Беспилотники: назначение и устройство
Беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) называют устройства, перемещающиеся по воздуху без персонала на борту. Они способны транспортировать грузы, осуществлять фото- и видеосъемку, наносить удары по целям и выполнять другие задачи в зависимости от основного предназначения и области применения.
По способу полета они бывают двух основных типов: самолетного и вертолетного. Различия понятны по названию: первые имеют плоские крылья, вторые – винты.
Основными элементами большинства БПЛА являются:
- Двигатель
- Перезаряжаемая батарея
- Контроллер
- Рама
- Крылья (винты)
Рама является основой конструкции, на которую устанавливаются все основные компоненты. Она изготавливается из полимеров или различных сплавов легких металлов.
Контроллер – основное устройство, осуществляющее регулировку полета. В него установлены процессор, барометр для определения высоты, акселерометр для измерения линейных ускорений, гироскоп для определения угловых скоростей, магнитометр – датчик магнитного поля, навигатор, аппарат приема сигнала с наземного пульта управления или спутников, приспособление для записи и хранения данных.
История создания и развития БПЛА
История беспилотников началась в Великобритании в 1933 году, когда на базе биплана Fairy Queen был собран самолет, управляющийся по радио. До начала Второй мировой войны и в первые годы было собрано более 400 таких машин, которые использовались в качестве мишеней при Королевском ВМФ.
Первой боевой машиной этого класса стали знаменитые немецкие Фау-1, оснащенные пульсирующим реактивным двигателем. Примечательно, что запускать самолеты-боеголовки можно было как с земли, так и с воздушных носителей.
Управлялась ракета следующими средствами:
- автопилотом, которому задавались параметры высоты и курса перед запуском;
- дальность отсчитывалась механическим счетчиком, который приводился в действие за счет вращения лопастей в носовой части (последние запускались от набегающего воздушного потока);
- по достижении установленной дистанции (разброс – 6 км) взводились взрыватели, и снаряд автоматически переходил в режим пикирования.
Соединенные Штаты в годы войны выпускали мишени для тренировки зенитчиков — Radioplane OQ-2. Ближе к концу противостояния появились первые ударные беспилотники многократного действия — Interstate TDR. Самолет оказался малоэффективным из-за низкой скорости и дальности, которые были обусловлены дешевизной производства. Кроме того, технические средства того времени не позволили вести прицельный огонь, вести бой на большой дистанции без следования самолета-управления. Тем не менее успехи в применении машин были.
В послевоенные годы БПЛА расценивались исключительно в роли мишеней, но ситуация изменилась после появления в войсках зенитных ракетных комплексов. С этого момента беспилотники стали разведчиками, ложными целями для вражеских «зениток». Практика показала, что их использование сокращает потери пилотируемых ЛА.
БПЛА в бою
В Советском Союзе до 70-х годов активно выпускались тяжелые разведывательные самолеты в качестве беспилотных:
- Ту-123 «Ястреб»;
- Ту-141 «Стриж»;
- Ту-143 «Рейс».
Значительные потери авиации во Вьетнаме для армии Соединенных Штатов обернулись возрождением интереса к БПЛА.
Здесь появляются средства для выполнения различных задач;
- фоторазведка;
- радиотехническая разведка;
- цели радиоэлектронной борьбы.
В этом виде использовались 147E, которые собирали разведданные так эффективно, что многократно окупили стоимость всей программы по их же разработке.
Практика применения БПЛА показала значительно больший потенциал в качестве полноценных боевых машин. Поэтому после начала 80-х в Соединенных Штатах начинают разработку тактических и оперативно-стратегических беспилотников.
В развитии БПЛА 80-90-х годов поучаствовали израильские специалисты. Изначально закупались устройства США, но быстро была сформирована собственная научно-техническая база для разработки. Лучше всех зарекомендовала себя . Израильская армия тоже продемонстрировала эффективность использования БПЛА, осуществляя операции против сирийских войск в 1982.
В 80-90-е очевидные успехи ЛА без экипажа на борту спровоцировали начало разработок у многих компаний по всему миру.
В начале 2000-х появился первый ударный аппарат – американский MQ-1 Predator. На борту устанавливались ракеты AGM-114C Hellfire. В начале века беспилотники в основном использовались на Ближнем Востоке.
Беспилотник на марше
До сих пор практически все страны активно разрабатывают и внедряют БПЛА. Например, в 2013 в ВС РФ поступили разведывательные комплексы с малой дальностью действия — «Орлан-10».
Также ведется разработка в КБ Сухого и МиГ новой тяжелой машины – ударного самолета со взлетной массой до 20 тонн.
Защита узлов летательных аппаратов
Узлы и механизмы БПЛА работают в условиях высоких нагрузок при перемещении грузов, запыленной среды, температурных перепадов, сильного трения сопряженных элементов.
Для увеличения срока службы и надежности функционирования такого дорогостоящего оборудования применяют инновационные смазочные материалы, однократное нанесение которых обеспечивает снижение износа и защиту механизмов на протяжении всего срока эксплуатации летательных устройств.
На узлы трения скольжения наносят антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY 1001 и MODENGY PTFE — A20. Они создают на поверхности деталей устойчивый сухой слой, который снижает коэффициент трения контактирующих деталей, повышает ресурс и надежность функционирования оборудования.
Для обработки крепежных деталей применяют MODENGY 1014. Благодаря этому облегчается процесс сборки-разборки соединений, снижается трение в резьбе, обеспечивается защита от коррозии, задиров и других повреждений.
Беспилотные аппараты США
EQ-4
Разработка компании Northrop Grumman. В 2022 год в армию Соединенных Штатов поступило три машины. Они были направлены в ОАЭ.
EQ-4
«Fury»
Беспилотник компании Lockheed Martin, предназначенный не только для наблюдения и рекогносцировки, но и для радиоэлектронной борьбы. Способен продолжать полет до 15 часов.
«Fury»
«LightingStrike»
Детище компании Aurora Flight Sciences, которое разрабатывается как боевая машина с вертикальным взлетом. Развивает скорость более 700 км/ч, может нести до 1800 кг полезной нагрузки.
MQ-1B «Predator»
Разработка General Atomics – средневысотная машина, которая изначально создавалась как разведывательная. Позже ее модифицировали в многоцелевую технику.
MQ-1B «Predator»
Области применения БПЛА
Беспилотные летательные аппараты могут найти успешное применение практически в любой сфере жизни современного человека.
Задачи, которые решают беспилотники:
- Доставка грузов
- Пожарно-спасательные миссии – быстрое определение очага задымления, тушение огня, контроль пожарной ситуации
- Мониторинг труднодоступных, опасных и удаленных участков с возможностью создания двух- и трехмерных карт местности
- Фото- и видеосъемка с воздуха, киносъемка с дронов
- Поиск полезных ископаемых
- Замеры уровня радиации, температуры, взятие проб воздуха и других материалов для анализа
- Патрулирование автодорог, фотофиксация нарушений
- Обследование железных дорог
- Выявление незаконной деятельности: вырубки лесов, несанкционированных свалок, браконьерства
- Опыление растений, посадка семян деревьев, наблюдение за птицами
- Поиск людей
- Уничтожение целей в военной сфере
Это далеко не полный список тех работ, которые могут осуществлять дроны. Диапазон их возможностей расширяется с каждым днем. Они позволяют снизить затраты на проведение мониторинга различных участков, транспортировку грузов и другие задачи.
Факторами, тормозящими развитие беспилотных летательных аппаратов, являются неразвитая нормативно-правовая база, необходимая для законодательного регулирования применения устройств, отсутствие норм сертификации и стандартизации БПЛА и несовершенная система предотвращения столкновений нескольких дронов в едином воздушном пространстве.
Беспилотные аппараты России
Як-133
Это дрон разработки — малозаметный аппарат, способный вести разведку и при необходимости уничтожать боевые единицы противника. Предполагается оснащение управляемыми ракетами, бомбами.
А-175 «Акула»
Комплекс, способный вести всепогодный мониторинг климата, в том числе на сложном рельефе. Изначально модель разрабатывалась ООО «АэроРоботикс» для мирных целей, но производители не исключают выпуск военных модификаций.
А-175 «Акула»
«Альтаир»
Разведывательно-ударный аппарат, способный продержаться в воздухе до двух суток. Практический потолок – 12 км, скорость в пределах 150-250 км/ч. На взлете масса достигает 5 тонн, из них 1 т – это полезная нагрузка.
«Альтаир»
БАС-62
Гражданская разработка «ОКБ Сухого». В разведывательной модификации способен собирать разносторонние данные об объектах на воде и суше. Допускается применение для контроля линий электропередач, картографирования, мониторинга метеорологической обстановки.
БАС-62
Основные виды российских моделей БПЛА
В число наиболее используемых на территории РФ БПЛА входит дистанционно-пилотируемый аппарат «Искорка», который ретранслирует оператору картину пожара на расстояние нескольких десятков километров. Он представляет собой что-то среднее между ракетной беспилотной техникой и обычной авиацией. Благодаря монтажу ИК-аппаратуры и телекамеры картина чрезвычайных случаев развёртывается, словно из-под крыла летательного устройства.
Тепловизионную или телевизионную круглосуточную передачу изображения обеспечивает ДПЛА «Пчела-1Т», которая подаёт информацию в режиме рабочего времени, показывая, таким образом, постоянную картину меняющихся условий. Изначально эта модель использовалась в военно-промышленном комплексе.
Беспилотные вертолёты класса ZALA разработаны для наблюдения за изменением метеорологических условий на подстилающей поверхности. В их задачу входит теле- и тепловизионное изображение местности, накопление и анализ информации, а также ретранслирование, уточнение координат. Особенно ценным является тот факт, что в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций, представляющих угрозу для жизни человека, беспилотные вертолёты успешно выполняют свои функции.
Преимуществами вертолётных БПЛА является возможность посадки на неподготовленных участках, автоматический взлёт и приземление, наличие компьютеризированного контроля, который позволяет изменять дальность и высоту полёта.
Таким образом, технические возможности БПЛА настолько высоки, что они позволяют не ограничиваться физиологическими характеристиками человека, удобны, экономичны, многофункциональны. Это делает отрасль производства БЛА наиболее перспективной ввиду способности локально, перманентно и дистанционно оценивать различные условия и производить ретрансляцию в отдалённые точки на центральные пульты контроля.
Беспилотные аппараты Израиля
«Mastiff»
Первым созданным израильтянами БПЛА стал «Мастиф», совершивший полет в 1975 году. Целью этой машины была разведка на поле боя. Простоял на вооружении до начала 90-х.
«Mastiff»
«Shadmit»
Эти устройства использовались для разведки в начале 80-х, когда шла первая Ливанская война. Часть использованных систем передавало в режиме реального времени разведданные, часть имитировала вторжение авиации. Благодаря им, успешно велась борьба с ЗРК.
«Shadmit»
IAI «Scout»
«Скаут» был создан в качестве тактической разведывательной машины, для чего оснащался телевизионной камерой и системой транслирования собранной информации в реальном времени.
I-View MK150
Другое название — «Наблюдатель». Аппараты разработаны израильской компанией IAI. Это тактическая машина, оснащенная инфракрасной системой наблюдения и комбинированной оптико-электронной начинкой.
Беспилотные аппараты Европы
MALE RPAS
Одна из недавних разработок – перспективная разведывательно-ударная машина, которая создается совместно итальянскими, испанскими, немецкими и французскими компаниями. Первая демонстрация прошла в 2022 году.
MALE RPAS
«Sagem Sperwer»
Одна из французских разработок, которая успела проявить себя на Балканах в конце прошлого века (1990-е). Создание велось с опорой на национальные и общеевропейские программы.
«Sagem Sperwer»
«Eagle 1»
Еще одна французская машина, которая предназначена для ведения разведывательных операций. Предполагается, что аппарат будет работать на высотах в 7-8 тысяч метров.
HALE
Высотный БПЛА, который может подниматься до 18 километров. В воздухе аппарат может продержаться до трех суток.
В целом в Европе ведущую роль в разработке беспилотных ЛА занимает Франция. Постоянно появляются новинки по всему миру, в том числе модульные многофункциональные модели, на базе которых можно собрать различные боевые и гражданские машины.
