Дякуємо!
Допоможи нам швидше закрити збір, розкажи друзям та долучай їх
та завантажуй в instagram з посиланням на збір
Разом ми велечезна сила!
Ця стаття, опублікована за підтримки наших партнерів Ukrspecsystems, завдяки...
Ця стаття, опублікована за підтримки наших партнерів Ukrspecsystems, завдяки яким став можливим збір коштів на потужні багатоцільові комплекси БПЛА для наших захисників. БПЛА, БЛА, БВС, Дрон, Безпілотник: всі ці назви та абревіатури відносяться до літальних апаратів, які керуються віддалено. Такі апарати керуються або автопілотом або оператором, який не знаходиться безпосередньо в літальному апараті. Далі ми розглянемо докладно, що таке БПЛА, історію розробки та розвитку технології, види безпілотників та сфери їх застосування.
В одній із попередніх статей ми розглядали цивільні квадрокоптери чи дрони. Може виникнути питання що таке БПЛА та в чому різниця між дроном, адже на перший погляд принцип роботи у цих апаратів схожий. Справа в тому, що “дрон” це максимально загальна назва для всієї мобільної безпілотної техніки. У недалекому майбутньому нас напевно чекають антропоморфні машини з дистанційним керуванням, які також дехто називатимуть дронами.
Особливості БПЛА (БезПілотний Літаючий Апарат) в тому, що це виключно повітряний, літаючий апарат. А саму назву дрон (з англійського drone – шершень) використовували для літаючих апаратів, на яких пілоти відпрацьовували повітряний бій. Звук “рою” таких безпілотників нагадував шум рою бджіл.
Для “лінгвістичної чистоти” і вашої безпеки слід відзначити що серед професіоналів і “людей у темі” використовуються саме окремі спец терміни для кожного виду техніки, і називати все дронами просто непристойно.
Літаючі безпілотники уже не перше століття цікавлять конструкторів і вчених. У XX столітті безпілотник був сміливою фантазією, як і багато наукових та технічних ідей. Сьогодні ці ідеї стають частиною реальної економіки, створюють нові методи діагностики та моніторингу, а ще – робочі місця та нові галузі авіації.
Перші попередники сучасних безпілотних літальних апаратів (БПЛА) – австрійські аеростати для повітряного бомбардування. Їх вперше використали у 1849 році.
Передумови для повноцінного розвитку літаючих безпілотників – винахід електрики та радіозв’язку. Першопрохідниками у цій сфері стали геніальні вчені та вічні вороги Томас Едісон та Нікола Тесла.
Едісон представив свою розробку трохи раніше, в 1892 році, і це був безпілотник далеко не в сучасному розумінні цього слова: торпедою Едісона можна було керувати лише в проводному режимі. Нікола Тесла пішов далі і до 1899 створив маленький безпілотник на радіокеруванні.
Точкою відліку став 1910, коли винахідник Чарльз Кеттерінг запропонував створити літальний апарат під управлінням годинникового механізму. Такий беспілотник в певний час мав скинути крила і впасти на ворогів. Ідея зацікавила американців – вони почали фінансувати розробки інженера. Перші тестові польоти пройшли успішно, але далі проект не мав розвитку.
Довгий час БПЛА сприймали виключно як військову техніку. Під час Першої світової війни німецькі та американські виробники розробляли безпілотники та змагалися, чий підніме більше вибухівки. Максимума досягли США в 1916 році: їхній безпілотник міг підняти 450 кілограмів. У військових діях БПЛА так і не взяли участь, але отримані напрацювання пізніше використали.
У міжвоєнний період інженери активно експериментували з різними способами запуску та посадки безпілотників. Їх запускали з катапульти та з бомбардувальників, садили на воду та за допомогою парашутів.
Прорив стався 1933 року, коли британські інженери спільними зусиллями створили перший безпілотник із дистанційним управлінням. Це був апарат багаторазового використання, він використовувався як ціль для підготовки пілотів та зенітників.
Скидання торпед стало головним інтересом розробників під час Другої світової війни, аж до кінця 1992 року цей інтерес не зміщувався. Поки все не змінило винахід GPS.
Безпілотники почали використовувати для цілей, близьких до того, що ми маємо сьогодні: моніторинг, зйомка, розвідка, місцезнаходження.
Цивільні дрони з’явилися лише у 2000-х – вони технічно відрізняються від військових безпілотників, вважаються більш технологічними завдяки невеликим обсягам виробництва та вузької спеціалізації. Ці дві обставини дозволяють інженерам швидко реагувати на мінливі пріоритети та потреби споживчого ринку.
Деякі стартапи вражають своїми можливостями навіть скептиків, адже вони вже становлять конкуренцію службам доставки, а у перспективі можуть серйозно потіснити малогабаритні повітряні судна.
Насамперед БПЛА діляться за масою на малі, середні та важкі. Така класифікація допоможе одразу визначити його основне призначення. Далі розглянемо докладніше класифікацію БПЛА.
Для більшості завдань найбільшу ефективність показують малі БПЛА вагою до 30 кг. Їх обирають за доступність та простоту у використанні. Вони не вимагають спеціальних умов зберігання та злітних майданчиків, а отже, більш мобільні. Реєстрація та облік таких повітряних суден також спрощені порівняно з важчими дронами.
За конструкцією БПЛА бувають літакового та мультироторного (вертолітного) типу. Крім цих двох схем, можна зустріти гібридні БПЛА, а також конвертоплани.
Мікро-дрони це практично кишенькові безпілотники розміром з велику комаху. Найвідомішими міні дронами є моделі Black Hornet Норвезької компанії Prox Dynamics довжиною трохи більше 100 мм та шириною 25 мм. Британські солдати використовували їх у Афганістані з 2013 року. Вони допомагають бачити, що відбувається за рогом або за стіною, де сховалися супротивники.
Весь комплекс по роботі з дроном важить 1,3 кг, до нього входить пульт для керування однією рукою, док-станція та батареї. Мікро-дрони Black Hornet можуть провисіти в повітрі до 25 хвилин на заряді однієї батареї і 2,5 години з урахуванням додаткового живлення в комплекті. Радіус дії мікро-дрону – один кілометр а швидкість 5м/с. Моделі Black Hornet можуть оснащуватися двома камерами, приладом нічного бачення та реєстрацією інфрачервоного випромінювання.
Подібність Black Hornet з комахою або птахом дуже вдало дозволяє йому залишатися непоміченим. До того ж це один із небагатьох безпілотників, які можуть повноцінно працювати в приміщеннях.
БПЛА, які приховати вже набагато складніше, мають ряд важливих відмінностей і сценаріїв використання. Такі БПЛА вже не сховаєш у кишені, зате вони можуть перебувати в повітрі до 12 годин без перерви і мають радіус дії до 90 кілометрів. Характерним представником цього класу апаратів є розвідувальний дрон Fulmar. Його виготовляє французька фірма Thales. Спектр завдань – збирання різних розвідувальних даних.
У цьому ж класі знаходиться і модель Aladin німецької компанії EMT Penzberg, щоправда, з меншим радіусом дії – лише 15 кілометрів. Американська армія віддає перевагу моделі Raven виробництва компанії AeroVironment. Запустити в повітря Raven можна простим кидком, радіус дії цього БПЛА з електромотором – близько 10 кілометрів. Він може виконувати команди із землі або працювати в автономному режимі.
Як правило БПЛА цього класу призначені для збору даних, а їх розмір та льотні характеристики оптимальні для розвідувальних операцій.
Більшість дронів військового призначення – це БПЛА середнього розміру або тактичні. Це “робочі конячки” сучасних армій у всьому світі. У США прийнято позначати їх за допомогою абревіатури MALE – безпілотники, здатні працювати тривалий час на середній висоті, або HALE – на великій висоті.
У цьому класі одним із лідерів є модель Heron, її випускає Ізраїльська компанія Israel Aerospace Industries. Heron здатний літати 52 години на висоті 10 тисяч метрів. Він важить більше за тонну, а його розмах крил – 16 метрів. Модель стоїть на озброєнні таких країн, як США, Австралія, Марокко, Туреччина, Індія та Канада.
Збройні сили Німеччини використовують модель Luna, яку виготовляє компанія EMT. БПЛА цієї моделі почали використовуватися в Афганістані та Косово з початку 2000-х років, але вони мають і відчутні недоліки: радіус дії обмежений сотнею кілометрів, що для розвідувального дрону буває недостатньо.
Можливо, найвідомішими військовими безпілотниками є великі літальні апарати армії США. Серед моделей таких дронів слід згадати The Predator і його більшого побратима, The Reaper. Їх продає компанія General Atomics за ціною 16,9 мільйонів доларів за штуку.
The Reaper з радіусом дії до 1000 кілометрів і часом польоту до 14 години можна оснащувати різними керованими снарядами для ураження цілей на землі. Крім США, ще кілька країн НАТО, включаючи Іспанію, Францію та Великобританію, використовують подібні БПЛА. Дуже схожа на The Reaper модель CH-4 з КНР знаходиться на озброєнні армій Єгипту та Іраку.
Найбільшим і найдорожчим дроном вважається модель Global Hawk виробництва компанії Northrop Grumman. Кожен екземпляр коштує 130 мільйонів доларів, не враховуючи допоміжну інфраструктуру на землі. Global Hawk літає вище за звичайні цивільні літаки – на висоті до 18 тисяч метрів.
Зазвичай він використовується для спостереження за зонами збройних конфліктів, але його основна мета інша – такий дрон здатний перехоплювати сигнали мобільного зв’язку. Поки тільки Northrop Grumman виробляє БПЛА подібного розміру та можливостей, але очікується, що в найближчому майбутньому конкуренцію їм складуть китайські безпілотники серії CH виробництва компанії China Aerospace Science and Technology Corporation.
Для підняття БПЛА повітря конструктори використовують кілька ефективних, перевірених часом, способів.
При виникненні питання, що таке БПЛА, часто люди представляють звичайні цивільні дроні з пропелерами або мультикоптери. Мультикоптерні дрони – найпоширеніший тип. Є БПЛА з 3, 4, 6, 8, 12 двигунами з пропелерами. У польоті вони тримають горизонтальне положення щодо поверхні землі і можуть зависати над певним місцем, переміщатися в сторони, вперед, назад, вгору та вниз, повертатися навколо своєї осі. Дії здійснюються шляхом зміни тяги у кожному моторі.
Безпілотники, які для польоту та створення підйомної сили використовують крило, як і звичайні літаки. Вони не можуть зависати в повітрі, але можуть рухатися вперед по заданому курсу до тих пір, поки дозволяє їх джерело живлення. Такі безпілотники більш економічні, швидші та призначені для спостереження за великими площами.
Безпілотні гелікоптери, схожі за конструкцією на справжні гелікоптери. На відміну від багатороторного дрона мають один великий ведучий гвинт і невеликий за розміром гвинт на хвості для контролю курсу. Ефективніші ніж багатороторні: мають більш високий час польоту та можуть працювати на двигуні внутрішнього згоряння. Але через складнішу конструкцію мають високу вартість витрати на експлуатацію.
Безпілотні літальні апарати, що поєднують у собі переваги моделей з нерухомим крилом (наприклад, більш високий час польоту) з перевагами моделей на основі гвинтів (наприклад, можливість зависання). Гібридні конструкції літальних апаратів проектувалися з 1960-х рр., але тоді не мали особливого успіху. Однак з появою датчиків нового покоління (гіроскопів та акселерометрів) гібридність конструкції отримала нове життя та напрямок розвитку.
Ключові особливості БПЛА дозволяють знаходити їм дедалі більше областей застосування. В даний час БПЛА активно застосовуються в різних галузях:
Сільське господарство – це галузь, яка почала використовувати технологію дистанційного зондування землі однією з перших, ще у середині минулого століття. Раніше для комплексної оцінки земель та прогнозу врожайності використовувалася аерофотозйомка з пілотованих літальних апаратів, а потім і космічних супутників.
Найбільш затребуваним напрямом роботи у сільському господарстві є оцінка стану рослинності. Вона актуальна на всіх стадіях розвитку рослин, що дозволяє оцінити поточну врожайність та планувати комплекс робіт для підвищення врожайності в майбутньому.
Другим сценарієм використання безпілотників у господарстві це обприскування рослин та плодових дерев.
Безпілотники посіли своє місце і в електроенергетиці. З їхньою допомогою виконується аналіз лінійних об’єктів великої протяжності. БПЛА допомагають визначити місця ушкоджень об’єктів інфраструктури, своєчасно виявити аварійні ситуації, деформацію опор, різні сторонні об’єкти у охоронній зоні лінії електропередач.
За допомогою спеціальних ультрафіолетових датчиків безпілотники можуть визначити координати коронного розряду на ЛЕП. Спеціальні мультикоптери використовуються для протягування дротів між опорами, розділеними природними перешкодами. Крім цього, за допомогою безпілотників можна проводити тепловізійний контроль силових елементів високовольтних ліній та аналізувати провисання проводів.
Для створення топооснови проводиться аерофотозйомка високої роздільної здатності з точною координатною прив’язкою. На її основі створюються ортофотоплани та тривимірні моделі місцевості. Спеціалізовані дрони розраховані на встановлення корисного навантаження та обладнання, що дозволяє виконувати описані завдання.
В нафтогазовому секторі БПЛА можуть здійснювати широкий спектр робіт. Найбільш перспективним є застосування безпілотних літаків для регулярних обльотів трубопровідних систем. Безпілотники із встановленими камерами та тепловізорами дозволяють оперативно виявити аварії на трубопроводах, розливи нафтопродуктів, місця несанкціонованих врізок, займання лісових масивів та торфовищ у районах проходження трубопроводів. За результатами зйомки створюється спільний фотоплан та карта з точним розташуванням важливих об’єктів.
БПЛА також використовуються для інспекції паливних сховищ та факельних труб при плануванні та супроводі будівництва для екологічного моніторингу.
Геологи активно застосовують безпілотники для детальної оцінки місцевості: визначення площі та характеру аномалій ґрунту, отримання інформації, як ефективніше підібрати бурову техніку до потрібної точки.
БПЛА здатні проаналізувати місцевість на важкодоступних людині ділянках, що робить дані апарати незамінними у цій сфері.
Охоронні агенції вже давно впровадили дрони у свою діяльність. Вони здійснюють не тільки повітряний моніторинг територій, що охороняються, але й відстежують рухомі об’єкти, виконують їх супровід на всьому шляху прямування. Часто їх використовують для стеження за персоналом або для оцінки рівня безпеки об’єкта.
Армія, поліція та інші силові відомства використовують безпілотники для цілодобового патрулювання, доставки термінових вантажів до важкодоступних районів, охорони об’єктів та транспортних колон. Також дрони застосовуються безпосередньо під час бойових дій. В основному малі безпілотні повітряні судна застосовують як засіб ведення розвідки. До завдань таких БПЛА входить коригування вогню артилерії, аерофоторозвідка, отримання актуальних просторових даних, радіоелектронна розвідка, ретрансляція для систем зв’язку.
Для силових відомств необхідні надійні та невибагливі БПЛА, при цьому оснащені складним багатофункціональним обладнанням. Апарати, що застосовуються силовиками, повинні бути добре захищені як від зовнішніх впливів, так від перехоплення управління та зібраної інформації.
Часто у військових діях застосовують і цивільні безпілотники з камерами, оскільки вони досить добре підходять для розвідки.
Безпілотники дозволяють контролювати процес будівництва, регулювати та своєчасно виявляти помилки в технології зведення об’єкта, а також отримувати інформацію для розробки схеми подальших робіт. Камера надає чіткі фотографії для аналізу ситуації.
Важкі вантажні дрони також можуть використовуватися для доставки інструментів або будівельних матеріалів.
Компактність та маневреність дронів робить їх привабливими для використання в лісовому господарстві: оцінка умов території, визначення точок займання, ведення обліку поголів’я диких тварин та цінних порід дерев. Швидкість БПЛА дозволяє виявляти браконьєрів, запобігати вирубці лісу або незаконному полюванню на тварин.
БПЛА надають надточні дані, необхідні для проектування доріг. Вони виконують аналіз дорожнього покриття, за допомогою зйомки з високою роздільною здатністю фіксують проблеми на дорогах. Ефективно контролюють виконання дорожніх робіт.
Безпілотники вже давно беруть участь у технологічних перегонах і непомітно увійшли до нашого повсякденного життя. Справедливо буде сказати, що безпілотні технології мають величезні перспективи, і не лише у військовому плані. Досить розвинені технології БПЛА зможуть замінити пілотів як на полі бою, так і в цивільній авіації. Якщо на війні це збереже людські життя, то у мирний час ця технологія дозволить виключити людський фактор авіакатастроф. Розвиток БПЛА тісно пов’язаний із роботизацією всіх сфер життя, від доставки вантажів до громадського транспорту. В економічній ефективності цих змін немає жодних сумнівів.
