Актуальность данной темы: рассмотреть и обсудить вопросы производства, применения и развития беспилотных летательных аппаратов, а также особенности развития беспилотной авиации в целом.
Предмет проектной работы: беспилотные летательные аппараты и их функции.
Цель исследовательской работы: рассмотреть функциональное предназначение беспилотных летательных аппаратов, а также факторы формирующие современное развитие беспилотной авиации в целом.
Задачи исследовательской работы: понять и проанализировать перспективы в развитии БПЛА, узнать преимущества, которые даёт использование беспилотных летательных аппаратов.
Методы исследования: наблюдения, сравнения.
Основные этапы работы, организация: проанализировали литературу по теме «Российские БПЛА на гражданской и военной службе». Далее составили план данной проектной работы, включили в неё самые важные на наш взгляд сведения, рассмотрели «историю и перспективы российской беспилотной авиации».
Мы выбрали тему «Российские БПЛА на гражданской и военной службе», потому что считаем, что при использовании и развитии БПЛА человек может быстро, своевременно, при ограниченном количестве затрат выполнять ту, или иную работу, и добиваться поставленных задач в реальном времени. Мы считаем, что это перспективное направление науки и техники, и она в ближайшем будущем будет всё больше и больше развиваться. Надеемся, что наша будущая профессия будет связана с разработкой и эксплуатацией эффективных беспилотных летательных аппаратов.
В современном мире всё больше развиваются технологии по беспилотным летательным аппаратам, которые с каждым годом открывают для себя различные задачи и функции. Одно из главных достоинств беспилотных летательных аппаратов — это отсутствие на борту человека, благодаря этому, независимо от сложности поставленной задачи, в связи с отсутствием пилота, жизни человека ни что не угрожает. В связи с тем, что на БПЛА нет человека, который весит в среднем 70–80 кг, можно взять на борт оборудование или вооружение такой же массы. Отпадает необходимость создания для пилота условий для пилотирования и эксплуатации летательных аппаратов, а также затраты на изготовление и эксплуатацию техники в десятки раз меньше, чем если бы летательный аппарат был бы пилотируемый. За счёт отсутствия человека на борту, БПЛА может быть очень компактный и оснащаться бесшумными двигателями, благодаря этому аппарат может быть невидим и неслышен с земли. БПЛА различаются по конструкции, назначению и множеству других параметров.
Исходя из вышеперечисленных факторов, мы считаем, что развитие беспилотных летательных аппаратов является перспективным направлением науки и техники.
Беспилотные летательные аппараты подразделяются:
- По типу управления: автономные, с дистанционным управлением оператора, комбинированные (способные продолжать запланированный полёт, посадку при потере связи с оператором)
- По дальности действия: малой, средней, большой дальности действия.
- По типу конструкции: самолетного типа, вертолетного типа, автожиры, каптеры и другие.
- По заметности для радаров: обычные, малозаметные(невидимки).
БПЛА (БЛА) —«беспилотные летательные аппараты». Широкое гражданское распространение эти устройства получили относительно недавно. Они используются во многих областях, включая военную, гражданскую и научную.
Можно выделить следующие области применения БПЛА:
- Военного предназначения;
- Поискового предназначения;
- Предназначенные для применения спец. служб;
- Применения БПЛА для нужд МЧС;
- Для применения в лесном хозяйстве;
- Для задач добычи нефти и газа, трубопроводного транспорта;
- В энергетике и связи;
- Для землеустройства и кадастра;
- В дорожном хозяйстве;
- В сельском хозяйстве;
- Для охраны окружающей среды;
- Для охранной деятельности.
Что умеют БПЛА?
– спасательные операции и скорая помощь
– транспорт грузов и людей
– исследования
– агродроны для сельского хозяйства
– военная служба
Дроны-спасатели (рисунок 1)
– Каждый год в России пропадает около 180 тысяч человек («ЛизаАлерт»). С 2018 года «ЛизаАлерт» использует дроны для поисков людей. Дроны могут быстро пролететь над большой площадью и обнаружить человека, который может быть невидимым с земли.
– Дроны могут летать на высоте до 500 метров, что позволяет им обходить препятствия на земле. Часто коптеры используют для поиска людей в экстремальных условиях, к примеру, в горах или на ледяных полях — где поисковой небезопасно находиться.
Рис. 1
Поисковый дрон (рисунок 2)
– Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета разработали дрон, способный найти потерявшегося человека по его крику.
– На дрон устанавливают акустическую систему с усилителями. Спасатели, находясь на связи с потерявшимся, запускают беспилотник с сиреной и тот сообщает, слышит ли он звук, усиливается он или, наоборот, стихает.
– Сирена помогает, если потерявшийся человек способен позвонить, но не может определить свое местоположение.
Рис. 2
Дрон-спасатель под землёй (рисунок 3)
Удивительное российское изобретение — беспилотник для поисково-спасательных операций, созданный компанией «Майнд». Эта российская компания занимается разработкой дронов с искусственным интеллектом. Их новейшее детище — беспилотник, способный ориентироваться без использования спутниковой навигации. Специальные камеры и программное обеспечение позволяют дрону «видеть» окружающее пространство и самостоятельно определять своё местоположение. Благодаря этому дрон может залетать в самые труднодоступные места — шахты, пещеры, ущелья и искать там людей, которые могли попасть в беду. Беспилотник способен нести до 4 кг груза — а значит — доставить пострадавшим воду, еду, теплые вещи, аптечку. При этом передвигается он со скоростью до 90 км/ч! Настоящая скорая-дрон-помощь!
Рис. 3
Морские спасатели (рисунок 4)
Применение дронов для различных спасательных операций может быть самое разное. Они могут доставить дефибриллятор или лекарственные препараты до больного, которому требуется немедленная помощь. На воде беспилотник может скинуть тонущему человеку спасательный круг. В 2021 году в Анапе дрон впервые спас тонущего человека, сбросив мужчине спасательный жилет! Молодой человек переоценил свои силы, заплыл слишком далеко в море и начал тонуть. Из-за большого расстояния его крики и сигналы о помощи не видели на берегу. Тонущего зафиксировали видеокамеры, и дежурившие спасатели направили к туристу летающий дрон. Беспилотник быстро добрался до места назначения и сбросил мужчине спасательный жилет, на котором тот смог продержаться до прибытия спасателей на катере. Сейчас на центральном пляже курорта работают три специально оборудованные беспилотниками спасательные вышки. В будущем их количество планируется увеличить. Произошедший инцидент стал первым случаем в России, когда дрон спас жизнь тонущему человеку!
Рис. 4
Скорая дронная помощь (рисунок 5)
– Всепогодный дрон Seadrone от российских разработчиков способен спасать людей в сложных условиях — при ветре на скорости до 8 м/c с порывами до 15 м/c, температура воздуха от минус 5 до 0 градусов, влажности от 80 % до 100 %, высоты волны в среднем от 1 до 2 м. С другой стороны, он и в жару работает — можно спокойно посыпать его песком, после чего он полетит дальше.
– А грузовой дрон «Эфко» может перевезти пациента на 20 км. Компания планирует запустить грузовые дроны в серийное производство и запустить Аэротакси.
Рис. 5
Это единственный в России гибридный герметичный морозоустойчивый БПЛА! Он может летать при температуре минус 30 градусов и даже в 50тиградусную жару! При этом он выдержит штормовой ветер в 15 метров в секунду и волны высотой до 2 метров ему не помеха для садки на воду. Летает 4 часа полета без подзарядки. Преодолевает за раз — 250 км.
Кстати, в 2021 году прошли испытания дрона совместно с «Газпром», который строил скважины в акватории Карского моря. Целью испытаний являлась проверка его работоспособности в условиях воздействия агрессивных факторов внешней среды. Испытания подтвердили, что наш беспилотник Seadrone ME пригоден для работы в условиях суровых северных широт, что делает возможным его промышленную эксплуатацию в Арктике, в том числе в условиях открытого моря и соляного тумана.
Мониторинг опасных участков (рисунок 6)
– Рудник «Скалистый» — один из крупнейших и самых перспективных проектов Российской компании «Норникель». Глубина рудника — 2 километра 56 метров!
– Дрон запускают под землю, чтобы узнать, какой путь проходит руда прежде, чем подняться на поверхность и вести мониторинг опасных участков.
Рис. 6
Агродроны (рисунок 7)
– Дроны могут использоваться для мониторинга и оценки урожайных полей.
– Выполнять аэрофотосъемку и создавать детальные карты, позволяющие специалистам получить информацию о состоянии посевов, обнаружить болезни или вредителей, чтобы оптимизировать использование удобрений и пестицидов, а также предотвращать потери урожая.
Рис. 7
Университет 2035 выпустил образовательный курс о применении агродронов. Специалисты компаний — показывают, как используют дроны в полевых условиях, какие лайфхаки есть у профессионалов и возможно ли проводить посев с помощью дрона.
Компания «Транспорт будущего» (рисунок 8)
– В 2023 году открыла завод по производству беспилотников для сельского хозяйства, мониторинга и доставки.
– Будет налажен выпуск 7 моделей дронов, а также ключевых комплектующих к ним. В 2024 году планируется произвести более 1,5 тыс. агродронов.
– Весной 2024 года дроны начнут работу по обработке полей в Самарской области.
Рис. 8
Вот ещё один российский герой — дрон-спасатель Hi-Fly от компании «Транспорт Будущего». Он может помочь с эвакуацией пострадавших в труднодоступных районах или оперативно доставить к пациенту бригаду врачей. А также быстро транспортировать раненых в больницу. Этот аппарат способен совершать автономные полёты на расстояние до 15 км, а его грузоподъёмность достигает 120 кг.
Кроме того, его можно использовать для доставки продуктов, медикаментов и других необходимых грузов. Компания «Транспорт Будущего» планирует наладить серийное производство таких дронов. А в перспективе — запустить и пассажирское аэротакси! (рисунок 9)
Уже разработана модель АЭРОТАКСИ S-700 TAXI. Летает на высоте 3500 м, может увезти 2–3 пассажиров общим весом до 200кг, развивает скорость до 100 км/ч.
Рис. 9
Дроны-клинеры: виды и возможности (рисунок 10)
– Мытье окон, фасадов, крыш и солнечных батарей, особенно на высотных зданиях — тяжелый и опасный труд. С помощью дронов можно сделать этот процесс безопаснее и эффективнее.
– Главной проблемой большинства дронов-клинеров пока является небольшой заряд аккумуляторной батареи. Но разработчики работают над решением этой проблемы.
– при помощи дронов очищают лэп от снега!
Рис. 10
Военная служба (рисунок 11)
– Существующий парк БПЛА в войсках применяется для наблюдения и ведения разведки — и армия активно пользуется этим.
– Свои разведывательные роты с беспилотниками созданы во всех крупных соединениях сухопутных, воздушно-десантных и других войск.
– Их задачей является сбор данных о противнике и обстановке в целом, целеуказание для различных огневых средств.
В военной области БПЛА используются для разведки, наблюдения, обнаружения целей и выполнения боевых задач без участия пилота.
Рис. 11
На данный момент подавляющее большинство армейских БПЛА относится к легкому классу; в основном это аппараты, предназначенные для ведения мониторинга и разведки. Так, наиболее массовым является комплекс «Орлан-10» с летательным аппаратом массой всего 14 кг, способный нести 5 кг полезной нагрузки.
Большое значение для войск имеют БПЛА серии «Элерон». Такие аппараты построены по схеме «летающее крыло» и имеют массу от 3,4 до 15 кг. Они способны находиться в воздухе в течение продолжительного времени и вести разведку, не привлекая внимания. Основным отечественным БПЛА среднего класса на данный момент является «Форпост». Эта машина имеет взлетный вес более 430 кг и несет средства разведки. (рисунок 12)
Рис. 12
Давайте подытожим о российских достижениях в сфере беспилотной авиации!
Во-первых, в нашей стране активно развивается отрасль по производству беспилотников — уже работают 98 компаний в этой области! 11 из них выпускают тяжелые БПЛА весом свыше 500 кг. (рисунок 13)
Во-вторых, государство всерьез занимается стратегическим планированием в сфере БПЛА — утверждена программа развития до 2030 года. Она предусматривает масштабное производство отечественных дронов, создание для них инфраструктуры и подготовку пилотов.
В-третьих, несмотря на частичные запреты, активность в отрасли дронов только растёт. И мы видим — российские инженеры разрабатывают по-настоящему уникальные беспилотные аппараты, способные решать важнейшие задачи!
Рис. 13
БПЛА являются перспективным направлением развития авиационной техники, и их использование может принести значительные преимущества в различных сферах деятельности.
Однако, для обеспечения безопасности при использовании БПЛА необходимо соблюдать определенные меры безопасности и правила эксплуатации. (рисунок 14)
Рис. 14
Исходя из вышесказанного очевидно, что БПЛА всё больше и больше используются в различных сферах жизнедеятельности человека. Это обусловлено как развитием техники и технологии, так и за счёт расширения сфер использования беспилотной летательной техники. Если несколько десятилетий назад БПЛА использовались только в военной сфере (по причине высокой стоимости, они были штучными), то сейчас их изготавливают промышленными партиями, и они могут оснащаться различным навесным оборудованием для использования различными организациями и службами. С непрерывным развитием технологий беспилотные летательный аппараты могут быть всё более компактными и одновременно более эффективными (имеющие улучшенные характеристики и свойства).
К этим нововведениям можно отнести: более компактная камера, имеющая более совершенные технологии, использование и применение литий-полимерных аккумуляторных батарей, в случае, когда необходимо нахождение БПЛА в воздухе продолжительное время начинают широко использоваться БПЛА с гибридными силовыми установками.
В состав гибридных силовых установок входят электромоторы и двигатели внутреннего сгорания разных конструкций и топлива.
Мы считаем, что в перспективе БПЛА могут использоваться в спортивной журналистике, в мониторинге удаленных, труднодоступных или опасных объектов с беспилотных летательных аппаратов, а также при наблюдении за ходом тех или иных работ.
Вывод: в ходе выполнения данной проектной работы мы описали предназначение беспилотных летательных аппаратов, их области применения, конструкцию, характеристики. Обозначили критерии, формирующие современное развитие БПЛА. Нами были представлены перспективы расширения беспилотной авиации. Мы уверенны, что у беспилотной летательной авиации как в РФ, так и во всём мире большие перспективы в развитии как конструирования, так и при производстве аппаратов. Считаем, что и государству, и частным компаниям необходимо вкладывать средства в развитие этого направления.
Я планирую после окончания школы получить образование в вузе, связанное с развитием и производством БПЛА и в дальнейшим посвятить этому свою жизнь.
Литература:
- Василин Н. Я.: «Беспилотные летательные аппараты».
- Тимоти У. Маклэйн и Рэндал У. Биард: «Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика».
- Итоги 2022 года для рынка беспилотной авиации. — Текст: электронный // Aeronext Авиация будущего: [сайт]. — URL: https://aeronext.aero/press_room/analytics/292234
- Российская беспилотная авиация. — Текст: электронный // «Арсенал Отечества» Информационно-аналитический журнал: [сайт]. — URL: https://arsenal-otechestva.ru/article/1619-rossijskaya-bespilotnaya-aviatsiya
