Типы беспилотных летательных аппаратов. Обзор.

Типы беспилотных летательных аппаратов. Обзор.

Использование и применение дронов в гражданской жизни с каждым годом растет. Во время глобальных режимов ограничения передвижения, использование дронов может стать альтернативой для некоторых служб доставки. Военное применение дронов уже стало настолько обычным, что разработка новых моделей военного назначения напоминает гонку вооружений в годы холодной войны, но теперь не в разработке ядерного оружия, а в конструировании беспилотного. Сейчас с помощью дронов проводится разведка, оценка загрязненности и радиоактивности воздуха, наносятся ракетные удары, производится охрана объектов, осуществляется доставка почты, посылок, активно думают об использовании дронов для доставки на место происшествия медицинских приборов и медикаментов, огнетушителей для тушения, и даже доставку боеприпасов. Современная фантазия по применению дронов не знает границ, от интерактивной игрушки до дрона - официанта или дрона – полицейского.

"Дрон" - это беспилотный летательный аппарат – БПЛА - летательный аппарат без пилота-человека на борту.

В этом обзоре рассмотрены различные типы беспилотных летательных аппаратов. Рассмотрены как модели, представленные на рынке, так и те которые являются просто концепциями, показывающими тенденции в развитие беспилотной техники. Особое внимание уделено беспилотной технике, используемой в армии США и в армии России.

По разнообразию конструкции существует 4 основных типа беспилотных летательных аппаратов:

  • Мультироторные – мультикоптерные дроны;
  • Беспилотник с неподвижным крылом;
  • Однороторный дрон – беспилотный вертолет;
  • Гибридные дроны.

Мультироторные – мультикоптерные дроны

Мультироторные дроны - наиболее распространенные типы дронов, которые используются как профессионалами, так и любителями. Такой дрон представляет собой летающую платформу с 3, 4, 6, 8, 12 бесколлекторными двигателями с пропеллерами. Так дрон с четырьмя моторами носит название – Квадракоптер, с шестью – Гексакоптер, с восемью – Октокоптер. В полете дрон держит горизонтальное положение относительно поверхности земли и может зависать над определенным местом, перемещаться влево, вправо, вперед, назад, вверх и вниз, а так же, поворачиваться вокруг своей оси. Все действия совершаются путем изменения тяги на каждом моторе.

Сегмент рынка таких устройств многообразен, это и многороторные дроны для профессионального использования, такие как аэрофотосъемка, цена которых может варьироваться от 500 до 3000 долларов США. Но есть много моделей для хобби, таких как любительские гонки на дронах или досуговые полеты, в диапазоне цен от 50 до 400 USD. Из всех типов дронов, мультикоптерные дроны являются самыми простыми в изготовлении и самыми дешевыми.

Преимущества: вертикальный взлет, возможность зависать над объектом.

Квадрокоптер DJI «Mavic Pro Platinum».
Квадрокоптер DJI «Mavic Pro Platinum».

Так же, многороторные дроны очень дешевы, так любой человек с зарплатой может купить приличный квадрокоптер. Управление полетом, к примеру, на квадрокоптере, не требует специальной подготовки. Вы просто берете его на открытую площадку и управляете его полетом, осваивая руководство и управление квадрокоптером прямо на ходу.

Гексакоптер «Yuneec Typhoon H Professional»
Гексакоптер «Yuneec Typhoon H Professional»


Октокоптер DJI «Agras MG-1P»
Октокоптер DJI «Agras MG-1P»

Хотя мультикоптерные дроны просты в изготовлении и относительно дешевы, они имеют много недостатков. Основные из них - это ограниченное время полета, ограниченная грузоподъёмность и небольшая скорость. Они не подходят для крупномасштабных проектов, таких как аэрофотосъемка больших площадей. Основная проблема мультикоптеров заключается в том, что им приходится тратить огромную часть своей энергии на борьбу с гравитацией и стабилизацию аппарата в воздухе. В настоящее время большинство многороторных беспилотных летательных аппаратов способны летать всего 20 - 30 минут с минимальной полезной нагрузкой, такой как видеокамера.

Беспилотники с неподвижным крылом

Беспилотные летательные аппараты с неподвижным крылом полностью отличаются по конструкции от аппаратов с несколькими роторами. Для полета, и создания подъемной силы они используют "крыло", как его используют обычные самолеты. Эти беспилотники не могут зависать на месте в воздухе, борясь с гравитацией. Вместо этого они могут двигаться вперед по заданному курсу идо тех пор, пока позволяет их источник энергии.

Беспилотник с неподвижным крылом.
Беспилотник с неподвижным крылом.


Беспилотник с неподвижным крылом «Phoenix 2» компании Sentera
Беспилотник с неподвижным крылом «Phoenix 2» компании Sentera

Большинство беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом имеют среднее время полета в пару часов. Дроны с газовым двигателем могут летать до 16 часов и выше. Благодаря более высокому времени полета и топливной экономичности беспилотные летательные аппараты с неподвижным крылом идеально подходят для дальних операций (будь то картографирование или наблюдение). Но они не могут быть использованы для аэрофотосъемки, где беспилотник должен оставаться неподвижным в воздухе в течение определенного периода времени.

Беспилотник с неподвижным крылом компании FeiyuTech
Беспилотник с неподвижным крылом компании FeiyuTech

Другими недостатками беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом являются более высокие затраты на обучение персонала навыкам управления, необходимым для полета. Не так-то просто поднять в воздух беспилотник с неподвижным крылом. Чтобы запустить и поднять беспилотник с неподвижным крылом в воздух, требуется либо специальная "взлетная полоса", либо пусковая установка в виде катапульты. Чтобы благополучно посадить аппарат обратно на землю, также потребуется взлетно-посадочная полоса, парашют или сеть.

Однороторный дрон – беспилотный вертолет

Однороторные дроны очень похожи по конструкции и на настоящие вертолеты. В отличие от многороторного дрона, у одноготорного дрона есть один большой ведущий винт плюс небольшой по размеру винт на хвосте, чтобы контролировать курс. Однороторные дроны гораздо эффективнее, чем многороторные версии. Они имеют более высокое время полета и могут даже приводиться в действие двигателями внутреннего сгорания.

Однороторный дрон
Однороторный дрон

В аэродинамике, чем меньше число винтов, тем меньше общее вращение объекта. И это главная причина, почему квадрокоптеры (4 винта) более стабильны, чем октоптеры (8 винтов). В этом смысле однороторные дроны гораздо эффективнее многороторных дронов.

Беспилотный вертолет компании Airbus VSR700 с дизельным двигателем
Беспилотный вертолет компании Airbus VSR700 с дизельным двигателем

Но есть и недостатки у однороторных дронов. Эти машины из-за более сложной конструкции имеют высокую стоимость и эксплуатационные затраты. Также они требуют специальной подготовки персонала для управления. Большие размеры лопастей несущего винта представляют опасность. Были зафиксированы несчастные случаи нанесения смертельных травм винтом радиоуправляемого вертолета. К примеру, многороторные дроны, ещё никогда не участвовали в смертельных авариях, хотя шрам на теле человека от винта многороторного дрона получить вполне вероятно.

Беспилотный вертолет компании Veronte Helicopter
Беспилотный вертолет компании Veronte Helicopter

Гибридные дроны

Гибридные версии сочетают в себе преимущества моделей с неподвижным крылом, такие как - более высокое время полета, с преимуществами моделей на основе винтов – возможность пареня. Гибридные конструкции летательных аппаратов проектировались с 1960-х годов, но не имели особого успеха. Однако с появлением датчиков нового поколения (гироскопов и акселерометров) гибридность конструкции получила новую жизнь и направление развития.

Пример гибрида. Квадрокоптер «Vtol» с неподвижным крылом
Пример гибрида. Квадрокоптер «Vtol» с неподвижным крылом


Пример проектируемого гибрида. БПЛА «X PlusOne»
Пример проектируемого гибрида. БПЛА «X PlusOne»

Разрабатываемый компанией Airbus гибридный беспилотник «Zelator-28» может использоваться для доставки грузов и выполнения разнообразных миссий. Для вертикального маневрирования дрон использует четыре Т-образных двигателя U11s с максимальной тягой 7,5 кг. А для горизонтального перемещения мощный Т-образный двигатель U12 21×33 с пропеллерной системой с максимальной тягой 11 кг.

Пример проектируемого гибрида. БПЛА Airbus «Zelator-28»
Пример проектируемого гибрида. БПЛА Airbus «Zelator-28»

Беспилотники армии США

Одним из основных поставщиков БПЛА, как гражданского, так и военного назначения для США является компания AeroVironment. Семейство БПЛА включает модели Wasp («Оса»), Raven («Ворон») и Puma («Пума») в весовом диапазоне от 5,5 до 6,5 килограмма. Все аппараты в полевых условиях переносятся в рюкзаке, собираются за считаные минуты и запускаются с рук.

БПЛА Wasp III («Оса») — имеет размах крыльев 73,5 см, весит 454 г и несет электро-оптические цветные камеры, направленные вперёд и в стороны плюс дополнительную модульную нагрузку оптических или инфракрасных сенсоров. Имеет дальностью действия до 5 км от передатчика и максимальное время нахождения в воздухе до 45 минут.

БПЛА Wasp III («Оса»)
БПЛА Wasp III («Оса»)

Лётно-технические характеристики БПЛА RQ-11 Raven («Ворон»)

  • Размах крыла — 1,5 м
  • Вес — 1.7 кг
  • Скорость — 95 км / ч
  • Потолок — 5000 м
  • Радиус действия — 10 км
  • Тип двигателя — электрический
  • Длина — 96 см.
  • Продолжительность — полёта 45.. 60 мин.

БПЛА Raven («Ворон»)
БПЛА Raven («Ворон»)


БПЛА RQ-11 Raven («Ворон»)
БПЛА RQ-11 Raven («Ворон»)


БПЛА Puma («Пума»)
БПЛА Puma («Пума»)

БПЛА MQ-1 Predator («Хищник») и MQ-9 Reaper («Жнец») - американские многоцелевые тяжелые беспилотные летательные аппараты производства General Atomics Aeronautical Systems, дочерняя компания американской фирмы General Atomics. Аппараты состоят на вооружении ВВС США и армий стран НАТО. Активно применялись на территории Ирака и Афганистана, Сирии.

БПЛА MQ-1 Predator («Хищник»)
БПЛА MQ-1 Predator («Хищник»)

Лётно-технические характеристики БПЛА MQ-9 Reaper («Жнец»)

  • Потолок: 15 км
  • Автономность: 14 часов при полной загрузке
  • Дальность: 1900 км
  • Вместимость топлива: 1300 кг
  • Длина: 11 метров
  • Грузоподъёмность: 1700 кг
  • Вес: 2223 кг (пустой); 4760 кг (максимальный)
  • Размах крыла: 20 м
  • Максимальная скорость: 400 км/ч
  • Крейсерская скорость: 250 км/ч
  • Двигатель: Honeywell TP331-10 турбовинтовой, 670 кВт

БПЛА MQ-9 Reaper («Жнец»)
БПЛА MQ-9 Reaper («Жнец») БПЛА MQ-9 Reaper («Жнец»)

Конечно в военной технике много беспилотных аппаратов имеющих привычные для нас очертания авиационной техники. Так американский самолет X-47B – полноценный БПЛА.

X-47B — многоцелевой ударный БПЛА производства компании Northrop Grumman. Беспилотник способен совершать взлёт и посадку, а также выполнять некоторые задачи без вмешательства оператора, используя возможности бортового компьютера.

Характеристики:

  • Экипаж: нет
  • Длина: 11,63 м
  • Размах: 18,92 м
  • Высота: 3,10 м
  • Масса пустого самолета: 6350 кг
  • Максимальная взлетная масса: 20 215 кг
  • Масса полезной нагрузки 2000 кг
  • Двигатель: 1× Pratt & Whitney F100-220 турбореактивный
  • Тяга: 8074 кг (79,1 кН)
  • Максимальная скорость: «высокая дозвуковая» (990 км/ч)
  • Крейсерская скорость: 0,45 Маха (535 км/ч)
  • Дальность: 3900 км
  • Практический потолок: 12 190 м

БПЛА X-47B производит в полете дозаправку
БПЛА X-47B производит в полете дозаправку

Беспилотники армии России

Конечно самым известным беспилотником эпохи СССР является советский многоразовой орбитальный корабль-ракетоплан «Буран», совершивший беспилотный полет и посадку. Но этот беспилотник, давно затерялся во времени, и современное Российское авиастроение БПЛА ориентируется сейчас на передовой западный опыт.

Беспилотники всегда позиционировались как изделия двойного назначения, поэтому, в отсутствии российских производителей, особо серьезно стоит вопрос приобретения предприятиями нашей страны высокотехнологичных компонентов из западных стран, особенно в условиях постоянных санкций. Для решения вопроса вооружения армии современной техникой, в 2009 году Россия заключила с израильской компанией Israel Aerospace Industries (IAI) контракт на покупку беспилотных летательных аппаратов. А для уменьшения отставания в производстве беспилотной техники, в 2010 году российская компания «Оборонпром», входящая в состав госкорпорации «Ростехнологии», подписала с той же израильской компанией IAI контракт, по которому в России будет создано совместное предприятие по сборке беспилотных летательных аппаратов. По контракту израильская сторона поставляет комплектующие для сборки беспилотников и производит сервисное обслуживание изготовленных беспилотников. Стоимость контракта составила 400 миллионов долларов.

БПЛА «Форпост» аналог Израильского дрона Searcher
БПЛА «Форпост» аналог Израильского дрона Searcher

Но в стране производятся не только зарубежные аналоги. В середине 2012 года на предприятии «Специальный технологический центр» началось серийное производство комплекса воздушной разведки и наблюдения на беспилотном летательном аппарате «Орлан-10».

БПЛА «Орлан-10»
БПЛА «Орлан-10»

В Российской армии разнообразен ассортимент беспилотных аппаратов малого веса, применяемых для сбора разведывательных данных на местности.

Первенцем был БПЛА «Застава» – прототип БПЛА IAI Bird Eye 400 израильского производства – спроектированный на ОАО «Уральский завод гражданской авиации». Конструкция устройства была адаптирована под выполнение военных задач и оптимизирована в техническом плане, что обеспечило устройству высокие эксплуатационные характеристики. Но большую популярностью БПЛА «Застава» не получило, на сегодняшний день, используется лишь несколько единиц данной техники.

Силовую часть БПЛА «Застава» представляет электрический двигатель, который способен поддерживать полёт устройства до одного часа, при этом, максимальная скорость перемещения составляет 100 км\ч.

БПЛА «Застава»
БПЛА «Застава»

Российский многофункциональный БПЛА модели «Гранат-4» обладает компактной конструкцией фюзеляжа. При длине в 2 метра 60 сантиметров, размахе крыльев 3 метра 20 сантиметров, при массе в 30 килограмм, модель очень простота в эксплуатации.

Лётно-технические характеристики БПЛА «Гранат-4»

  • Длина: 2,6 м.;
  • Размах крыльев: 3,2 м.;
  • Высота: 0,45 м.;
  • Максимальная взлётная масса: 30 кг.;
  • Крейсерская скорость полёта: 90 км\ч.;
  • Максимальная скорость полёта: 140 км\ч.;
  • Максимальная дальность полёта: 100 км.;
  • Максимальная высота полёта: 4000 м.;
  • Тип авиадвигателя: поршневой;
  • Силовая установка: неизвестно;
  • Мощность: неизвестно.

БПЛА «Гранат-4»
БПЛА «Гранат-4»

С начала 2016 года отмечается использование в Сирии семидесяти российских беспилотных летательных аппаратов, в числе которых:

БПЛА «Форпост», БПЛА «Орлан» 10, БПЛА «Элерон-3», БПЛА «Пчела-1Т»,

БПЛА «Дозор-100», БПЛА «Орион».

Лётно-технические характеристики БПЛА «Дозор-100»

  • Размах крыла, м 5.40
  • Длина, м 3.00
  • Высота, м 1.10
  • Масса, кг
    • максимальная взлетная 95
    • топлива 24
  • Тип двигателя 1 ПД 3W210
  • Мощность, л.с. 1 х 21
  • Крейсерская скорость, км/ч 120-150
  • Практическая дальность, км 1200
  • Продолжительность полета, ч

БПЛА «Дозор-100», производства АО «Кронштадт»
БПЛА «Дозор-100», производства АО «Кронштадт»

Лётно-технические характеристики БПЛА «Орион»

  • Размах крыльев - 16 метров,
  • длина аппарата - 8 метров,
  • взлетная масса - 1000 кг,
  • максимальная масса полезной нагрузки - 200 кг,
  • продолжительность непрерывного полета - не менее 24 часов,
  • может подниматься на высоту 7500 метров.

БПЛА «Орион», производства АО «Кронштадт»
БПЛА «Орион», производства АО «Кронштадт»

«ВРТ-300» – российский многоцелевой беспилотный летательный аппарат двойного назначения, разработанный холдингом «Вертолёты России». Беспилотник первые был представлен на «МАКС-2017». Несмотря на высокотехнологичность этот летательный аппарат оказался недорогим. Планируется запуск серийного производства для активного применения дрона в гражданских сферах.

Лётно-технические характеристики БПЛА «ВРТ-300»

  • Длина: неизвестно;
  • Диаметр несущего винта: неизвестно;
  • Высота: неизвестно;
  • Максимальная взлётная масса: неизвестно;
  • Крейсерская скорость полёта: 120 км\ч.;
  • Максимальная скорость полёта: 180 км\ч.;
  • Максимальная дальность полёта: 150 км.;
  • Максимальная высота полёта: 2100 м.;
  • Тип авиадвигателя: поршневой;
  • Силовая установка: неизвестно;
  • Мощность: неизвестно.

БПЛА «ВРТ-300»
БПЛА «ВРТ-300»

Хотя по своим характеристикам некоторые БПЛА армии России уступают зарубежным аналогам. Развитие отрасли БПЛА в России идет нарастающими темпами. И есть уверенность, что в этой области, как в военной авиации, ракетостроении, танкостроении, Россия будет на первом месте.

Все фотографии к обзору взяты из открытых интернет-источников.

+7 (495)308-90-60

Введите числа с картинки:  



+7 (495) 308-90-60
Оставить заявку

Введите числа с картинки:  


+7 (495) 308-90-60

Введите числа с картинки: