Здравствуйте!

Сразу хочу сказать, что поверить в это сложно, почти невозможно во всём виноват стереотип, но попытаюсь изложить это понятно и аргументировать конкретными испытаниями.

Моя статья предназначается для людей, связанных, с авиацией или тем кому интересна авиация.

В 2000 году, возникла идея, траектория движения механической лопасти по окружности с разворотом на своей оси. Как изображено на Рис.1.

И так представим, лопасть (1), (плоская прямоугольная пластина, вид сбоку) вращаясь по окружности (3) разворачивается на своей оси (2) в определённой зависимости, на 2 градуса вращения по окружности, 1 градус разворота на своей оси (2). В результате мы имеем изображенную на Рис.1 траекторию движения лопасти (1). А теперь представим, что лопасть находится в текучей среде, в воздухе или воде, при таком движении происходит следующее, двигаясь в одну сторону (5) по окружности, лопасть имеет максимальное сопротивление текучей среде, а двигаясь в другую сторону (4) по окружности, имеет минимальное сопротивление текучей среде.

Это и есть принцип работы движителя, осталось изобрести механизм исполняющий траекторию движения лопасти. Этим я и занимался с 2000 по 2013 год. Механизм назвал ВРК, расшифровывается как вращающееся разворачивающееся крыло. В данном описании крыло, лопасть, и пластина имеют одинаковое значение.

Создал свою мастерскую и начал творить, варианты пробовал разные, приблизительно в 2004-2005 получил следующий результат.

Рис. 2

Рис. 3

Сделал тренажёр для проверки подъёмной силы ВРК Рис.2. ВРК выполнен трёх лопастным, лопасти по внутреннему периметру имеют натянутую красную плащевую ткань, смысл тренажера преодолеть силу тяжести в 4 кг. Рис.3. Безмен я крепил к валу ВРК. Результат Рис.4:

Рис. 4

Тренажёр с легкостью поднял этот груз, был репортаж по местному телевидению ГТРК Бира, это кадры из этого репортажа. Потом добавил скорость и отрегулировал на 7 кг., тренажер поднял и этот груз, после этого попытался добавить ещё скорость, но механизм не выдержал. Поэтому судить об эксперименте могу по этому результату, хотя он и не окончательный, а в цифрах это выглядит так:

На клипе изображен тренажёр для испытания подъёмной силы ВРК. На ножках, шарнирно закреплена горизонтальная конструкция, с одной стороны установлено ВРК с другой привод. Привод – эл. двигатель 0,75кВт, КПД эл. двигателя 0,75% то есть фактически двигатель выдаёт 0,75*0,75=0,5625КВт, нам известно что 1л.с=0,7355кВт.

Перед включением тренажера я безменом взвешиваю вал ВРК, вес составляет 4кг. Это видно из клипа, после репортажа я изменил передаточное число, добавил скорость и добавил вес, в итоге тренажер поднял 7 килограмм, после при увеличении веса и оборотов, он не выдержал. Вернёмся к расчётам по факту, если 0,5625кВт поднимает 7 кг то 1л.с=0,7355кВт поднимет 0,7355кВт/0,5625КВт=1,3 и 7*1,3=9,1кг.

Движитель ВРК при испытании показал вертикальную подъёмную силу 9,1кг/на одну лошадиную силу. К примеру у вертолёта подъёмная сила в два раза меньше. (сравниваю технические характеристики вертолётов, где максимальная взлётная масса на мощность двигателя составляет 3,5-4 кг./на 1л.с., у самолёта она составляет 8 кг./на 1 л.с.). Хочу заметить, что это не окончательный результат, для испытаний, ВРК необходимо сделать в заводских условиях и на стенде с точными приборами, определить подъёмную силу.

Движитель ВРК, имеет техническую возможность, изменять направление движущей силы на 360 градусов, это позволяет осуществлять вертикальный взлёт и переходить на движение по горизонтали. В этой статье я не останавливаюсь на этом вопросе, это изложено в моих патентах.

Получил 2 патента за ВРК Рис.5, Рис.6, но сегодня они не действуют за неуплату. Но всей информации для создания ВРК в патентах нет.

Рис. 5

Рис. 6

Теперь самое сложное, у всех сложился стереотип о существующих летательных аппаратах, это самолёт и вертолёт (я не беру примеры на реактивной тяге или ракеты).

ВРК – обладая преимуществом перед винтом такими как, более высокая движущая сила и изменением направления движения на 360 градусов, позволяет создавать совершенно новые летательные аппараты различного назначения, которые будут вертикально взлетать с любой площадки и плавно переходить в горизонтальное движение.

По сложности производства, летательные аппараты с ВРК не сложнее автомобиля, назначение летательных аппаратов может быть самое различное:

• Индивидуальные, надел на спину, и полетел как птица;
• Семейный вид транспорта, на 4-5 чел, Рис.7;
• Муниципальный транспорт: скорая помощь, полиция, администрация, пожарная, МЧС и т.п., Рис.7;
• Аэробусы для периферийного, и междугороднего сообщения, Рис.8;
• Летательный аппарат, взлетающий вертикально на ВРК, переходящие на реактивные двигатели, Рис. 9;
• И любые летательные аппараты для всевозможных задач.

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

Вид у них и принцип полёта, сложен к восприятию. Кроме летательных аппаратов ВРК может быть использован как движитель для плавательных аппаратов, но этой темы мы здесь не касаемся.

ВРК это целое направление, с которым мне одному не справиться, хочется надеяться что это направление потребуется в России.

Получив результат 2004-2005 году, я был окрылён и надеялся, что быстро донесу свои мысли до специалистов, но пока этого не случилось, все годы делал новые варианты ВРК, применял разные кинематические схемы, но результат испытаний был отрицательным. В 2011 году, повторил вариант 2004-2005 года, эл. двигатель включил через инвертор, этим обеспечил плавный пуск ВРК, правда, механизм ВРК выполнил из доступных мне материалов по упрощённому варианту, поэтому максимальную нагрузку дать не могу, отрегулировал на 2 кг.

Медленно поднимаю обороты эл. двигателя, в результате ВРК показывает бесшумный плавный взлёт.

Полный клип последнего испытания:

На этой оптимистичной ноте прощаюсь с Вами.

С уважением, Кохочев Анатолий Алексеевич.

Не успели еще истребители пятого поколения стать полноценным оружием войны, а уже разгораются жаркие дискуссии о шестом поколении крылатых машин. Детально обрисовать облик последних пока сложно, но некоторые тенденции уже очевидны.

Конфликт поколений

Вопрос поколений крылатых машин – дискуссионный, четкой грани между ними зачастую нет. Успевшее набить оскомину пятое поколение характеризует, прежде всего, малозаметность, сверхзвуковая крейсерская скорость и сверхманевренность, а также интеграция в единую информационно-командную систему.

Но сколь бы совершенны ни были авиационные комплексы пятого поколения, у них есть одно слабое звено: человек. Считается, что боевой потенциал истребителя сегодня сдерживают ограничения человеческого организма и разума. Именно поэтому имеется повод рассуждать о том, что машины шестого поколения могут стать поголовно беспилотными и будут способны на скорость и маневренность, которая не снилась конструкторам минувших лет.

самолеты будущего

Впрочем, этот, казалось бы, очевидный тезис справедлив лишь отчасти. Дело в том, что ни огромная скорость, ни выдающаяся маневренность уже не спасают летательные аппараты от зенитных ракет. За последние десятилетия средства ПВО сделали большой скачок вперед, и теперь едва ли не единственное спасение от них – малозаметность.

С другой стороны, использование технологий стелс часто ведет к ухудшению летных характеристик, и всегда – к резкому удорожанию самолета. Особенно разница в цене ощутима для беспилотных систем. Например, разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk стоит 140 млн долларов, а перспективные американские аппараты, построенные по стелс-технологии, обойдутся дороже в разы. Поэтому вопрос, будет ли истребитель шестого поколения беспилотным, во многом лежит в экономической плоскости.

По мнению ведущих специалистов, такой самолет должен существовать как в пилотируемой, так и в беспилотной версиях, причем пилотируемый вариант сможет использоваться как ведущий для небольшого звена, включающего несколько беспилотных аппаратов. Но зачем превращать истребитель в пункт управления беспилотниками, разве не проще это делать с земли? Проблема в том, что БПЛА еще не стали полностью автономными, а отправка сигналов с расстояния нескольких тысяч километров означает задержки. В современном воздушном бою, где все решают доли секунд, такое промедление смерти подобно. Кроме того, в серьезном конфликте обе стороны будут активно использовать всевозможные постановщики помех: к своим беспилотникам в такие моменты лучше держаться поближе.

самолеты будущего

самолеты будущего

Считается, что внешность боевых машин следующего поколения будет сильно отличаться от предыдущих: еще более малозаметные, они должны обрести еще большие летные способности. Если машины пятого поколения могут выполнять сложные маневры на дозвуковых скоростях, то шестое поколение должно делать это уже на сверхзвуковой скорости, а в форсаже набирать и гиперзвуковую (превышающей 5 Маха – около 6 тыс. км/ч).

В остальном машины шес­того поколения не будут принципиально отличаться от поколения пятого или четвертого с двумя плюсами. Они научатся еще шире взаимодействовать с наземными или морскими соединениями. Вооружение станет еще более дальнобойным, что позволит действовать за сотни километров от зоны поражения зенитно-ракетных систем противника. Гигантская цена боевых машин не позволит создавать узкоспециализированные самолеты, истребители лишь расширят свою многофункциональность, научившись применять весь спектр существующих вооружений.

Шестое поколение еще очень нескоро потеснит пятое. Даже истребители поколения четыре с плюсом будут служить еще не одно десятилетие, а уж такие самолеты как ПАК ФА и вовсе останутся на вооружении до 2050-х. Модернизационный потенциал современных истребителей очень велик, и технологии шестого поколения сначала найдут свое применение на машинах поколения предыдущего.

Возможно, к привычным для нас корректируемым бомбам и ракетам добавится еще и лазерное оружие. Так, ВВС США планируют оснас­тить шестое поколение лазерными системами нескольких типов. Маломощными –для выведения из строя датчиков противника, средней мощности – для уничтожения ракет. Наконец, мощные лазеры должны будут поражать авиацию врага и выводить из строя наземную технику. Но чтобы всерьез говорить об этом, нужно решить вопрос с источником питания, увеличить мощность и снизить цену лазерных комплексов.

самолеты будущего

Мнения

С просьбой внести ясность в воп­рос о том, как будут выглядеть истребители шес­того поколения, мы обратились к старшему преподавателю Национального аэрокосмичес­кого университета им. Н. Е. Жуковского Павлу Солянику. «Проблемы, стоящие перед разработчиками истребителей, не поменялись, – объяснил он. – Одним из главных аспектов являются более мощные двигатели. Они должны позволять развивать сверхзвуковую крейсерскую скорость без использования форсажа. К тому же, они должны быть экономичными и позволять летать на больших высотах. Ремонтоспособность – еще одно важное направление в вопросах создания новых боевых аппаратов. Есть мнение, что истребители шестого поколения будут гиперзвуковыми. Действительно, сейчас есть гиперзвуковые летательные аппараты, но все они существуют лишь в виде экспериментальных образцов. Как вы знаете, разница между экспериментальным и серийным аппаратом очень и очень велика».

Делить реактивные истребители на поколения придумали американцы, но с их методикой согласны не все. Например, шведы относят свой истребитель Saab JAS 39 Gripen к пятому поколению. Они полагают, что к последнему поколению следует отнести все истребители, которые могут действовать в рамках единого информационного поля.

Тот же вопрос мы задали продюсеру, QA-менеджеру, специалисту по авиационной документации компании Eagle Dynamics, занимающейся разработкой военных авиасимуляторов, в том числе для ВВС США, Андрею Чижу. «В США уже сейчас определяется «лицо» истребителя шестого поколения, – сообщил он. – Основное и принципиальное отличие от существующих машин в том, что шестое поколение, скорее всего, будет беспилотным. Отсутствие человека на борту решает сразу множество проблем, начиная с физиологических ограничений человеческого тела по перегрузке и длительности полета, и заканчивая морально-этическими проблемами возможной гибели пилота».

самолеты будущего

– С окончанием холодной войны скорость смены поколений самолетов сильно замедлилась, – добавил Андрей Чиж. – Если в середине XX века смена поколения проходила за 10-15 лет, то четвертое поколение истребителей отслужило 30-40 лет. Пятое поколение, по некоторым прогнозам, прослужит более 50 лет. За это время технологии боевого искусственного интеллекта продвинутся далеко вперед, что позволит создавать беспилотные аппараты более эффективные, чем пилотируемые. Уже сегодня проходят испытания перспективных БПЛА, таких как Х-47, которые предназначены для разведывательно-­ударных операций без участия человека. Их, с определенными оговорками, можно считать первыми ласточками нового поколения. Первые прототипы таких истребителей, вероятно, появятся в 2020-2030-х годах нашего века. Скорее всего, в США.

Белоголовый орлан

Как можно догадаться из названия, речь пойдет об американских разработках. Действительно, именно американцы ближе всех подошли к пониманию того, каким должен быть истребитель шестого поколения.

Подобным самолетом очень интересуется флот США. Сейчас на вооружении американских ВМС находятся более 450 современных истребителей F/A-18E/F Super Hornet и около 400 других модификаций F/A-18. В обозримом будущем к ним добавится палубная модификация F-35 – F35C. Но ресурс «шершней» небезграничен, а программа F-35 подвергается жесткой критике за излишнюю дороговизну и невысокую эффективность.

самолеты будущего

Парадоксально, но самый дорогой проект Пентагона – новейший истребитель F-35 – формально к пятому поколению не относится. Считается, что истребитель пятого поколения должен уметь летать со сверхзвуковой скоростью без использования форсажа и обладать сверхманевренностью. Истребитель F-35 на это неспособен. Кроме того, самолет уступает многим машинам четвертого поколения по тяговооруженности.

Специально для американского флота Boeing разработал концепт палубного истребителя шестого поколения F/A-XX. Иногда эту программу еще называют Next Generation Air Dominance. В будущем F/A-XX войдут в авиационную группировку авианосцев типа Джеральд Форд, которые начнут службу с 2015 года. Истребители F/A-XX смогут использоваться для завоевания превосходства в воздухе, уничтожения наземных подвижных и неподвижных целей, а также поражения кораблей противника.

Облик истребителя шестого поколения был представлен публике в 2008 году, во время авиашоу в Сан-Диего. Он создан по аэродинамической схеме «бесхвостка»: вертикальное оперение отсутствует, а форма крыла напоминает крылья малозаметных F-22 и F-35. Если верить американцам в том, что по части фронтальной малозаметности F-22 можно сравнить с насекомым, то, стоит полагать, что F/A-XX станет еще незаметнее. Обнаружить такой самолет устаревшим радаром будет почти невозможно.

На изображении F/A-XX предстает в виде двухместного летательного аппарата, что косвенно подтверждает мысль о его использовании для управления БПЛА. В будущем для решения стандартных боевых задач второй пилот, скорее всего, будет не нужен. А вот для координации действий беспилотников, построенных на базе F/A-XX, оператор очень даже пригодится. Разработчики полагают, что беспилотная версия сможет находиться в воздухе до 50 часов.

Странные впечатления оставляет гигантский вес F/A-XX. Сложно представить, как огромный 45-тонный «монстр» взмывает в небо с палубы авианосца. С другой стороны, увеличение общей массы истребителей – тренд последних десятилетий, и этот вопрос решается за счет установки более мощных двигателей. Например, вес пустого F-22A даже больше массы довольно тяжелого Су-27 (19 700 кг против 16 300 кг у Су-27П), но тяговооруженность – отношение мощности двигателей к массе летательного аппарата – лучше у F-22A.

самолеты будущего

На первом этапе для F/A‑XX может использоваться двигатель Pratt & Whitney F135, самый мощный из ныне существующих: на форсаже он способен развивать тягу до 19500 кгс. Сейчас им оборудованы F-35, но в отличие от них, F/A-XX будет иметь два двигателя F135. Истребитель F/A-XX может встать в строй примерно в 2025-2030 годах, но чтобы всерьез говорить о полноценной разработке, американскому флоту нужно найти как минимум 40 млрд долларов.

Помимо проекта F/A-XX существует еще одна концепция шестого поколения от Boeing – F-X. Насколько можно судить, она подразумевает создание истребителя не для флота, а в рамках требований ВВС США. Такой самолет должен будет заменить в рядах ВВС F-22A Raptor. Глава подразделения Boeing Phantom Works Дэрил Дэвис (Darryl Davis) заявил, что новый истребитель будет летать быстрее F-35 и сможет развивать сверхзвуковую крейсерскую скорость. Воздухозаборники F-X находятся в верхней части фюзеляжа – решение довольно необычное для истребителя. Пока что концепт разрабатывается лишь за счет самой компании Boeing: в последние годы Пентагон выделяет деньги на новые разработки без особого рвения. Помимо создания двух разных боевых машин, прорабатывается вариант единого истребителя для американских ВВС и ВМС.

Как и следовало ожидать, к гонке вооружений подключилась еще одна могущественная корпорация – Lockheed Martin. Ее представление о шестом поколении отличается от проектов Boeing. Концепт LM выглядит несколько более тради­ционно: самолет выполнен по интегральной аэродинамической схеме и во многом схож с YF-23. После 2030-х годов он должен будет постепенно заменить F-22A. Информации по новому проекту почти нет, пока он даже не имеет названия. Но очевидно, что Lockheed Martin приложит особое внимание к снижению радиолокационной заметной самолета. У сотрудников компании огромный опыт в этой области, ведь малозаметные истребители F-22A и F-35 – их разработки.

самолеты будущего

Демонстраторы технологий

Оригинально подошли к вопросу нового поколения европейцы: они отказались от пятого – и сразу перешли к созданию шестого. Dassault nEUROn стал своего рода проверкой для технологий нового поколения. Выполненный по технологии стелс разведывательно-ударный беспилотник впервые увидел небо в 2012 году. Аппарат дозвуковой и может развивать максимальную скорость 0,8 Маха. Экспериментальный БПЛА не пойдет в серию, но позволит отработать ряд технологий, которые лягут в основу настоящих машин шестого поколения. Но даже если самолет нового поколения и будет создан в Европе, наивно полагать, что он сможет составить достойную конкуренцию американским истребителям. Все-таки перешагнуть через целое поколение и остаться наравне с ведущими производителями довольно сложно.

Китай в данный момент занят разработкой истребителей пятого поколения J-20 и J-31 и тоже не прочь пофантазировать на тему самолета будущего. В 2013 году состоялся полет китайского ударного беспилотника-невидимки Lijian, технологии которого это самое будущее обеспечат. Lijian может брать полезную нагрузку массой до 2 т, а дальность его полета достигает 4 тыс. км. Можно быть полностью уверенным в том, что компании Chengdu Aircraft Industry Corporation и Shenyang довольно скоро вплотную подойдут к облику нового самолета.

самолеты будущего

Желание обзавестись шес­тым поколением изъявила и Япония. Истребитель будет создан на основании опыта, полученного в результате испытаний экспериментального аппарата ATD-X. Разработка шестого поколения будет вестись совместно с американцами. Сам проект ATD-X иногда называют прототипом пятого поколения, но это, насколько можно судить, неверно. ATD-X – не прототип, а демонстратор технологий будущего.

Как обстоят дела в России

Дабы сохранить статус великой державы, России нужно делать акцент на новых технологиях. Разработка истребителя шестого поколения входит в планы руководства РФ, но когда именно она начнется – неизвестно. Истребитель пятого поколения Т-50 ПАК ФА видится важным звеном в цепочке, ведущей к новым самолетам. Многое из того, что будет задействовано на машине шестого поколения, планируют отработать именно на ПАК ФА.

В прошлом году экс-главнокомандующий ВВС России Петр Дейнекин заявил, что российские специалисты уже прорабатывают облик новой боевой машины – вероятно, истребитель шестого поколения будет беспилотным. Но создать его быстрее американцев получится едва ли. Если в сфере пилотируемой военной авиации Россия успешно конкурирует с США, то по части беспилотников отстает очень заметно. Сроки испытаний БПЛА постоянно переносят, а сами испытания нередко заканчиваются неудачей.

самолеты будущего

Правда, заслуженный летчик-испытатель Сергей Богдан считает, что торопить события не стоит, как и не стоит списывать со счетов пилотируемую авиацию. Тем более, что, по его мнению, первый истребитель шестого поколения появится только через пятнадцать лет, а за это время многое может измениться.

Хотя с развитием беспилотных технологий в России ситуация сложилась непростая, на месте они, все же, не стоят. Самым амбициозным отечественным проектом в этой области стал малозаметный БПЛА «Скат», технологии которого могут когда-нибудь лечь в основу истребителя шестого поколения. Разведывательно-ударный дрон был разработан ОКБ МиГ и представлен на авиасалоне МАКС-2007. Увы, показанная машина была всего лишь макетом, а дальнейшая разработка «Ската» заморожена.

В заключение заметим, что сейчас любые уверенные прогнозы относительно шестого поколения преждевременны. Скорее всего, истребители шестого поколения многое унаследуют от пятого, а помимо этого станут беспилотными. Более прогнозируемый вариант – беспилотная и пилотируемая версии новых истребителей будут сосуществовать. Во всяком случае, на первом этапе.

Робот не может причинить человеку вред или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.
- А. Азимов, Три закона роботехники

Айзек Азимов ошибался. Совсем скоро электронный «глаз» возьмет человека на прицел, а микросхема бесстрастно прикажет: “Огонь на поражение!”

Робот сильнее пилота из плоти и крови. Десять, двадцать, тридцать часов непрерывного полета - он демонстрирует неизменную бодрость и готов к продолжению миссии. Даже когда перегрузки достигнут страшных 10 «же», наполняя тело свинцовой болью, цифровой дьявол сохранит ясность сознания, продолжая невозмутимо счислять курс и следить за противником.

Цифровому мозгу не требуется обучение и регулярные тренировки для поддержания квалификации. Математические модели и алгоритмы поведения в воздухе навечно загружены в память машины. Простояв десятилетие в ангаре, робот в любой момент вернется в небо, взяв штурвал в свои крепкие и умелые «руки».

Их час еще не пробил. В вооруженных силах США (лидера в данной области техники) беспилотники составляют треть парка всех находящихся в эксплуатации летательных аппаратов. При этом лишь 1% БПЛА способны применять .

Увы, даже этого хватает с избытком, чтобы посеять ужас на тех территориях, что отданы под охотугодья для этих безжалостных стальных птиц.

5 место - General Atomics MQ-9 Reaper (“Жатка”)

Разведывательно-ударный БПЛА с макс. взлетной массой около 5 тонн.

Продолжительность полета: 24 часа.
Скорость: до 400 км/ч.
Потолок: 13 000 метров.
Двигатель: турбовинтовой, 900 л.с.
Полный запас топлива: 1300 кг.

Вооружение: до четырех ракет “Хэллфайр” и две 500-фунтовые управляемые бомбы JDAM.

Бортовое радиоэлектронное оборудование: радиолокатор AN/APY-8 с режимом картографирования (под носовым обтекателем), электронно-оптическая прицельная станция MTS-B (в сферическом модуле) для работы в видимом и ИК-диапазонах, со встроенным целеуказателем для подсветки целей для боеприпасов с полуактивным лазерным наведением.

Стоимость: 16,9 млн. долл.

К настоящему времени построено 163 БПЛА “Рипер”.

Наиболее громкий случай боевого применения: в апреле 2010 в Афганистане ударом БПЛА MQ-9 “Рипер” был убит третий человек в руководстве «Аль-Каиды» Мустафа Абу Язид, известный как Шейх аль-Масри.

4 место - Interstate TDR-1

Беспилотный бомбардировщик-торпедоносец.

Макс. взлетный вес: 2,7 тонны.
Двигатели: 2 х 220 л.с.
Крейсерская скорость: 225 км/ч,
Дальность полета: 680 км,
Боевая нагрузка: 2000 фн. (907 кг).
Построено: 162 ед.

«Помню охватившее меня возбуждение, когда экран зарябил и покрылся многочисленными точками - мне показалось, что система телеуправления дала сбой. Через мгновение я понял, это стреляют зенитки! Скорректировав полет дрона, я направил его прямо в середину корабля. В последнюю секунду перед моим взором мелькнула палуба - настолько близко, что я мог разглядеть детали. Внезапно экран превратился в серый статичный фон… Очевидно, взрыв убил всех находившихся на борту».

“Проект Опцион” предусматривал создание беспилотных торпедоносцев для уничтожения японского флота. В апреле 1942 года состоялось первое испытание системы - «беспилотник», дистанционно управляемый с борта летящего в 50 км самолета, вышел в атаку на эсминец «Уорд». Сброшенная торпеда прошла точно под килем эсминца.

Взлет TDR-1 с палубы авианесущего корабля

Ободренные успехом, руководство флота рассчитывало к 1943 году сформировать 18 ударных эскадрилий в составе 1000 БПЛА и 162 командных “Эвенджеров”. Однако японский флот вскоре был разгромлен обычными самолетами, и программа потеряла приоритет.

Главным секретом TDR-1 была малогабаритная видеокамера конструкции Владимира Зворыкина. При весе 44 кг она обладала возможностью передачи изображения по радиоканалу с частотой 40 кадров в сек.

“Проект Опцион” потрясает своей смелостью и ранним появлением, но у нас впереди еще 3 удивительные машины:

3 место - RQ-4 “Глобал Хок”

Беспилотный самолет-разведчик с макс. взлетной массой 14,6 тонны.

Продолжительность полета: 32 часа.
Макс. скорость: 620 км/ч.
Потолок: 18 200 метров.
Двигатель: турбореактивной с тягой 3 тонны,
Дальность полета: 22 000 км.
Стоимость: 131 млн. долл (без учета затрат на его разработку).
Построено: 42 единицы.

Беспилотник оснащен комплектом разведывательного оборудования HISAR, подобным тому, что ставится на современные разведчики U-2. HISAR включает в себя РЛС с синтезированной апертурой, оптическую и тепловую камеры, а также спутниковый канал передачи данных со скоростью 50 Мбит/сек. Возможна установка дополнительного оборудования для ведения радиотехнической разведки.

Каждый БПЛА имеет комплекс защитных средств, включающий станции предупреждения о лазерном и радарном облучении, а также буксируемую ловушку ALE-50 для отвода выпущенных по нему ракет.

Лесные пожары в Калифорнии, снятые разведчиком "Глобал Хок"

Достойный преемник разведчика U-2, парящий в стратосфере, распластав свои огромные крылья. Среди рекордов RQ-4 полеты на большое расстояние (перелет из США в Австралию, 2001 г.), самое продолжительный полет среди всех БПЛА (33 часа в воздухе, 2008 г.), демонстрация дозаправки беспилотника беспилотником (2012 год). К 2013 году суммарный налет RQ-4 превысил 100 000 часов.

На базе “Глобал Хока” создан беспилотник MQ-4 “Тритон”. Морской разведчик с новым радаром, способный обследовать за сутки 7 млн. кв. километров океана.

“Глобал Хок” не несет ударного вооружения, но заслуженно попадает в список самых опасных дронов, за то что слишком много знает.

2 место - X-47B “Пегас”

Малозаметный разведывательно-ударный БПЛА с макс. взлетной массой 20 тонн.

Крейсерская скорость: 0,9 Маха.
Потолок:12 000 метров.
Двигатель: от истребителя F-16, тяга 8 тонн.
Дальность полета: 3900 км.
Стоимость: 900 млн. долл. на научно-исследовательские работы по программе X-47.
Построено: 2 концепт-демонстратора.
Вооружение: два внутренних бомботсека, боевая нагрузка 2 тонны.

Харизматичный беспилотник, построенный по схеме “утка”, но без использования ПГО, роль которого выполняет сам несущий фюзеляж, выполненный по технологии “стелс” и имеющий отрицательный угол установки по отношению к воздушному потоку. Для закрепления эффекта нижняя часть фюзеляжа в носовой части имеет форму, подобную спускаемым аппаратам космических кораблей.

Год назад X-47B повеселил публику своими полетами с палуб авианосцев. Сейчас этот этап программы близится к завершению. В перспективе - появление еще более грозного дрона X-47C с боевой нагрузкой свыше четырех тонн.

1 место - “Таранис”

Концепт малозаметного ударного БПЛА от британской компании BAE Systems.

О самом дроне известно немного:
Дозвуковая скорость.
Технология “стелс”.
Турбореактивный двигатель с тягой 4 тонны.
Облик, напоминающий российский экспериментальный БПЛА “Скат”.
Два внутренних отсека вооружений.

Что же такого ужасного в этом “Таранисе”?

Целью программы является отработка технологий для создания автономного малозаметного ударного дрона, который позволит наносить высокоточные удары по наземным целям на большой дальности и автоматически уклоняться от средств поражения противника.

До этого споры о возможном “глушении связи” и “перехвате управления” вызывали лишь сарказм. Теперь они полностью утратили смысл: “Таранис”, в принципе, не готов к общению. Он глух ко всем просьбам и мольбам. Робот равнодушно ищет того, чей облик попадает под описание врага.

Цикл летных испытаний на австралийском полигоне Вумера, 2013 г.

“Таранис” - всего лишь начало пути. На его базе планируется создание беспилотного бомбардировщика-штурмовика с межконтинентальной дальностью полета. Кроме того, появление полностью автономных дронов откроет дорогу к созданию беспилотных истребителей (т.к. существующие дистанционно управляемые БПЛА не способны вести воздушный бой, ввиду задержек в их системе телеуправления).

Британские ученые готовят достойный финал всему человечеству.

Эпилог

У войны не женское лицо. Скорее, не человеческое.

Беспилотная техника - это полет в будущее. Она приближает нас к извечной человеческой мечте: перестать наконец рисковать жизнями солдат и отдать ратные подвиги на откуп бездушным машинам.

Следуя эмпирическому правилу Мура (удвоение производительности компьютеров каждые 24 месяца), будущее может наступить неожиданно скоро…

Ведение работ по разработке беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) считается одним из самых многообещающих курсов в развитии нынешней боевой авиации. Применение беспилотников или дронов уже привело к немаловажным переменам в тактике и стратегии военных конфликтов. Более того, считается, что в самое ближайшее время их значимость существенно приумножится. Некоторые военные эксперты считают, что положительный сдвиг в развитии беспилотников является самым важным достижением авиастроения последнего десятилетия.

Однако беспилотники применяются не только в военных целях. На сегодняшний день их активно задействуют и в «народном хозяйстве». С их помощью производится аэрофотосъемка, патрулирование, геодезические изыскания, мониторинг самых разнообразных объектов, а кое-кто даже доставляет покупки домой. Тем не менее, самые перспективные разработки новых беспилотников сегодня проводятся для военных нужд.

С помощью БПЛА решаются многие задачи. Главным образом, это разведдеятельность. Большая часть современных беспилотников создавались собственно для этого. В последние годы появляется все больше ударных беспилотных аппаратов. Отдельной категорией можно выделить дроны-камикадзе. Беспилотники могут вести радиоэлектронную борьбу, они могут быть ретрансляторами радиосигналов, корректировщиками для артиллерии, воздушными мишенями.

Впервые попытки создать летательные аппараты, неуправляемые человеком, предпринимались сразу же с появлением первых аэропланов. Однако практическое их осуществление произошло лишь в 70-х годах минувшего века. После чего начался подлинный «бум беспилотников». Дистанционно управляемую авиационную технику довольно-таки долго не получалось реализовать, но на сегодняшний день она производится в изобилии.

Как часто это бывает, лидирующее положение в сотворении дронов занимают американские компании. И это не удивительно, ведь финансирование за счет американского бюджета создания беспилотников было по нашим меркам просто астрономическим. Так в течение 90-х годов на аналогичные проекты затратили три млрд. долларов, тогда как в одном лишь 2003 году на них потратили больше одного млрд.

В наши дни ведутся работы по созданию новейших беспилотников с большей длительностью полета. Сами аппараты должны быть тяжелее и решать задачи в нелегкой обстановке. Разрабатываются дроны, предназначенные для борьбы с баллистическими ракетами, беспилотными истребителями, микродронами, способными действовать в составе больших групп (роев).

Работы над разработкой беспилотников ведутся во множестве стран мира. В этой индустрии задействована не одна тысяча компаний, но самые перспективные разработки идут прямиком к военным.

Беспилотники: достоинства и недостатки

Преимуществами беспилотных летательных аппаратов являются:

• Существенное уменьшение габаритов в сравнении с обычными летательными аппаратами (ЛА), ведущее к уменьшению стоимости, повышению их живучести;
• Потенциал по созданию малых БПЛА, которые могли бы выполнять самые разнообразные задачи в местах ведения боевых действий;
• Способность проведения разведки и передачи информации в реальном времени;
• Отсутствие ограничений по использованию в крайне тяжелой боевой обстановке, связанной с риском их утраты. При проведении важнейших операций легко можно принести в жертву несколько беспилотников;
• Снижение (не на один порядок) летного эксплуатирования в мирное время, которое потребовалось бы традиционным ЛА, подготавливая летный состав;
• Наличие высокой боеготовности и мобильности;
• Потенциал по созданию малых, несложных мобильных комплексов беспилотников для формирований неавиационного характера.

К недостаткам БПЛА можно отнести:

• Недостаточную гибкость использования в сравнении с традиционными ЛА;
• Сложности решения вопросов со связью, посадкой, спасением аппаратов;
• По надежности дроны все еще уступают обычным ЛА;
• Ограничение полетов беспилотников в мирный час.

Немного из истории беспилотных летательных аппаратов (БПЛА)

Первым дистанционно управляемым самолетом стал Fairy Queen, построенный в 1933 году в Великобритании. Он был самолетом-мишенью для истребительной авиации и зениток.

А первым серийным беспилотником, участвовавшим в реальной войне, была ракета Фау-1. Это немецкое «чудо-оружие» обстреливало Великобританию. Всего изготовили до 25 000 единиц такой техники. Фау-1 обладала импульсным реактивным двигателем и автопилотом с данными о маршруте.

После войны над беспилотными разведсистемами работали в СССР и США. Советские беспилотники были самолетами-разведчиками. С их помощью проводилась аэрофотосъемка, радиоэлектронная разведка, а также ретрансляция.

Немало для развития беспилотников сделал Израиль. С 1978 года у них появился первый беспилотник IAI Scout. В ливанскую войну 1982 года израильская армия при помощи дронов целиком разбила сирийскую систему ПВО. В итоге Сирия потеряла почти 20 батарей ПВО и почти 90 самолетов. Это отразилось на отношении военной науки к БПЛА.

Американцы пользовались БПЛА в «Буре в пустыне» и в югославской кампании. В 90-х годах лидерами в разработке беспилотников они же и стали. Так с 2012 года у них было почти 8 тыс. единиц БПЛА самых разнообразных модификаций. В основном это были малые армейские разведдроны, но были и ударные БПЛА.

Первый из них в 2002 году ракетным ударом по автомашине ликвидировал одного из глав Аль-Каиды. С той поры применение БПЛА для ликвидации ОВО неприятеля или его подразделений стало обычным делом.

Разновидности беспилотников

В настоящее время имеется масса беспилотников, отличающихся своими размерами, внешним видом, дальностью полетов, а также функционалом. БПЛА отличаются способами управления и своей автономностью.

Они могут быть:

• Неуправляемыми;
• Дистанционно управляемыми;
• Автоматическими.

По своим размерам беспилотники бывают:

• Микродронами (до 10 кг);
• Минидронами (до 50 кг);
• Мидидронами (до 1 тонны);
• Тяжелыми дронами (массой более тонны).

Микродроны, могут пребывать в воздушном пространстве до одного часа, минидроны – от трех до пяти часов, а мидидроны – до пятнадцати часов. Тяжелые дроны, могут пребывать в воздухе более двадцати четырех часов с совершением межконтинентальных перелетов.

Обзор зарубежных беспилотных летательных аппаратов

Основной тенденцией в развитии современных беспилотников является уменьшение их размеров. Таким примером может быть один из норвежских дронов компании Prox Dynamics. Вертолетный беспилотник обладает длиной 100 мм и массой 120 гр., дальностью до одного км, а длительностью полета до 25 мин. Он имеет три видеокамеры.

Серийно эти беспилотники начали выпускаться с 2012 года. Так, британскими военными было закуплено 160 комплектов PD-100 Black Hornet на сумму 31 млн. долларов, для проведения спецопераций на территории Афганистана.

Разрабатывают микродроны и в Соединенных Штатах. Они работают над специальной программой Soldier Borne Sensors, направленной на разработку и внедрение разведдронов с потенциалом добывать информацию для взводов или рот. Имеются сведения о планировании американским армейским руководством обеспечить индивидуальными дронами всех бойцов.

На сегодняшний день самым тяжелым дроном в армии США считается RQ-11 Raven. Он располагает массой 1,7 кг, размахом крыльев 1,5 м и полетом до 5 км. С электродвигателем беспилотник развивает скорость до 95 км/ч, а пребывает в полете до одного часа.

Он обладает цифровой видеокамерой с ночным видением. Запуск производится с рук, а для посадки не нужна спецплощадка. Аппараты могут летать по заданным маршрутам в автоматическом режиме, ориентирами для них могут служить GPS-сигналы, либо управляться операторами. Эти беспилотники пребывают на вооружении более десятка государств.

Тяжелым американским армейским БПЛА является RQ-7 Shadow, ведущий разведку на бригадном уровне. Серийно стал производиться с 2004 года и обладает двухкилевым оперением с толкающим винтом и несколькими модификациями. Эти беспилотники оснащаются обычными или инфракрасными видеокамерами, радиолокаторами, подсветкой целей, лазерными дальномерами, а также мультиспектральными камерами. К аппаратам подвешиваются управляемые пятикилограммовые бомбы.

RQ-5 Hunter является среднеразмерным полутонным дроном, совместной американо-израильской разработки. В его арсенале имеется телевизионная камера, тепловизор третьего поколения, лазерный дальномер и прочее оборудование. Его запускают со спецплатформы ракетным ускорителем. Зона его полетов находится в радиусе действия до 270 км, в течение 12 часов. Некоторые модификации Хантеров обладают подвесками для небольших бомб.

MQ-1 Predator — самый известный американский БПЛА. Это «перевоплощение» разведывательного дрона в ударный, располагающий несколькими модификациями. «Хищник» ведет разведку и наносит высокоточные наземные удары. Обладает предельной взлетной массой более тонны, станцией РЛС, несколькими видеокамерами (в т. ч. и ИК-системой), прочим оборудованием и несколькими модификациями.

В 2001 году для него создали высокоточную ракету с лазерным наведением Hellfire-C, которую в следующем году применяли на территории Афганистана. В комплексе есть четыре беспилотника, станция управления и терминал спутниковой связи, а стоит он более четырех млн. долларов. Самая продвинутая модификация — MQ-1C Grey Eagle с большим размахом крыльев и более совершенным двигателем.

MQ-9 Reaper — следующий американский ударный БПЛА, имеющий несколько модификаций, известный с 2007 года. Он обладает большей длительностью полета, управляемыми авиабомбами, более совершенной радиоэлектроникой. MQ-9 Reaper превосходно зарекомендовал себя в иракской и афганской кампании. Его преимущество перед F-16 — меньшая закупочная и эксплуатационная цена, большая длительность полета без риска для жизни пилота.

1998 год — первый полет американского стратегического беспилотного разведчика RQ-4 Global Hawk. В настоящее время это самый большой БПЛА с взлетной массой более 14 т, с полезной нагрузкой в 1,3 т. Может пребывать в воздушном пространстве 36 часов, преодолевая при этом 22 тыс. км. Предполагается, что эти дроны заменят самолеты-разведчики U-2S.

Обзор российских БПЛА

Что же в наши дни находится в распоряжении российской армии, и какие имеют перспективы российские БПЛА в ближайшее время?

«Пчела-1Т» — советский дрон, впервые взлетел в 1990 году. Он был корректировщиком огня для систем залпового огня. Обладал массой 138 кг, радиусом действия до 60 км. Стартовал со спецустановки ракетным ускорителем, садился на парашюте. Использовался в Чечне, но устарел.

«Дозор-85» -разведдрон для погранслужбы с массой 85 кг, время полета до 8 часов. Разведывательно-ударный БПЛА «Скат» являлся перспективной машиной, но пока работы приостановлены.

БПЛА «Форпост» является лицензионной копией израильского Searcher 2. Он разрабатывался еще 90-х. «Форпост» обладает взлетной массой до 400 кг, дальностью полета до 250 км, спутниковой навигацией и телекамерами.

В 2007 году на вооружение приняли разведдрон «Типчак» , со стартовой массой 50 кг и длительностью полета до двух часов. Имеет обычную и инфракрасную камеру. «Дозор-600» является многоцелевым аппаратом, разработанный «Транзасом», был представлен на выставке МАКС-2009. Его считают аналогом американского «Хищника».

БПЛА «Орлан-3М» и «Орлан-10» . Их разрабатывали для проведения разведки, поисково-спасательных работ, целеуказаний. Беспилотники чрезвычайно похожи по своему внешнему виду. Однако незначительно отличаются своей взлетной массой и дальностью полета. Стартуют они при помощи катапульты, а совершают посадку на парашюте.

В последние годы появилось большое количество публикаций по использованию для решения топографических задач беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), или беспилотных авиационных систем (БАС). Такой интерес в немалой степени вызван простотой их эксплуатации, экономичностью, относительно невысокой стоимостью, оперативностью и т.д. Перечисленные качества и наличие эффективных программных средств автоматической обработки материалов аэрофотосъемки (включая выбор необходимых точек) открывают возможности широкого использования программно-технических средств беспилотной авиации в практике инженерно-геодезических изысканий.

В этом номере обзором технических средств беспилотной авиации мы открываем серию публикаций о возможностях БПЛА и опыте их использования при полевых и камеральных работах.

Д.П. ИНОЗЕМЦЕВ,руководитель проекта ООО«ПЛАЗ»,г. Санкт-Петербург

БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Часть 1. Обзор технических средств

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Беспилотные летательные аппараты появились в связи с необходимостью эффективного решения военных задач - тактической разведки, доставки к месту назначения боевого оружия (бомб, торпед и др.), управления боевыми действиями и пр. И не случайно первым их применением считается доставка австрийскими войсками бомб к осажденной Венеции с помощью воздушных шаров в 1849 году . Мощным импульсом к развитию БПЛА послужило появление радиотелеграфа и авиации, что позволило существенно улучшить их автономность и управляемость.

Так, в 1898 году Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно, а уже в 1910 году американский военный инженер Чарльз Кеттеринг предложил, построил и испытал несколько моделей беспилотных летательных аппаратов . В 1933 году в Великобритании разработан первый БПЛА

многократного использования, а созданная на его основе радиоуправляемая мишень использовалась в королевском флоте Великобритании до 1943 года.

На несколько десятков лет опередили свое время исследования немецких ученых, давших миру в 1940-х годах реактивный двигатель и крылатую ракету «Фау-1» как первый применявшийся в реальных боевых действиях беспилотный летательный аппарат.

В СССР в 1930–1940 годы авиаконструктором Никитиным был разработан торпедоносец-планер типа «летающее крыло», а к началу 40-х был подготовлен проект беспилотной летающей торпеды с дальностью полета от 100 километров и выше, однако в реальные конструкции эти разработки не превратились.

После окончания Великой Отечественной войны интерес к БПЛА существенно возрос, а начиная с 1960-х годов отмечается их широкое внедрение для решения задач невоенного характера.

В целом историю БПЛА можно условно разделить на четыре временных этапа :

1.1849 год–начало ХХ века - попытки и экспериментальные опыты по созданию БПЛА, формирование теоретических основ аэродинамики, теории полета и расчета самолета в работах ученых.

2.Начало ХХ века - 1945 год - разработка БПЛА военного назначения (самолетов-снарядов с небольшой дальностью и продолжительностью полета).

3.1945–1960 годы - период расширения классификации БПЛА по назначению и создание их преимущественно для разведывательных операций.

4.1960 годы - наши дни - расширение классификации и усовершенствование БПЛА, начало массового использования для решения задач невоенного характера.

КЛАССИФИКАЦИЯ БПЛА

Общеизвестно, что аэрофотосъемка, как вид дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), - это наиболее производительный метод сбора пространственной информации, основа для создания топографических планов и карт, создания трехмерных моделей рельефа и местности. Аэрофотосъемка выполняется как с пилотируемых летательных аппаратов - самолетов, дирижаблей мотодельтапланов и аэростатов, так и с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Беспилотные летательные аппараты, как и пилотируемые, бывают самолетного, а также вертолетного типа (вертолеты и мультикоптеры - летательные аппараты с четырьмя и более роторами с несущими винтами). В настоящее время в России не существует общепринятой классификации БПЛА самолетного типа. Missiles.

Ru совместно с порталом UAV.RU предлагает современную классификацию БПЛА самолетного типа , разработанную на основе подходов организации UAV International, но с учетом специфики и ситуации именно отечественного рынка (классы) (табл. 1):

Микро- и мини-БПЛА ближнего радиуса действия. Класс миниатюрных сверхлегких и легких аппаратов и комплексов на их основе с взлетной массой до 5 килограммов начал появляться в России относительно недавно, но уже довольно

широко представлен. Такие БПЛА предназначены для индивидуального оперативного использования на коротких дальностях на удалении до 25–40 километров. Они просты в эксплуатации и транспортировке, вы полняются складными и позиционируются как «носимые», запуск осуществляется, с помощью катапульты или с руки. Сюда относятся: Geoscan 101 , Geoscan 201 , 101ZALA 421-11, ZALA 421-08, ZALA 421-12, Т23 «Элерон», Т25, «Элерон-3», «Гамаюн-3», «Иркут-2М», «Истра-10»,

«БРАТ», «Локон», «Инспектор 101», «Инспектор 201», «Инспектор 301» и др.

Легкие БПЛА малого радиусадействия. К этому классу относятся несколько более крупные аппараты - взлетной массой от 5 до 50 килограммов. Дальность их действия - в пределах 10–120 километров.

Среди них: Geoscan 300, «ГрАНТ», ZALA 421-04, Орлан-10, ПтероСМ , ПтероЕ5 , Т10, «Эле рон-10», «Гамаюн-10», «Иркут-10»,

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

Легкие БПЛА среднего радиуса действия. Ряд отечественных образцов можно отнести к этому классу БПЛА. Их масса варьируется в пределах 50–100 килограммов. К ним относится: Т92М «Чибис», ZALA 421-09,

«Дозор-2», «Дозор-4», «Пчела-1Т».

Средние БПЛА. Взлетная масса средних БПЛА лежит в диапазоне от 100 до 300 килограммов. Они предназначены для применения на дальностях 150–1000 километров. В этом классе: М850 «Астра», «Бином», Ла-225 «Комар», Т04, Е22М «Берта», «Беркут», «Иркут-200».

Среднетяжелые БПЛА. Этот класс имеют схожую с БПЛА предыдущего класса дальность применения, но обладают несколько большей взлетной массой - от 300 до 500 килограммов.

К этому классу следует отнести: «Колибри», «Данэм», «Дань-Барук», «Аист» («Юлия»), «Дозор-3».

Тяжелые БПЛА среднего радиуса действия. Данный класс включает БПЛА полетной массой от 500 и более килограммов, предназначены для применения на средних дальностях 70–300 километров. В классе тяжлых следующие: Ту-243 «Рейс-Д», Ту-300, «Иркут-850», «Нарт» (А-03).

Тяжелые БПЛА большой продолжительности полета. Достаточно востребованная за рубежом категория беспилотных аппаратов, к которой относятся американские БПЛА Predator, Reaper, GlobalHawk, израильские Heron, Heron TP. В России образцы практически отсутствуют: «Зонд-3M», «Зонд-2», «Зонд-1», беспилотные авиационные системы Сухого («БасС»), в рамках которой создается роботизированный авиационный комплекс (РАК).

Беспилотные боевые самолеты (ББС). В настоящее время в мире активно ведутся работы по созданию перспективных БПЛА, имеющих возможность нести на борту оружие и предназначенных для ударов по наземным и надводным стационарным и подвижным целям в условиях сильного противодействия сил ПВО противника. Они характеризуются дальностью действия около 1500 километров и массой от 1500 килограммов.

На сегодняшний день в России в классе ББС представлено два проекта: «Прорыв-У», «Скат» .

На практике для аэрофотосъемки, как правило, применяются БПЛА весом до 10–15 килограммов (микро-, мини-БПЛА и легкие БПЛА). Это связано с тем, что при увеличении взлетного веса БПЛА растет сложность его разработки и, cоответственно, стоимость, но снижается надежность и безопасность эксплуатации. Дело в том, что при посадке БПЛА выделяется энергия E = mv2 / 2, а чем больше масса аппарата m, тем больше его посадочная скорость v, то есть выделяемая при посадке энергия очень быстро растет с ростом массы. А эта энергия может повредить как сам БПЛА, так и находящееся на земле имущество.

Беспилотный вертолет и мультикоптер лишены этого недостатка. Теоретически, такой аппарат можно посадить со сколь угодно малой скоростью сближения с Землей. Однако беспилотные вертолеты слишком дороги, а коптеры пока не способны летать на большие расстояния, и применяются только для съемки локальных объектов (отдельных зданий и сооружений).

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

ПРЕИМУЩЕСТВА БПЛА

Превосходством БПЛА перед пилотируемыми воздушными судами является, прежде всего, стоимость производства работ, а также значительное уменьшение количества регламентных операций. Само отсутствие человека на борту самолета значительно упрощает подготовительные мероприятия для проведения аэрофотосъемочных работ.

Во-первых, не нужен аэродром, даже самый примитивный. Беспилотные летательные аппараты запускаются или с руки, или с помощью специального взлетного устройства - катапульты.

Во-вторых, особенно при использовании электрической двигательной схемы, отсутствует необходимость в квалифицированной технической помощи для обслуживания летательного аппарата, не так сложны мероприятия по обеспечению безопасности на объекте работ.

В-третьих, отсутствует или намного увеличен межрегламентный период эксплуатации БПЛА по сравнению с пилотируемым воздушным судном.

Данное обстоятельство имеет большое значение при эксплуатации аэрофотосъемочного комплекса в удаленных районах нашей страны. Как правило, полевой сезон аэрофотосъемочных работ короток, каждый погожий день необходимо использовать для производства съемки.

УСТРОЙСТВО БПЛА

две основные схемы компоновки БПЛА: классическая (по схеме «фюзеляж+крылья+хвост»), к которой относится, например БПЛА «Орлан-10», Mavinci SIRIUS (рис. 1) и др., и «летающее крыло», к которой относятся Geoscan101 (рис. 2), Gatewing X100 , Trimble UX5 и др.

Основными частями беспилотного аэрофотосъемочного комплекса являются: корпус, двигатель, бортовая система управления (автопилот), наземная система управления (НСУ) и аэрофотосъемочное оборудование.

Корпус БПЛА изготавливают излегкого пластика (например, углепластика или кевлара), чтобы защитить дорогостоящую фотоаппаратуру и средства управления и навигации, а его крылья - из пластика или экструдированного пенополистирола (EPP). Этот материал легок, достаточно прочен и не ломается при ударе. Деформированную деталь из ЕРР зачастую можно восстановить подручными средствами.

Легкий БПЛА с посадкой на парашюте может выдержать несколько сотен полетов без ремонта, который, как правило, включает замену крыльев, элементов фюзеляжа и др. Производители стараются удешевить части корпуса, подверженные износу, чтобы расходы пользователя на поддержа-БПЛА в рабочем состоянии были минимальными.

Надо отметить, что наиболее дорогостоящие элементы аэрофотосъемочного комплекса, наземная система управления, авионика, программное обеспечение, - вообще не подвержены износу.

Силовая установка БПЛА можетбыть бензиновой или электрической. Причем, бензиновый двигатель обеспечит намного более продолжительный полет, так как в бензине, в расчете на килограмм, запасено в 10–15 раз больше энергии, чем мож-но сохранить в самом лучшем аккумуляторе. Однако такая силовая установка сложна, менее надежна и требует значительного времени для подготовки БПЛА к старту. Кроме того, беспилотный летательный аппарат с бензиновым двигателем крайне сложно перевозить к месту работ на самолете. Наконец, он требует от оператора высокой квалификации. Поэтому бензиновый БПЛА имеет смысл применять только в тех случаях, когда необходима очень большая продолжительность полета - для непрерывного мониторинга, для обследования особо удаленных объектов.

Электрическая двигательная установка, напротив, очень нетребовательна к уровню квалификации обслу-живающего персонала. Современные аккумуляторные батареи могут обеспечить длительность непрерывного полета свыше четырех часов. Обслуживание электрического двигателя совсем несложно. Преимущественно это только защита от влаги и грязи, а также проверка напряжения бортовой сети, что осуществляется с наземной системы управления. Зарядка аккумуляторов производится от бортовой сети сопровождающего автомобиля или от автономного электрогенератора. Бесколлекторный электрический двигатель БПЛА практически не изнашивается.

Автопилот -с инерциальной системой (рис. 3) - наиболее важный элемент управления БПЛА.

Автопилот весит всего 20–30 граммов. Но это очень сложное изделие. В автопилоте, кроме мощного процессора, установлено множество датчиков - трехосевые гироскоп и акселерометр (а иногда и магнитометр), ГЛО-НАСС/GPS-приемник, датчик давления, датчик воздушной скорости. С этими приборами беспилотный летательный аппарат сможет летать строго по заданному курсу.

Рис. 3. АвтопилотMicropilot

В БПЛА имеется радиомодем, необходимый для загрузки полетного задания, передачи в наземную систему управления телеметрических данных о полете и текущем местоположении на участке работ.

Наземная система управления

(НСУ) -это планшетный компьютерили ноутбук, оснащенный модемом для связи с БПЛА. Важная часть НСУ - программное обеспечение для планирования полетного задания и отображения хода его выполнения.

Как правило, полетное задание составляется автоматически, по заданному контуру площадного объекта или узловым точкам линейного объекта. Кроме того, существует возможность проектирования полетных маршрутов, исходя из необходимой высоты полета и требуемого разрешения фотоснимков на местности. Для автоматического выдерживания заданной высоты полета есть возможность учесть в полетном задании цифровую модель местности в распространенных форматах.

Во время полета на картографической подложке монитора НСУ отображается положение БПЛА и контуры снимаемых фотографий. Оператор имеет возможность во время выполнения полета оперативно перенацелить БПЛА на другой район посадки и даже оперативно посадить беспилотник с «красной» кнопки наземной системы управления. По команде с НСУ могут быть запланированы и другие вспомогательные операции, например - выброс парашюта.

Кроме обеспечения навигации и обеспечения полета автопилот должен управлять фотоаппаратом, чтобы получать снимки с заданным межкадровым интервалом (как только БПЛА пролетит нужное расстояние от предыдущего центра фотографирования). Если заранее рассчитанный межкадровый интервал не выдерживается стабильно, приходится настраивать время срабатывания затвора с таким расчетом, чтобы даже при попутном ветре продольное перекрытие было достаточным.

Автопилот должен регистрировать координаты центров фотографирования геодезического спутникового приемника ГЛОНАСС/GPS, чтобы программа автоматической обработки снимков смогла построить модель быстро и привязать ее к местности. Требуемая точность определения координат центров фотографирования зависит от технического задания к выполнению аэрофотосъемочных работ.

Аэрофотосъемочное оборудование на БПЛА устанавливается в зависимости от его класса и цели использования.

На микро- и мини-БПЛА устанавливаются компактные цифровые фотокамеры, комплектуемые сменными объективами с постоянным фокусным расстоянием (без трансфокатора или zoom-устройства) весом 300–500 граммов. В качестве таких камер в настоящее время используются фотоаппараты SONY NEX-7

с матрицей 24,3 МП, CANON600D матрицей 18,5 МП и подобные им. Управление срабатыванием затвора и передача сигнала от затвора в спутниковый приемник производится с помощью штатных или незначительно доработанных электрических разъемов фотоаппарата.

На легкие БПЛА малого радиуса действия устанавливаются зеркальные фотокамеры с большим размером светочувствительного элемента, например CanonEOS5D(размер сенсора 36×24 мм) , NikonD800 (матрица 36,8 МП (размер сенсора 35,9×24 мм)), Pentax645D(CCD-сенсор 44×33 мм, матрица 40 МП) и им подобные, весом 1,0–1,5 килограмма.

Рис. 4. Схема размещения аэроснимков (голубые прямоугольники с подписями номеров)

ВОЗМОЖНОСТИ БПЛА

Согласно требованиям документа «Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов» ГКИНП-09-32-80 носитель аэрофотосъемочной аппаратуры должен предельно точно следовать проектному положению маршрутов аэрофотосъемки, выдерживать заданный эшелон (высоту фотографирования), обеспечивать требования по соблюдению предельных отклонений по углам ориентирования фотокамеры - наклон, крен, тангаж. Кроме того, навигационная аппаратура должна обеспечивать точное время срабатывания фотозатвора и определять координаты центров фотографирования.

Выше указывалась аппаратура, интегрированная в автопилот: это микробарометр, датчик воздушной скорости, инерциальная система, навигационная спутниковая аппаратура. По проведен-ным испытаниям (в частности, БПЛА Geoscan101) были установлены следующие отклонения реальных параметров съемки от заданных:

Уклонения БПЛА от оси маршрута - в диапазоне 5–10 метров;

Уклонения высот фотографирования - в диапазоне 5–10 метров;

Колебание высот фотографирования смежных снимков - не более

Возникающие в полете «елочки» (развороты снимков в горизонтальной плоскости) обрабатываются автоматизированной системой фотограмметрической обработки без заметных негативных последствий.

Фотоаппаратура, устанавливаемая на БПЛА, позволяет получить цифровые изображения местности с разрешением лучше 3 сантиметров на один пиксель. Применение коротко-, средне-, и длиннофокусных фотообъективов определяется ха-рактером получаемых готовых мате-риалов: будь это модель рельефа или ортофотоплан. Все расчеты производятся так же, как и в «большой» аэрофотосъемке.

Применение двухчастотной ГЛО-НАСС/GPSспутниковой геодезической системы для определения координат центров снимков позволяет в процессе постобработки получить координаты центров фотографирования с точностью лучше 5 сантиметров, а применение метода PPP(PrecisePointPositioning) - позволяет определять координаты центров снимков без использования базовых станций или на значительном удалении от них.

Конечная обработка материалов аэрофотосъемки может служить объективным критерием оценки качества выполненной работы. Для иллюстрации можно рассмотреть данные об оценке точности фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки с БПЛА, выполненной в ПО «PhotoScan» (производства фирмы Agisoſt, г. СанктПетербург) по контрольным точкам (табл. 2).

ПРИМЕНЕНИЕ БПЛА

В мире, а в последнее время и в России, беспилотные летательные аппараты применяются в геодезических изысканиях при строительстве , для составления кадастровых планов промышленных объектов, транспортной инфраструктуры, поселков, дачных массивов, в маркшейдерском деле для определения объемов горных выработок и отвалов, при учете движения сыпучих грузов в карьерах, портах, горнообогатительных комбинатах, для создания карт, планов и 3D-моделей городов и предприятий.

3. Цепляева Т.П., Морозова О.В. Этапы развития беспилотных летательных аппаратов. М., «Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии», № 42, 2009.