Физические принципы беспилотных летательных аппаратов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 июня, печатный экземпляр отправим 3 июля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Иванова, О. М. Физические принципы беспилотных летательных аппаратов / О. М. Иванова, В. А. Логинов, Д. Ю. Цуркан. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 35 (430). — С. 9-12. — URL: https://moluch.ru/archive/430/94731/ (дата обращения: 16.06.2024).



Авторы предлагают к рассмотрению развитие беспилотных летательных аппаратов в России на основе традиционных законов физики.

Ключевые слова: физические закономерности, БПЛА.

С началом эпохи авиационных полётов общество столкнулось со значительными энергетическими затратами. Потенциал существующих батарей оказался недостаточным для обеспечения полётов самолётов и вертолётов электрической энергией. Это стало основанием появления дистанционно управляемых или полностью автономных воздушных компонентов. В результате был создан ряд беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

БПЛА представляет собой летательный безэкипажный аппарат, управление перемещением которого в воздушном пространстве происходит благодаря наличию компьютера и программного обеспечения.

На данный момент существует следующая классификация БПЛА.

1) По степени автономности: а) управление дистанционное или полностью автоматическое; б) апериодическая или постоянная подача команд.

2) По конструкции: а) мультимоторный БПЛА, который может покоиться в воздухе, совершать поступательное движение в любом заданном направлении с возможностью поворота вокруг своей оси; б) БПЛА самолётного типа, способный только к поступательному перемещению по заданному курсу; в) однороторный дрон, по конструкции аналогичный вертолёту и использующий ДВС; г) гибридный дрон, сочетающий особенности мультимоторного БПЛА и БПЛА с неподвижным крылом.

3) По назначению: а) разведка; б) нанесение ударов по целям разного базирования; в) перехват целей в воздухе; г) целеуказание; д) трансляция информации и прочее [1, 2].

4) По способу запуска: а) со стартовой катапульты с небольшой площадки. В этом случае необходимо учитывать начальные импульс и угол наклона траектории; б) с ВПП для БПЛА с неподвижным крылом самолётного типа. Подъёмная сила создается в первом случае за счёт подъема аппарата на высоту, во втором случае — при набегании потока воздуха на неподвижное крыло определённой формы [3, с.831].

Основой конструкции БПЛА является рама, выполненная из композиционных материалов, которые обеспечивают требуемую массу изделия.

На раме закреплен ряд комплектующих изделий:

1) полётный контролёр, включающий высотометр, гироскоп, акселерометр, оперативное запоминающее устройство;

2) двигатели и пропеллеры, обеспечивающие устойчивость в полёте;

3) источники электрической энергии (ДВС, аккумулятор).

Создание БПЛА строится на знании физических закономерностей механики, гидроаэродинамики, термодинамики, электромагнетизма, квантовой физики, квантовой оптики, а также наличия творческого и экономического потенциала внутри государства.

Базовые физические принципы необходимы для ряда работ:

1) минимизации размеров БПЛА на основе законов механики, гидродинамики, электродинамики;

2) по разработке конструкции БПЛА, позволявшей нести оборудование, бомбовую нагрузку (при необходимости), топливо. В установлении конструкции учитывается отсутствие физиологических ограничений на перегрузки при выполнении маневров;

3) по установлению времени полета, не ограниченного жизнеобеспечением пилота (от одного часа до нескольких лет) на основе законов механики, электромагнетизма;

4) по снижению требований к надёжности БПЛА, не связанного с прямой угрозой жизни человека, на основе законов механики;

5) по созданию фюзеляжа с хорошей обтекаемостью носовой части. Фюзеляж крупных БПЛА аналогичен самолётам и вертолётам, но в нем отсутствует кабина пилота;

6) по обеспечению простоты топливной системы (солнечные батареи, аккумуляторы, водородные топливные элементы и прочее). ДВС или воздушно-реактивные двигатели, работающие на законах термодинамики и механики, используют с целью увеличения запаса хода;

7) по поддержке хорошей связи и функционирования управляющей аппаратуры при полёте, использующей законы электродинамики;

8) по постановке пассивной и активной защиты;

9) по применению автоматизированных систем;

10) по обеспечению максимума боевой эффективности для ударных БПЛА, использующих законы классической механики.

На учениях «Восток-2022» были представлены отечественные БПЛА: «Иноходец», «Орлан-10», «Форпост», «Ласточка». МО РФ России оснастило БЛА «Орион» легкой многоцелевой управляемой ракетой, действие которой продемонстрировано в ходе специальной военной операции.

В арсенале ВС РФ есть роботы-разведчики и комплексы, способные блокировать диапазоны сотовых сетей условного противника в ближнем радиусе («Элерон-3», «Форпост»). Назначением «Элерон-3» является ведение воздушной фоторазведки объектов. «Форпост» аналогичен израильскому БПЛА IAI Searcher II.

В современной серии БПЛА заложена функция взаимодействия с самолётами и вертолётами:

1) БПЛА даёт целеуказания;

2) возможно осуществление дистанционного управления БПЛА с борта летательного аппарата.

В таблицах 1 и 2 приведены лётно-технические характеристики отечественных БПЛА разного назначения.

В таблице 1 приведены данные лётно-технических характеристик некоторых ударных БПЛА ВКС РФ.

Таблица 1

Лётно-технические характеристики некоторых ударных БПЛА ВКС РФ

Тип

Горизонтальная

скорость, км/ч

Время

пол ё та, ч

Дальность км

Боевая нагрузка, кг

Источник

Сириус

180

20

1000

300

[4]

Форпост-Р

200

16–18

500

100

[5]

Кронштадт

180

20

1000

300

[6]

XQ-58 Valkyrie

450

-

3941

1000

[6]

Гром

800

-

800

2000

[5, 5]

Как следует из таблицы 1, ударные БПЛА ВКС РФ различаются по величине горизонтальной скорости, расчётного времени и дальности полёта, а также боевой нагрузке. Ряд параметров является засекреченным на сегодняшний момент. Этот тип БПЛА не так развит, как в других странах, так как считалось, что в РФ очень хорошо развита авиация, способная нести управляемые и неуправляемые ракеты с разным типом боеголовок. Однако военная специальная операция показала необходимость БПЛА как важнейшей воздушной компоненты МО РФ.

Таблица 2

Сравнительные характеристики некоторых БПЛА ВКС РФ

БПЛА

Способ старта

Дальность

Назначение

Орлан-10

С катапульты

Средняя

Ведение воздушной оптико-электронной разведки, выдача данных для целеуказания ударным средствам; воздушная радиоразведка, воздушная радиотехническая разведка абонентских терминалов сотовой связи, блокировка сотовой связи стандарта GSM, искажение навигационного поля GPS

Элерон-3

С ручной

катапульты

Малая

Ведение воздушной фоторазведки, выдача данных для целеуказания ударным средствам, ретрансляция радиосигнала

Форпост-Р

С ВПП

Малая

Ведение воздушной разведки, выдача данных для целеуказания ударным средствам

Гранат-4

С катапульты

Малая

Ведение воздушной разведки с целью обнаружения станций сотовой связи

Сириус

С катапульты

Средняя

Ведение разведки, нанесение ударов

Как видно из таблицы 2, представленные БПЛА ВКС РФ отличаются назначением, максимальной дальностью полёта, учитывающей расход тепловой или электрической энергии, потенциалом управления движением.

В представленных типах БПЛА указаны два способа старта: с катапульты и ВПП. Первый вариант связан с расчётом баллистических характеристик. Баллистические характеристики — это данные, определяющие закономерности развития процесса выстрела и движения снаряда внутри ствола (масса снаряда, калибр оружия, длина ствола, максимальное давление) или на траектории (начальная скорость, углы бросания, вылета и прочее).

Второй тип старта предполагает наличия ВПП из-за размеров БПЛА.

Таким образом, в работе рассмотрен ряд БПЛА ВКС РФ, принципы действия которых построены на традиционных физических закономерностях. Показано, что каждый аппарат не может функционировать лишь на каком-то одном разделе физики. В работе проведён сравнительный анализ лётно-технических характеристик отечественных БПЛА военного назначения.

Литература:

  1. Авиация: Энциклопедия / гл. ред. Г. П. Свищев. М.: Большая Российская энциклопедия. — 1994. — 736 с.
  2. Сытин Л. Е. Самое современное оружие и боевая техника. М.: АСТ. — 2017. — 656 с.
  3. Турчанов А.М., Никитевич Н.В., Ромушкин А.Ю., Никушкин Н.В. Стартовое устройство запуска свободнолетающих моделей БПЛА// Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. — Т.1. — С.831-833.
  4. Новые ударные беспилотники «Иноходец-РУ» поступят в войска в 2023 году [Электронный ресурс]. URL: https://rg.ru/2021/08/26/reg-cfo/novye-udarnye-bespilotniki-inohodec-ru-postupiat-v-vojska-v-2023-godu.html
  5. Степанов А. «Гром» среди ясного неба. [Электронный ресурс]. URL: https://nvo.ng.ru/armament/2021–09–16/1_1158_thunder.html
  6. Гром (БПЛА) [Электронный ресурс]. URL: https//ru. wikipedia.org/iki wiki/Гром (БПЛА)
Основные термины (генерируются автоматически): РФ, выдача данных, электрическая энергия, GPS, боевая нагрузка, воздушная разведка, воздушная фоторазведка, неподвижное крыло, самолетный тип, сотовая связь.


Похожие статьи

Беспилотный вертолетный комплекс радиолокационно-оптического...

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат вертолетного типа, радиолокационная станция, воздушная разведка, оптико-электронная аппаратура.

Повышение маневренности и скоротечности ведения боевых операций определяет необходимость сокращения...

Войсковая ПВО: увеличение дальности обнаружения воздушных...

 В статье показано решение задачи повышения дальности обнаружения и уничтожения маловысотных средств воздушного нападения с использованием перспективного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа войсковой ПВО Сухопутных войск Вооруженных сил...

Применение БПЛА в войнах и вооружённых конфликтах.

В частности, для ведения радиотехнической разведки применялся БПЛА тип 147Е.

Также они применялись для разведки наземных объектов и постановки ложных воздушных целей [4].

Система ПВО Сирии в Ливане была разгромлена. Сирия потеряла 86 боевых самолетов и 18...

Традиционные физические закономерности как база развития...

Авторы предлагают к рассмотрению развитие самолётов в России на основе традиционных законов физики.

Для цивилизационного развития особенно ценными являются связь и взаимовлияние физики и техники. Тяга человечества к знаниям — это не самоцель.

Технический облик авиационного зенитного ракетного комплекса...

Библиографическое описание: Мосиенко, С. А. Технический облик авиационного зенитного ракетного комплекса на базе БпЛА вертолетного типа

Вместе с тем, оснащение современных и перспективных БпЛА самолетного типа (особенно оперативно-тактического и тактического...

Автономная система навигации и ориентирования беспилотных...

Системы для воздушных ударных, разведывательных и транспортных машин-роботов должны создаваться с учётом массы, габаритов

В системах управления, навигации и наведения наземных и воздушных роботов используются различные по конструкции и физическим...

Системы автоматического управления БПЛА | Статья в журнале...

В современной России существует как минимум 7 частных фирм, позиционирующих себя как производители БПЛА.

Как правило, основная задача, возлагаемая на комплексы БПЛА, – проведение разведки труднодоступных районов, в которых получение информации обычными...

Групповое применение разведывательных и ударных беспилотных...

Определены типы задач, которые могут выполняться группой воздушных роботов

Наиболее сложными для реализации задачами являются разведка и выполнение ударных функций.

Данный способ включает в себя три варианта управления группой воздушных роботов...

Принцип Бернулли. Почему самолеты летают? | Статья в журнале...

Надуваем два воздушных шарика до одинакового размера и привязываем к каждому нитку одинаковой длины.

Вывод: воздушная струя ударяется о шарик и не дает ему падать.

По закону Бернулли сверху крыла давление становится меньше и возникает подъемная сила.

Похожие статьи

Беспилотный вертолетный комплекс радиолокационно-оптического...

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат вертолетного типа, радиолокационная станция, воздушная разведка, оптико-электронная аппаратура.

Повышение маневренности и скоротечности ведения боевых операций определяет необходимость сокращения...

Войсковая ПВО: увеличение дальности обнаружения воздушных...

 В статье показано решение задачи повышения дальности обнаружения и уничтожения маловысотных средств воздушного нападения с использованием перспективного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа войсковой ПВО Сухопутных войск Вооруженных сил...

Применение БПЛА в войнах и вооружённых конфликтах.

В частности, для ведения радиотехнической разведки применялся БПЛА тип 147Е.

Также они применялись для разведки наземных объектов и постановки ложных воздушных целей [4].

Система ПВО Сирии в Ливане была разгромлена. Сирия потеряла 86 боевых самолетов и 18...

Традиционные физические закономерности как база развития...

Авторы предлагают к рассмотрению развитие самолётов в России на основе традиционных законов физики.

Для цивилизационного развития особенно ценными являются связь и взаимовлияние физики и техники. Тяга человечества к знаниям — это не самоцель.

Технический облик авиационного зенитного ракетного комплекса...

Библиографическое описание: Мосиенко, С. А. Технический облик авиационного зенитного ракетного комплекса на базе БпЛА вертолетного типа

Вместе с тем, оснащение современных и перспективных БпЛА самолетного типа (особенно оперативно-тактического и тактического...

Автономная система навигации и ориентирования беспилотных...

Системы для воздушных ударных, разведывательных и транспортных машин-роботов должны создаваться с учётом массы, габаритов

В системах управления, навигации и наведения наземных и воздушных роботов используются различные по конструкции и физическим...

Системы автоматического управления БПЛА | Статья в журнале...

В современной России существует как минимум 7 частных фирм, позиционирующих себя как производители БПЛА.

Как правило, основная задача, возлагаемая на комплексы БПЛА, – проведение разведки труднодоступных районов, в которых получение информации обычными...

Групповое применение разведывательных и ударных беспилотных...

Определены типы задач, которые могут выполняться группой воздушных роботов

Наиболее сложными для реализации задачами являются разведка и выполнение ударных функций.

Данный способ включает в себя три варианта управления группой воздушных роботов...

Принцип Бернулли. Почему самолеты летают? | Статья в журнале...

Надуваем два воздушных шарика до одинакового размера и привязываем к каждому нитку одинаковой длины.

Вывод: воздушная струя ударяется о шарик и не дает ему падать.

По закону Бернулли сверху крыла давление становится меньше и возникает подъемная сила.

Задать вопрос