Что такое беспилотный летательный аппарат с реактивным двигателем - АвтоКлуб Toyota
Toyota-navi.ru

АвтоКлуб Toyota
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое беспилотный летательный аппарат с реактивным двигателем

Самая главная задача военных беспилотников — разведка и наблюдение с воздуха. Они патрулируют территорию, охраняют маршруты, могут работать наводчиками и корректировщиками огня. Размер одного из самых миниатюрных разведчиков, американского Wasp, составляет всего 33 см в длину, а вес — 200 г. Он принят на вооружение еще в 2008 году. Тогда он стоил $ 50 тыс.

Как минимум в 100 раз дороже обходятся куда более мощные аппараты: те, которые умеют воевать. Они сбрасывают бомбы (китайский гиперзвуковой WU-14 способен доставить ядерное оружие через континент), стреляют ракетами и могут выполнять роль камикадзе — пикируют на цель, подрывая себя и противника.

Одними их первых использовать беспилотники для самоподрыва придумал Израиль. Их Harop (барражирующие снаряды) применял Азербайджан в Нагорном Карабахе осенью 2020 года.

Как все начиналось: история летающих дронов

Дроны — беспилотные летательные аппараты, которыми либо удаленно управляет оператор, либо они двигаются по заранее заданному маршруту. Сейчас эти устройства находятся на пике популярности. Удивляться не приходится, ведь их можно использовать для развлечения, фото- и видеосъемки (в том числе и профессиональных), военной разведки и ведения наблюдения за промышленными системами.

Дроны вовсе не новинка 21 века. Первые прототипы появились даже не в 20-м, а в 19-м веке, когда «цифра» еще не существовала. Что собой представляли предки современных беспилотников и что они умеют сейчас?

Начало всего

Если говорить о дроне как об устройстве, которое управляется удаленно, то первым идею представил Никола Тесла. Ученый не просто теоретизировал, а зарегистрировал патент, в котором говорилось о транспортном средстве, управляемом при помощи радиоволн. Тесла разработал концепцию боевых дронов, которые, как он считал, смогут усмирить воинственный дух наций и прекратить войны благодаря угрозе применения «безошибочной и неограниченной разрушительной силы».


Вот так, по мнению Тесла, мог выглядеть боевой беспилотный корабль (источник: United States Patent And Trademark Office)

Демонстрацию первого в мире радиоуправляемого дрона он провел в 1898 году, в пруду Мэдисон-сквер-гарден. Большинство идей, предложенных Тесла, получили дальнейшее развитие и привели к появлению дронов в их современном обличии.

Tesla wrote in his drone patent that unmanned vehicles would bring world peace through mutually assured destruction. pic.twitter.com/3a9Vra5iNS

Эволюция идеи

Одним из первых таких дронов стал «Автоматический аэроплан Хьюитта-Сперри», созданный в 1917 году. Правда, он не имел радиоуправления, для полета по заданному курсу его создатели настраивали гироскопы (на борту их было два). О том, как все это работало, информации практически не сохранилось. Но зато есть фотография автоматического аэроплана.

Первым боевым дроном стала «воздушная торпеда Кеттеринга», разработанная во время Первой мировой войны.

Говоря о дронах, не стоит забывать о квадрокоптерах, которые тоже далеко не новинка. Первые прототипы (правда, пилотируемые) были разработаны еще в 20-х годах прошлого века. Над созданием устройств такого типа работали сразу два человека. Первый — это конструктор Георгий Ботезат, живший в США и французский инженер Этьен Эмишен. Идея создания аппарата с четырьмя противопоставленными пропеллерами витала в воздухе, так что в том, что над ней независимо работало сразу два человека, нет ничего удивительного.

Коптеры того времени смогли поучаствовать лишь в тестовых полетах без дальнейшей практической реализации. Как оказалось, системы имеют три главных недостатка:
очень сложная трансмиссия, которая должна передавать крутящий момент с двигателя сразу на все роторы. Она работала, но часто ломалась.

Аппараты никак не были стабилизированы в воздухе, поэтому малейшее дуновение ветерка могло вывести летательный аппарат из строя.

Слишком большое число пропеллеров (Эмишен предложил восемь), плюс недостаточная маневренность. Так, коптер Георгия Ботезата мог более-менее нормально передвигаться только при наличии ветра определенного направления и силы.

В 30-х годах прошлого века серийно производился дрон DH.82B Queen Bee. Он представлял собой биплан, разработанный на основе двух летательных аппаратов — DH.60 Moth и DH.82 Tiger Moth. В качестве управляющей аппаратуры служил передатчик на вакуумных электронных лампах и электромеханических реле. Этот дрон был военным, но использовался не в боях, а в учениях — летчики отрабатывали на них приемы воздушного боя.

Немецкие самолеты-снаряды вроде «Фау-1» тоже являются дронами, их относительная успешность дала толчок развития не только ракетной техники, но и автономных летательных аппаратов.

Далее дроны применялись, в основном, военными. Среди прочих моделей стоит указать самолет-разведчик Ryan Model 147E, разработанный в США и применявшийся во Вьетнаме, советские дроны Ту-123, Ту-141 и Ту-143. Все это — крупногабаритные летательные аппараты, размеры которых примерно такие же, как и у самолетов с сопоставимой функциональностью.


Самолет-разведчик Tу-143

В 1982 году вступили в дело радиоуправляемые дроны, разработанные израильтянами. Они использовались в ходе Ливанской войны. Чаще всего применялись IAI Scout и Tadiran Mastiff. Их разработали «с нуля», это уже не были переделанные под автономный полет самолеты. Размах их крыльев составлял не более пяти метров, а вес — около 100 кг. Снизить размеры беспилотников удалось благодаря появлению и развитию полупроводниковой электроники, что привело к миниатюризации как бытовой, так и военной техники.

Ну а потом другие страны, включая США, стали производить сверхсовременные военные дроны вроде MQ-1B Predator и MQ-9 Reaper, способные передавать данные наблюдения в режиме реального времени. Некоторые модели таких дронов умеют и стрелять по цели, причем ракетами.

Читать еще:  Через сколько менять масло в двигателе ниссан примера

Примерно со второй половины 20 века активно стало развиваться и такое направление, как бытовые радиоуправляемые дроны. Изначально это были сплошь DIY-модели, которые представляли собой имитацию самолетов. Но затем бизнес, видя востребованность радиоуправляемых летательных аппаратов, взял инициативу в свои руки.

Появление современных невоенных дронов

Специалисты считают, что эпоха современных невоенных дронов началась в 2006 году. Именно в этом году Федеральная авиационная администрация США одобрила полеты небольших пользовательских беспилотников. Распространение получили все же не бытовые дроны для развлечения, а летательные аппараты для научных задач и промышленности.

Так, правительственные организации отслеживали при помощи таких систем распространение пожаров, изучали ситуацию в эпицентре катастроф (землетрясения, наводнения и т.п.). Коммерческие компании изучали состояние нефтепроводов, посевов и морских угодий (наблюдение за перемещениями косяков рыбы). Использовались (и используются) дроны на стройке, в геодезии и других сферах.

С течением времени все большую популярность стали получать пользовательские дроны, которые служат развлечением для любителей полетов. С самого начала рынок радиоуправляемых дронов разделился на два направления:

  • полноценные летательные аппараты, разрабатываемые «под ключ» компаниями;
  • компоненты (электроника, электромоторы и т.п.), которые позволяют создавать DIY-системы, полностью кастомные беспилотники.

Среди компаний, чья продукция стала популярной в первом случае, можно выделить Parrot, Gaui, DJI, Xaircraft, GoPro и другие. Во втором направлении популярна продукция MultiWii, KaptainKuk, ArduCopter. Любители DIY активно используют платы Arduino, Raspberry Pi и др.

После того, как в дронах появились камеры, передающие видеопоток прямо в телефон, видео-очки или ноутбук, популярность персональных БПЛА взлетела до небес. На Хабре опубликована масса материалов о персональных дронах — самых разных моделях.

Этика и безопасность как часть истории

Появление камер и персональных дронов, которые способны отдаляться от оператора на многие километры, подняло ряд вопросов об этической стороне работы с «домашними» БПЛА. Ведь любой желающий теперь мог заглянуть в окно соседа, или окно соседней компании, направляя аудио- и видеопоток прямо на свой телефон или компьютер. Стало известно о большом количестве злоупотреблений, когда владельцы дронов снимали происходящее в частных домах, офисах коммерческих и правительственных организаций.

Дроны падали на головы зрителям на спортивных стадионах, создавали угрозу пассажирским самолетам и промышленным объектам. Дрон — практически идеальный инструмент для любителя подглядывать, шпиона (коммерческого или государственного), анархиста и т.п.

В итоге во многих странах законодатели стали спешно принимать новые законы, регулирующие продажи и эксплуатацию дронов. В каждой стране свои законы, но в большинстве случаев владельцам дронов запрещается снимать людей без явного их согласия, БПЛА нельзя использовать рядом с аэропортами, вокзалами, объектами военного и промышленного значения. В большинстве случаев дрон не может взлететь на высоту более 150 метров, производители устанавливают ограничения как на расстояния, преодолеваемые дроном, так и на максимальную скорость.

В России получение разрешение на съемку с мультикоптера обязательно. При нарушении правила на виновника может быть наложен штраф в размере 3–50 тыс. рублей. Да и для получения разрешения на полеты необходимо получать разрешение. Для этого требуется:

  • документ, удостоверяющий летную годность,
  • доступ к эксплуатации ВП,
  • удостоверение правомерности управления БПЛА.

Пилотирование дронов в РФ регулируется такими документами:

  • воздушным кодексом Российской Федерации,
  • УК, статья 271.1 ФЗ,
  • АКРФ, статья 11.4 («Нарушение правил эксплуатации российского воздушного пространства»),
  • правилами эксплуатации воздушного пространства РФ федерального уровня.

В России разрешены такие модели БПЛА:
Syma,

  • Gopro Karma,
  • Yuneec,
  • DJI (Inspire, Mavic, Phantom 2,3,4),
  • похожие по габаритам и функциональности устройства других производителей.

Что дальше?

Будущее дронов не ограничено лишь персональными моделями. После того, как стали популярны мультикоптеры, их возможности активно изучаются бизнесом:

  • использование на промышленных объектах (безопасность, проверка состояния различных агрегатов и трубопроводов),
  • использование в сельском хозяйстве,
  • доставка грузов,
  • доставка людей.

Коптеры применяют и в медицине, например, для быстрой доставки необходимых медикаментов. На днях компания UPS объявила о запуске службы доставки медикаментов и образцов анализов при помощи дронов. Правда, пока что сервис работает лишь в одном городе США — Роли (Северная Каролина). Дроны будут обеспечивать доставку по определенному маршруту между больницами и медицинскими центрами WakeMed.

Доставку грузов при помощи дронов опробовала компания DHL еще в 2013 году, сейчас эта практика постепенно получает все более широкое распространение.

Не отстает от DHL и Amazon — в том же 2013 году компания анонсировала сервис Prime Air (он работает в ограниченном количестве регионов), который позиционируется как самый быстрый способ доставки покупок. С его помощью покупки доставляются в течении получаса, это минимум в четыре раза быстрее самого быстрого наземного сервиса Amazon Prime Now.

В России в свое время тестировали сервис доставки грузов коптерами Коптер-Экспресс. 21 июня 2014 года «Додо Пицца» в рекламных целях начала доставлять пиццу дронами, причем доставили всего шесть коробок. После этого чиновники решили оштрафовать создателя компании, поставляющей дроны на 50 тысяч рублей. Но хотя штраф потом отменили, доставка грузов дронами в РФ особого распространения не получила.

Читать еще:  Что такое роторный двигатель на mazda rx 8

Доставляют (вернее, планируют доставлять) при помощи дронов и людей. Так, некоторые компании, включая Uber и Lyft, разрабатывают аэротакси. Аналогичные работы ведут и другие компании, включая стартап из Саудовской Аравии.

Технологии ИИ постепенно развиваются, а емкости батарей растут, поэтому нет сомнений, что дроны станут умнее, маневреннее и функциональнее. Они станут неотъемлемой частью многих сфер нашей жизни: работы и учебы, включая транспорт, исследования, доставку грузов и все прочее, о чем я говорил выше.

Какие бывают БПЛА

Беспилотные летательные аппараты создаются для решения задач в разных сферах человеческой деятельности. Отсутствие требований со стороны авиационных чиновников к оснащению, конфигурации и компонентам беспилотников дает свободу фантазии производителям. Поэтому классифицировать устройства, различающиеся габаритами, назначением, дальностью полетов, уровнем автономности и другими характеристиками, весьма сложно.

Условно все БПЛА делятся на 3 группы:

  1. Неуправляемые: легкие и бюджетные, простые в эксплуатации модели, не требующие обустроенной поверхности для приземления. Человек участвует только при вводе параметров полета и запуске.
  2. Дистанционно управляемые: для них возможна корректировка траектории полета с земли.
  3. Автоматические: выполняют миссию автономно, по предполетным параметрам, введенным оператором в стационарный компьютерный комплекс, находящийся на земле.

Огонь по ушам!

ПуВРД не обязательно быть двигателем. Он может быть, например, эффективным генератором тепла – «Эниксу» приходилось строить по заказу нефтяников установку для подогрева воды, закачиваемой в нефтяную скважину. Могут найтись и более экзотические применения. «Например, двигатель, работающий на частоте 7 Гц, – рассуждает Валерий Побежимов, – при определенной мощности генерируемой звуковой волны мог бы выступать в роли своего рода акустического оружия: такой инфразвук гибелен для человека. С другой стороны, высказывались предложения построить ПуВРД со сверхвысокой частотой пульсации (с помощью электрического зажигания) – например, 20 000 Гц. Для человеческого слуха он работал бы бесшумно, но мог бы в теории развивать намного более мощную тягу. Однако для практического воплощения таких идей нужны серьезные дополнительные вложения».

Сейчас же применение ПуВРД представляется наиболее целесообразным именно для летающих мишеней. Главный фактор – невысокая стоимость силовой установки по сравнению с ТРД. Мишень рассчитана максимум на 10 пусков, но, разумеется, ее век может быть и короче, если она будет сбита. Для такого по сути расходного материала дорогой двигатель – большая роскошь. Мишени E95 и представленная недавно E08M (на сдвоенном ПуВРД) запускаются с катапульты, развивают скорость до 500 км/ч, действуют на высотах от 100 до 2000 м. В ходе полета (как в ручном режиме управления, так и в автономном) они способны осуществлять довороты и развороты, пикировать с углом наклона траектории до 30 градусов, выполнять фигуры «горка» и «змейка».

Сегодня на территории, занимаемой компанией «Эникс», сосредоточены как конструкторские, так и производственные подразделения. Тут делают двигатели и выполняют окончательную сборку мишеней. Здесь же в небольшом здании проходят испытания перспективных моделей и готовых серийных двигателей. Двигатель запускается в специальном помещении, отделенном от комнаты с управляющей аппаратурой стеной с окном из толстого стекла. И все равно приходится надеть наушники. Запущенный ПуВРД быстро раскаляется и издает свой фирменный низкий и очень громкий рокот. Звук легко проникает и в наушники, а без них этот рев можно слушать ну очень недолго!

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.

Читать еще:  406 двигатель инжектор горит лампочка давления масла

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.

[править] Израиль

Потребность в БПЛА у Армии обороны Израиля возникла в ходе «Войны на истощение» 1969—1970 годов. В этот период не было активных боевых действий. происходила артиллерийская и ракетная дуэль между силами Израиля и силами арабских стран. В этих условиях была весьма актуальной информация о месторасположении вражеских военных объектов, прикрытых ПВО. Традиционное применение авиации показала высокую стоимость такой разведи и весьма низкую эффективность. В связи с этим были использованы крайние меры — инициативная группа офицеров провела эксперимент по установке фотооборудования на обыкновенный радиоуправляемые модели самолётов. Их применение имело большой успех, были получены ценные разведданные, однако в то время наиболее перспективными считались крупные реактивные БПЛА, ресурсов на производство которых Израиль не имел и собирался закупать их у США.

Однако, во время Ливанской войны малые пропеллерные БПЛА широко применялись АОИ, что позволило нанести существенный урон военным силам и в основном технике Ливии, которая поражалась с помощью точного целеуказания БПЛА ракетам. С этого момента АОИ стала принимать на вооружения в основном небольшие по размеру и малозаметные БПЛА. Исключением стал БПЛА «Эйтан», сопоставимый по своим размерам (длина, размах крыльев) с самолётом F 15. На 2012 год это — один из самых крупных БПЛА по своим линейным размерам (по размаху крыльев и взлётному весу и остальным характеристикам уступает аппарату RQ-4 Global Hawk), производится полностью в Израиле и из израильских компонентов. По заявлению представителей АОИ самолёт оснащён уникальной, не имеющей аналогов в мире аппаратурой для ведения разведки и боевых действий. Практический потолок по заявлениям АИО составляет 13 км, что делает его неуязвимым для комплекса ПВО С 300, стоящего на вооружении у некоторых арабских стран, что заведомо неверно, так как данный комплекс способен поражать цели на высоте до 25 км.

Израиль является одним из ведущих производителей БПЛА в мире, не только по количеству аппаратов, но и по качеству и тактико-техническим характеристикам производимых БПЛА.

Беспилотный летательный аппарат с турбореактивным двигателем, характеризующийся тем, что состоит из корпуса с крылом и оперением, основного топливного бака с системой топливной и системой наддува, ТРД, размещенного снаружи корпуса, дополнительного подвесного сбрасываемого топливного бака с аэродинамическими поверхностями, узлами крепления и разделения с корпусом. Дополнительный подвесной сбрасываемый топливный бак имеет покрытие из радиопоглощающего материала и состоит из двух отсеков, каждый из которых содержит систему топливную, общую систему наддува с узлами стыковки и расстыковки. Первый отсек расположен перед входным устройством ТРД и имеет воздухозаборное устройство, соединенное с входным устройством ТРД через уплотнение. Второй отсек расположен сзади ТРД и содержит канал с теплозащитным покрытием и соединен с соплом ТРД через уплотнение и устройство эжекции забортного воздуха. Изобретение направлено на снижение лобового аэродинамического сопротивления. 2 ил.

Беспилотный летательный аппарат с турбореактивным двигателем, характеризующийся тем, что состоит из корпуса с крылом оперением, основного топливного бака с системой топливной и системой наддува, турбореактивного двигателя, размещенного снаружи корпуса на пилоне, дополнительного подвесного сбрасываемого топливного бака, закрывающего турбореактивный двигатель и имеющего аэродинамические поверхности, узлы крепления и разделения с корпусом, дополнительный подвесной сбрасываемый топливный бак имеет покрытие из радиопоглощающего материала, состоит из двух отсеков, каждый из которых содержит систему топливную и систему наддува с узлами стыковки и расстыковки, при этом один отсек расположен перед турбореактивным двигателем и имеет воздухозаборное устройство, соединенное с входным устройством турбореактивного двигателя через уплотнение, а второй отсек расположен сзади турбореактивного двигателя и содержит канал с теплозащитным покрытием, соединенный с соплом турбореактивного двигателя через уплотнение и устройство эжекции забортного воздуха.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector