровнем вибраций, что особенно важно для
видеосъемки.

Рисунок – Октокоптер Рисунок – Гексокоптер

БПЛА Аэростатического типа

БПЛА аэростатического типа (blimps) – 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 (рисунок —
21)

Дирижабль (от фр. dirigeable – управляемый) – летательный аппарат легче
воздуха, представляющий собой комбинацию аэростата с движителем (обычно
это винт (пропеллер, импеллер) с электрическим двигателем или ДВС) и
системы управления ориентацией благодаря которой дирижабль может
двигаться в любом направлении независимо от направления воздушных
потоков.

Рисунок — БПЛА аэростатического типа

Отличительное преимущество дирижабля — большая грузоподъемность и
дальность беспосадочных полетов. Достижимы более высокая надежность и
безопасность, чем у самолетов и вертолетов. (Даже в самых крупных
катастрофах дирижабли показали высокую выживаемость людей.) Меньший, чем
у вертолетов, удельный расход топлива и, как следствие, меньшая
стоимость полета в расчете на единицу массы перевозимого груза. Размеры
его внутренних помещений могут быть очень велики, а длительность
нахождения в воздухе может измеряться неделями. Дирижаблю не требуется
взлетно-посадочной полосы (но зато требуется причальная мачта) — более
того, он может вообще не приземляться, а просто «зависнуть» над землей
(что, впрочем, осуществимо только при отсутствии сильного бокового
ветра).

Рисунок — Дирижабль для аэрофотосъемки

Наиболее типичные применения современных беспилотных дирижаблей – это
реклама и видеонаблюдение (рисунок — 22). Однако в последние годы их все
чаще заказывают телекоммуникационные компании для использования в
качестве ретрансляторов сигналов. Существуют также проекты постройки
дирижаблей очень большой грузоподъемности – 200-500 тонн.

Привлекают внимание новые концепты дирижаблей, имеющие, как правило,
нетрадиционные форму оболочки и способ движения.

Беспилотные дирижабли линзообразной формы планирует выпускать ОАО
«Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики» при поддержке
«Рособоронэкспорта» и «Ростехнологий». Они будут иметь от 22 до 200 м в
диаметре и смогут переносить до нескольких сотен тонн груза. Пока
созданы лишь демонстрационные масштабные модели таких дирижаблей. Пример
– успешно испытанная модель ДП-27 «Анюта» (рисунок — 23). Дисковидная
форма этого аппарата обеспечивает устойчивость к боковому ветру,
простоту управления и высокую маневренность этого многоцелевого
беспилотного дирижабля. Диаметр корпуса судна – 17 м с объемом оболочки
– 522 куб. м, грузоподъемность – 200 кг, максимальная высота подъема
достигает 800 м. С помощью 4 двигателей по 25 л.с. аппарат развивает
скорость до 80 км/ч, бензобак объемом 40 л позволяет демонстратору
осуществлять полет на дистанцию 300 км.

Рисунок -ДП-27 «Анюта»

Беспилотные конвертопланы и гибридные схемы

Гибридные винтокрылые аппараты – автожиры и конвертопланы. Кроме
рассмотренных классов аппаратов самолетного и мультироторного типа
существуют их гибридные разновидности, такие как автожиры и
конвертопланы, которые имеют некоторые признаки как вертолетов, так и
самолетов.

Автожир (другие названия: гирокоптер, гироплан, ротаплан, англоязычные:
autogiro, gyrocopter, gyroplane, rotoplane) – схема, подобная самолету,
у которого в качестве крыла (или в дополнение к нему) установлен
свободно вращающийся винт (рисунок — 24)

Рисунок — Пример одного их первых автожиров

Как и вертолету, автожиру несущий винт необходим для создания подъемной
силы, однако создание подъемной силы основным винтом автожира основано
на другом принципе. Он создает виртуальную дисковую поверхность, при
набегании на которую встречного потока воздуха и создается подъемная
сила. Здесь существенно, что в полете этот винт наклонен назад, против
потока – подобно фиксированному крылу с положительным углом атаки
(вертолет, наоборот, наклоняет винт в сторону движения, т. к. создает
приводным несущим винтом и подъемную, и горизонтальную пропульсивную
силы одновременно). Кроме несущего ротора, автожир обладает еще и
тянущим или толкающим маршевым винтом (пропеллером), как и у обычного
самолета. Этот маршевый винт и сообщает автожиру горизонтальную
скорость.

Большинство автожиров не могут взлетать вертикально, но им требуется
гораздо более короткий разбег для взлета (10-50 м, с системой
предраскрутки ротора), чем самолетам. Почти все автожиры способны к
посадке без пробега или с пробегом всего несколько метров. По
маневренности они находятся между самолетами и вертолетами, несколько
уступая вертолетам и абсолютно превосходя самолеты. Автожиры превосходят
самолеты и вертолеты по безопасности полета. Самолету опасна потеря
скорости, поскольку он сваливается при этом в штопор. Автожир при потере
скорости начинает снижаться. При отказе мотора автожир не падает, вместо
этого он снижается (планирует), используя эффект авторотации (несущий
винт вертолета при отказе двигателя также переводится в режим
авторотации, но на это теряется несколько секунд и падают обороты
ротора, важные при вынужденной посадке). При посадке автожиру не
требуется посадочная полоса.

Скорость автожира сравнима со скоростью легкого вертолета и несколько
уступает легкому самолету. По расходу топлива они уступают самолетам,
техническая себестоимость летного часа автожира в несколько раз меньше,
чем у вертолета, благодаря отсутствию сложной трансмиссии. Типичные
автожиры летают со скоростью до 180 км/ч), а расход топлива составляет
15 л на 100 км при скорости 120 км/ч. Другими преимуществами автожиров
являются гораздо меньшая, чем в вертолетах, вибрация, а также
способность летать при значительном (до 20 м/с) ветре.

В настоящее время автожиры производятся и в беспилотном исполнении
фирмами разных стран. Назначение их самое разнообразное. Так, российская
компания «Рустехресурс» (г. Воронеж) разработала беспилотный автожир
«Химик» для сельскохозяйственных работ – опыления посадок химикатами
(рисунок — 25)

Рисунок — автожир «Химик»

Конвертоплан (англ.: convertiplane, heliplane) – летательный аппарат с
поворотными винтами, которые на взлете и при посадке работают как
подъемные, а в горизонтальном полете – как тянущие (при этом в полете
подъемная сила обеспечивается крылом самолетного типа). Таким образом,
этот аппарат ведет себя как вертолет при взлете и посадке, но как
самолет в горизонтальном полете. Большие винты конвертоплана помогают
ему при вертикальном взлете, однако в горизонтальном полете они
становятся менее эффективными по сравнению с винтами меньшего диаметра
традиционного самолета.

Среди конвертопланов можно выделить три принципиально различающихся
подкласса: аппараты с поворотными винтами (Tiltrotor), с поворотным
крылом (Tiltwing) и со свободным крылом (Freewing).

В конвертопланах с поворотными роторами обычно поворотными являются не
сами винты, а гондолы с винтами и двигателями. Крылья (обычно небольшой
площади) при этом остаются неподвижными. На рисунке 26 приведен пример
беспилотного конвертоплана типа Tiltrotor.

Рисунок — конвертоплан Tiltrotor

В конвертопланах с поворотным крылом поворачивается все крыло вместе с
установленными на нем двигателями и винтами. Достоинством такой схемы
является то, что при вертикальном взлете крылья не закрывают воздушный
поток от винтов (увеличивая тем самым эффективность работы винтов). На
рисунке 27 приведены примеры конвертопланов типа Tiltwing.

Рисунок — конвертопланов типа Tiltwing

Беспилотные конвертопланы с поворотным крылом, построенные по схеме,
показанной на рисунке 28, часто рассматривают как особые подклассы
мультикоптеров (точнее – квадрокоптеров) – соответственно QTR UAV (Quad
Tilt Rotor UAV) и QTW UAV (Quad Tilt Wing UAV).

Рисунок — Конвертолпан с поворотным крылом

В конвертопланах со свободным крылом (Freewing) в зависимости от фазы
полета отклоняются винты, создавая вертикальную или горизонтальную тягу,
а крылья свободно вращаются вокруг оси, перпендикулярной фюзеляжу.

Под напором воздуха, создаваемого винтами, крылья принимают
вертикальное, горизонтальное или какое-либо промежуточное положение.
Аппараты такой конструкции отличаются стабильностью полета. На рисунке
29 показан пример беспилотника типа Freewing.

Рисунок — беспилотник типа Freewing

Вопросы для самопроверки:

• Какие отличия международной классификации от российской?
• Перечислите места, где использование дронов категорически запрещено.
• Если мой дрон весит 251 грамм, его нужно регистрировать?
• За счёт чего летает дирижабль?
• Если у трикоптера и гексакоптера в полете сломался один двигатель,
  смогут ли они продолжить полёт? Почему?
• В чём особенность конвертоплана?

Список использованных источников

1. Сборник научных трудов Харьковского университета Воздушных Сил, 2012,
   выпуск 4 — “Летательные аппараты: аэродинамика, силовые установки,
   оборудование и вооружение”
2. Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное
   состояние — Владимир
   Фетисов
   2014 год
3. *https://russiandrone.ru/news/kvadrokoptery_i_drony_nuzhno_li_razreshenie_v_2020_godu/*

«Герань» над Одессой. Иранские дроны бросили вызов украинской ПВО

• Павел Аксенов
• Русская служба Би-би-си

27 сентября 2022

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Бороться с дронами украинцы пытаются при помощи ракетных и артиллерийских зенитных систем. С беспилотниками может справляться, например, зенитная установка Gepard, которую Германия передала Украине

«Сначала было жужжание очень неприятное, а потом было слышно падение — очень громкий взрыв. Он был такой, как будто упало что-то в колодец или в закрытый двор», — одесская журналистка Алена Балаба живет в двух кварталах от здания, в который 25 сентября попали два российских беспилотника-камикадзе иранского производства.

Она рассказала, что после первого удара дронами в пятницу, когда в порту погиб мирный житель, дроны ждали, и поэтому один удалось сбить на подлете над морем. Два других обстреливали из стрелкового оружия, но сбить их не удалось.

В воскресенье, говорит Балаба, сигналы воздушной тревоги прозвучали примерно за двадцать минут до взрывов, то есть противовоздушная оборона города знала, что будет нанесен удар. Но полностью его отразить не получилось.

Разрушения, которые причинили беспилотники зданию, были довольно значительны, хотя, как утверждают украинцы, оно уже и не использовалось военными. Тем не менее этот, как и предыдущие и последующие налеты, продемонстрировал, что перед украинской армией возникла новая проблема. И она очень серьезная.

В понедельник утром три дрона атаковали два объекта в Одессе — склад боеприпасов и военный штаб. Один беспилотник удалось сбить, но два других поразили цели. Судя по отсутствию пострадавших, на военных объектах не было людей.

Еще несколько дронов было сбито в районе Одессы в понедельник вечером.

Во вторник утром три дрона попытались прорваться к Николаеву, но их сбили украинские ПВО.

Внезапная «Герань»

В Украине об этих беспилотниках впервые заговорили 13 сентября, когда в интернете появились сообщения о том, что под Купянском ВСУ сбили необычный БПЛА с надписью «Герань-2». По обломкам в нем нашли сходство с иранским дроном-камикадзе «Шахед-136».

О том, что Иран поставляет России дроны, говорилось и ранее. За две недели до этого американская пресса со ссылкой на источник в разведке сообщила, что еще 19 августа Иран передал России дроны «Мохаджер-6», «Шахед-129» и «Шахед-191».

• США сообщили об отправке беспилотников из Ирана в Россию. Что это за аппараты?

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Эти беспилотники отличаются от сбитого «Шахед-136». Они предназначены для разведки, целеуказания, дозора и ударов по земле специальными боеприпасами, тогда как сбитый под Купянском дрон был так называемым барражирующим боеприпасом — аппаратом, который, похоже, являет собой отдельный вид летательных аппаратов.

Появившись на фронте, «Шахеды» сразу стали головной болью для ВСУ. В интернете появились фотографии разрушенной техники, уничтоженной, как сообщалось, этими БПЛА.

Точных данных о потерях не поступало, хотя известный украинский военный эксперт Тарас Чмут заявил, что только за один день на трех разных направлениях было уничтожено «несколько десятков единиц» техники.

Он не уточнил, какая именно техника была уничтожена, но в любом случае с такими потерями сложно не считаться.

Информация, которая попадает в соцсети и прессу в военное время, не всегда отражает истинное положение вещей. Если руководствоваться сообщениями открытых источников, после этого этапа, когда удары наносились по технике, дроны стали атаковать стационарные объекты, такие как здания в Одессе.

Не дрон и не ракета

Дрон-камикадзе — особый вид летательных аппаратов. Их официальное название — барражирующий боеприпас.

Он представляет собой беспилотник, который способен долгое время находиться в воздухе, выбирая цель, а потом атакуя ее, как крылатая ракета.

С одной стороны, этим он действительно похож на крылатую ракету, которая, в сущности, тоже является беспилотным летательным аппаратом. Их отличие в том, что ракета обычно летит к цели по заранее определенной и более-менее предсказуемой траектории, совершая маневры с учетом складок местности, а дрон способен летать как самолет, меняя курс, скорость и пространственное положение активно и непредсказуемо.

Кроме того, крылатые ракеты обычно оснащены мощным турбореактивным двигателем, летят на высокой скорости и имеют мощную боеголовку.

Дроны-камикадзе, как правило, меньшего размера, часто используют винтовой двигатель и управляются внешним источником.

Хотя такие дроны существуют еще с конца 1980-х, они стали активно развиваться в последние годы. Толчком послужило развитие систем спутниковой навигации и связи, которые позволили улучшить точность наведения беспилотников.

Барражирующий боеприпас интересен еще и тем, что в современном мире его может построить и не очень технологически развитая страна. Такие беспилотники могут быть довольно недорогими, хотя это сказывается на их боевых качествах.

Можно, например, поставить дешевый мотор, но при этом уменьшится скорость или дальность. Или не применять сложную систему наведения, снизив точность. Не обязательно применять специальные боеголовки с мощной взрывчаткой, хотя это снизит поражающую способность.

Наконец, вместо сложной защищенной электроники можно брать платы, купленные в интернет-магазинах или тайком в других странах. Такой дрон, скорее всего, будет менее защищен от систем радиоэлектронной борьбы, но он все равно будет лететь, будет сравнительно недорого стоить, его будет проще построить.

Иранские «камикадзе»

Иранская промышленность выпускает много разных беспилотников, стараясь как можно меньше о них рассказывать.

Хотя Иран активно разрабатывает дроны еще с 1980-х годов, активно применять их стали только в 2000-х. В последние годы в Ливан и Йемен стали поступать барражирующие боеприпасы иранского производства.

Как говорится в докладе Иерусалимского института стратегии и безопасности (Jerusalem Institute for Strategy and Security) «Иранские беспилотники нарушают баланс сил на Ближнем Востоке», иранские операторы и производители дронов оттачивали свои умения с начала войны в Йемене в 2014 году, они действовали в небе Саудовской Аравии, Ирака и Сирии.

• США передадут Украине дроны-камикадзе. Что это за оружие?

В результате у Ирана появился большой опыт производства БПЛА самых разных классов — от крупных разведывательно-ударных систем до небольших разведчиков и барражирующих боеприпасов.

Слабым местом иранских дронов остается качество комплектующих. Иран много лет существует в условиях международных санкций и вынужден строить такие сложные системы из материалов, доступных на сером и черном рынках.

Яркий дебют «Шахеда»

Иранский «Шахед-136» долгое время был темной лошадкой, хотя, как отмечается в докладе Иерусалимского института стратегии и безопасности, именно эти дроны устроили 14 сентября 2019 года в Саудовской Аравии «мини-Перл-Харбор».

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Министерство обороны Саудовской Аравии показало обломки аппаратов, участвовавших в налете. В правой части снимка видны обломки, похожие на детали дрона «Шахед-136»

Десятки аппаратов атаковали два крупных саудовских нефтяных объекта, причинив им ущерб, в результате которого производство нефти в стране сократилось более чем на 5 млн баррелей в сутки.

Правда, когда на пресс-конференции в саудовском минобороны были показаны обломки летательных аппаратов, не все из них были похожи на детали от «Шахед-136». Саудовцы тогда говорили, что в ударе участвовали и ракеты.

• США обвинили в атаке дронов Иран, Эр-Рияд сократил производство нефти
• Удар дронов по танкеру. США и Израиль обвинили Иран в нападении на судно около Омана

Вторым ярким выступлением «Шахед-136» стал удар в июле 2021 года по танкеру «Мерсер Стрит». По информации израильского института, впервые в истории дрону-камикадзе удалось поразить движущееся коммерческое судно в море.

Тем не менее еще недавно специалисты спорили о техническом устройстве этих дронов. Дело в том, что большие нефтяные заводы и движущийся танкер — очень разные цели.

В первом случае беспилотнику не нужно особенное наведение и даже сложная система навигации — промахнуться по крупной стационарной цели довольно трудно.

Чтобы поразить движущийся в море корабль нужно сначала вывести беспилотник в район цели, а затем навести его точно на нее.

В первом случае можно обойтись системой глобальной спутниковой навигации или даже обычным автопилотом, который будет удерживать курс. Во втором нужна либо система наведения, установленная на самом дроне, либо внешнее управление.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Макет «Мохаджер-6» на выставке в Подмосковье. Такие дроны можно использовать для управления «Шахедом»

В противокорабельных крылатых ракетах используется небольшой радар, который наводится на корабль. В дорогих беспилотниках может использоваться видеокамера, которая позволяет видеть цель.

Но иранский дрон не выглядел настолько дорогим, а кроме того, на известных фотографиях камера не была видна.

Многое, кажется, прояснилось, когда такие беспилотники появились в небе Украины.

Дроны над Украиной

23 сентября Управление стратегических коммуникаций аппарата главнокомандующего ВСУ опубликовало в своем телеграм-канале техническое описание «Шахеда-136».

Судя по этому документу, иранские инженеры и правда использовали электронные компоненты, доступные на рынке, но доработав их так, чтобы беспилотник мог действовать в боевых условиях при противодействии систем РЭБ, в частности, при отсутствии сигнала спутниковой навигации.

• Братья Байрактар: деньги не приоритет, наша поддержка на стороне Украины
• Война дронов в Карабахе: как беспилотники изменили конфликт между Азербайджаном и Арменией

В докладе Иерусалимского института говорится, что, судя по всему, двигатели для дронов можно свободно заказать на торговых интернет-площадках, сервомоторы для элеронов используются от радиоуправляемых моделей, а программное обеспечение можно свободно скачать в интернете — оно также предназначается для моделистов.

Но главное — в этих дронах-камикадзе полностью отсутствует система наведения на цель. Они управляются внешним пилотом, который может находиться в пилотируемом аппарате, либо другим беспилотником.

23 сентября ВВС Украины опубликовали видео, на котором изображен «приводненный» беспилотник «Мохаджер-6». Это ударно-разведывательный комплекс, который мог использоваться для наведения «Шахедов» на цель.

Борьба с такими беспилотниками — дело непростое. Барражирующий боеприпас летит на небольшой высоте, его довольно трудно отследить радарами. При этом он может летать на сотни километров, то есть действовать на оперативную глубину, нанося удары по важным объектам. Обычно они летают группами по несколько единиц, чтобы гарантированно преодолеть зенитный огонь.

Еще одно достоинство аппарата — то, что сразу несколько таких дронов запускаются из контейнера, который легко замаскировать под грузовик. Сам пуск не так сильно заметен с радаров, как старт крылатой ракеты.

Минусами этих дронов является невысокая скорость при довольно больших габаритах. Размах крыльев «Шахеда» 2,5 метра, а длина — 3,5 метра. Плюс аппарат издает громкий жужжащий звук, хорошо слышный на земле.

Теоретически такой дрон можно сбить и из ручного пулемета. Эффективными могут быть легкие переносные зенитно-ракетные комплексы или артиллерийские зенитные системы, например, германская установка Gepard.

Как рассказал эксперт Тарас Чмут, сбить «Шахеда» может даже старая советская зенитная установка ЗУ-23, но «для этого надо, чтобы она была, при ней был расчет, боекомплект, и чтобы наводчик смотрел в небо и был готов стрелять».

В целом это касается любой системы ПВО — главное, найти цель и навести на нее зенитный комплекс.

Еще более эффективным средством борьбы с БПЛА являются системы радиоэлектронной борьбы. Особенно когда конструкторы дрона экономили на защите от РЭБ.

Тот факт, что украинцам достался более-менее целый беспилотник, дает возможность изучить его устройство и в будущем настроить системы для борьбы с данной конкретной целью.

Украина, вероятно, уже пытается получить такие системы в Израиле, что выглядит логичным — кому как не израильтянам знать, как бороться с иранскими беспилотниками.

Как сообщил веб-сайт Zman Yisrael (онлайн-издание на иврите, которое учредила англоязычная газета The Times of Israel) со ссылкой на анонимный источник, некая израильская оборонная компания продает ВСУ через Польшу системы по борьбе с беспилотниками. По информации издания, компания уведомляет об этом правительство страны, которое закрывает на эти поставки глаза, поскольку официально Израиль не поставляет Украине вооружения.

Когда начались такие поставки и сколько систем было поставлено, не сообщается.

Но в борьбе с беспилотниками Украина полагается не только на РЭБ. 26 сентября агентство УНИАН опубликовало кадры, на которых, как сообщается, украинская ПВО сбивает иранские дроны в Одессе. Судя по этим кадрам, ВСУ применяли зенитно-ракетные комплексы.

При участии Виталия Червоненко

Программа пилотирования беспилотников | Вода в долине Санта-Клара

Водный округ долины Санта-Клара предлагает реализовать пилотный проект по использованию дронов для съемки и картографирования местности в округе Санта-Клара. Технология беспилотных летательных аппаратов, также известная как «беспилотные летательные аппараты», более рентабельна, чем традиционное использование пилотируемых летательных аппаратов. Поскольку дроны летают на более низких высотах, чем самолеты, получаемые изображения и данные могут быть более точными.

Федеральное авиационное управление регулирует эксплуатацию дронов для нелюбителей. Эти правила гарантируют, что операторы коммерческих дронов (или пилоты) обучены и сертифицированы и соблюдают строгие требования безопасности. В водном округе есть сертифицированные пилоты дронов, которые будут управлять нашими дронами во время пилотного проекта.

После завершения предлагаемого пилотного проекта сотрудники округа оценят его эффективность, чтобы решить, следует ли продолжать программу.

Для чего водохозяйственный округ будет использовать дроны?

Водный округ планирует использовать дроны для геодезической и картографической деятельности.

• Это может помочь инженерам разработать проекты защиты от наводнений или ремонта берегов.
• Дроны могут помочь нам инспектировать наши собственные строительные площадки.
• Мы можем использовать дрон для картографирования инвазивной растительности и планирования мероприятий по управлению растительностью.
• Мы можем использовать дрон для оценки заявок на получение разрешений на проведение работ на территории водного района.

Мы также можем использовать дроны для фото- и видеосъемки объектов и имущества водного района в целях охраны здоровья, безопасности, охраны, технического обслуживания, эксплуатации и работы с населением.

Чем дрон лучше традиционного пилотируемого самолета?

• Полеты на дроне намного дешевле, чем на самолете или вертолете
• Дроны летают ниже, что позволяет получать более подробные изображения (см. примеры ниже)
• Дроны можно развертывать быстро и так часто, как это необходимо

Например, недавно нам нужно было провести топографическую съемку для проекта защиты от наводнений на ручье Сан-Францискито. Обычный самолет будет стоить в общей сложности 12 000 долларов с четырехнедельным ремонтом. Дрон будет стоить в общей сложности 5600 долларов США, а срок его изготовления — от одной до двух недель.

В другом проекте нам понадобились аэрофотоснимки для предполагаемого проекта ручья Лоуэр Калера. Традиционный вертолет будет стоить 3600 долларов с двухнедельным ремонтом. Если бы мы использовали дрон, это стоило бы всего 600 долларов и было бы завершено в течение двух дней.

Как насчет конфиденциальности?

Водный район будет делать снимки общественных земель, как мы делали с самолетами и вертолетами на протяжении десятилетий

Наши снимки будут сосредоточены на объектах водного района. Наши владения часто примыкают к частной собственности, но наши изображения будут сделаны на высоте над головой, что делает распознавание лиц маловероятным. Летая на более низких высотах, чем пилотируемые самолеты, дроны могут собирать данные, ориентированные на водные объекты, с гораздо меньшим перекрытием окружающей территории.

Мы будем соблюдать добровольные рекомендации, опубликованные Национальным управлением по телекоммуникациям и информации.

Как я могу сообщить об этом?

Мы приветствуем ваше мнение. Пожалуйста, присылайте свои мысли или вопросы Крису Путхоффу, менеджеру нашего отдела землеустройства и картографии, 408-630-3718.

Анатомия дрона Инфографика

DJI Phantom 4 был выпущен в 2016 году как обновленная версия своей самой популярной модели беспилотника. Этот беспилотник позволил избежать препятствий, увеличить скорость полета, увеличить дальность сигнала и увеличить время полета. Этот дрон был значительным обновлением по сравнению с его предшественниками Phantom 3 и стал популярным вариантом для кинематографистов и аэрофотосъемок благодаря простоте управления и превосходному качеству изображения. И до появления Mavic Pro этот дрон был чрезвычайно портативным и функциональным. Культовый дрон Phantom 4 по-прежнему пользуется уважением за его долговечность, высокую скорость полета, четкие кадры в формате 4K и двигатели, обеспечивающие повышенную устойчивость в далеко не идеальных условиях. Смотрите внутреннюю часть Phantom 4 ниже!

Двигатель дрона

Дроны (квадрокоптеры) имеют два двигателя, вращающихся по часовой стрелке, и два двигателя, вращающихся против часовой стрелки, для выравнивания вращательного усилия, создаваемого вращающимися винтами. Это связано с третьим законом Ньютона, который гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Таким образом, наличие равного количества двигателей, противодействующих друг другу, обеспечивает стабильность за счет выравнивания силы вращения. Вот почему на вертолетах есть хвостовой винт для противодействия поворотной силе от единственного несущего винта.

Пропеллеры дронов

Поскольку дроны (квадрокоптеры) имеют два двигателя, вращающихся против часовой стрелки, и два двигателя, вращающихся по часовой стрелке, у них также есть два разных пропеллера, по одному для каждого направления движения. Каждый пропеллер вращается, толкая воздух вниз по поверхности аэродинамического профиля, создавая область более низкого давления сверху пропеллера и область более высокого давления под ним, что приводит к разнице давлений, толкая дрон вверх.

Контроллер полета дрона

Это мозг дрона. Контроллер полета принимает входные данные от модуля GPS, компаса, датчиков предотвращения препятствий и пульта дистанционного управления и обрабатывает их в информацию, которая передается на ESC для управления двигателями. Пример этого можно увидеть, когда дрон зависает в ветреную погоду. В прошлом или если у вас есть дешевый дрон, он будет просто дрейфовать, поскольку нет датчиков, передающих информацию о местонахождении дрона и о том, как скорректировать эти изменения. Однако в этом беспилотнике дрон знает свое точное местоположение с помощью GPS и датчиков нижнего обзора, поэтому, даже если дует ветер, он останется на своем точном месте, потому что контроллер полета отправляет правильные инструкции ESC и запускает двигатели. для компенсации фактора ветра.

Модуль GPS

Спутниковый модуль глобального позиционирования использует две разные системы глобального позиционирования для точного определения местоположения дрона. Он использует российскую сеть, известную как ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система), которая состоит из 24 спутников, вращающихся вокруг Земли. Это используется в сочетании с сетью Соединенных Штатов, состоящей из 31 спутника. Эти спутники передают информацию о своем местоположении на поверхность Земли. Эти сигналы распространяются со скоростью света и считываются модулем GPS на дроне. Оттуда дрон рассчитывает свою геолокацию на основе количества времени, которое потребовалось для поступления сигналов от различных спутников. Эти спутники глобального позиционирования дают беспилотнику возможность понять, где он находится на Земле, и сохранять свое положение.

Электронный регулятор скорости (ESC)

ESC подключены к плате распределения питания (аккумулятору) и полетному контроллеру, поскольку ESC получают сигналы от полетного контроллера, он изменяет количество энергии, подаваемой на каждый из моторы.

Модуль порта питания

Отслеживает количество энергии, поступающей от батареи, и распределяет ее между ESC дрона и контроллером боя.

Датчики обхода препятствий

У этого дрона есть датчики стереозрения спереди и снизу, эти датчики работают парами, как ваши глаза. Эти датчики вычисляют глубину, определяя, какие пиксели изображения с каждого датчика соответствуют одной и той же точке. Исходя из этого, дрон может рассчитать расстояние до объекта перед ним, поскольку расстояние между датчиками постоянно. Другими словами, дрон многократно решает теорему Пифагора, чтобы вычислить расстояние до объекта от дрона.

3-осевой подвес

Таким образом кадры с дрона остаются неподвижными и стабилизированными. Мотор размещен на трех разных осях вокруг камеры. Когда датчики обнаруживают движение по любой из этих осей, двигатели противодействуют движению, чтобы отменить его. Это происходит почти мгновенно, так как выполняются тысячи вычислений, чтобы обеспечить плавность кадров.

Дрон-камера

В передней части камеры открывается объектив, и внутрь попадает поток света. Датчик изображения улавливает входящие световые лучи и затем обрабатывает их в цифровое изображение.

Батарея дрона

Эти батареи являются «интеллектуальными», что означает, что они имеют защиту от перезарядки, данные о температуре, историю циклов зарядки и сообщают о выходной мощности дрону. Это необходимо для обеспечения безопасности многократного использования батареи и отсутствия проблем во время полета.

Антенны дрона

Внутри опор дрона находится система передачи, которая передает информацию от дрона к контроллеру и от контроллера к дрону. Кроме того, в ногах этого дрона есть два датчика компаса, которые передают его направление на контроллер полета.

Нисходящий ультразвуковой датчик уклонения от препятствий

Один датчик посылает высокочастотный звуковой импульс, а другой датчик получает импульс. Основываясь на количестве времени между отправкой импульса и получением импульса, дрон рассчитывает высоту дрона над землей.

Индикатор полета

Мигают разными цветами, показывая пользователю, в каком направлении смотрит дрон. Два мигающих красных индикатора показывают переднюю часть дрона (направление, в котором смотрит камера). Две зеленые мигающие лампочки — это задняя часть дрона.

Джойстики

Они преобразуют физическое движение джойстиков в информацию, которую контроллер может использовать для связи с дроном. Левый джойстик перемещает дрон вверх и вниз и выполняет панорамирование вправо и влево. Правый джойстик перемещает дрон вперед и назад, а также смещает его вправо и влево.

Основная плата пульта дистанционного управления

На нее поступает информация от дрона о его местонахождении, высоте и том, что видит камера. Он также принимает сигналы от джойстиков и отправляет команды на полетный контроллер.

Плата основной камеры

Обрабатывает информацию от датчика изображения и двигателей подвеса для обеспечения стабильной съемки.