Развитие беспилотников и их применение. Области применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА): от военной сферы до гражданского использования

Как развивались беспилотные летательные аппараты с момента их создания. Где применяются БПЛА в военной сфере. Какие сферы гражданского применения беспилотников наиболее перспективны. Каковы основные тенденции развития индустрии БПЛА.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) прошли долгий путь развития от первых экспериментальных моделей до современных высокотехнологичных устройств, применяемых как в военной, так и в гражданской сфере. Рассмотрим основные этапы эволюции БПЛА и наиболее перспективные области их применения.

Ключевые этапы развития беспилотных летательных аппаратов

Развитие БПЛА можно разделить на несколько ключевых периодов:

• 1849 г. — первое применение беспилотного аэростата для бомбардировки Венеции австрийской армией
• 1898 г. — демонстрация Николой Теслой радиоуправляемой лодки, ставшей прообразом всех дистанционно управляемых устройств
• 1917-1920 гг. — создание первых «летающих бомб» на основе гироскопов
• 1935 г. — первый полет радиоуправляемого самолета-мишени Queen Bee
• 1940-е гг. — массовое боевое применение крылатых ракет Фау-1
• 1960-е гг. — начало использования разведывательных БПЛА в военных целях
• 2000-е гг. — бурное развитие гражданских БПЛА, в первую очередь мультикоптеров

Таким образом, изначально БПЛА развивались преимущественно как военные технологии. Гражданское применение беспилотников началось относительно недавно, но развивается очень динамично.

Применение БПЛА в военной сфере

Военное применение остается одной из ключевых сфер использования беспилотных летательных аппаратов. Основные задачи военных БПЛА:

• Разведка и наблюдение
• Целеуказание для нанесения ударов
• Непосредственное нанесение ударов
• Радиоэлектронная борьба
• Ретрансляция сигналов связи
• Доставка грузов

Современные военные конфликты демонстрируют возрастающую роль беспилотников. Так, в ходе боевых действий в Нагорном Карабахе в 2020 году азербайджанская армия активно и успешно применяла ударные БПЛА турецкого производства Bayraktar TB2.

Перспективные области гражданского применения БПЛА

Гражданский сектор становится все более значимым для индустрии беспилотных летательных аппаратов. Наиболее перспективные направления использования БПЛА:

Сельское хозяйство

Применение дронов в сельском хозяйстве позволяет:

• Проводить картографирование и мониторинг состояния посевов
• Вносить удобрения и средства защиты растений
• Оценивать качество почвы
• Отслеживать перемещение сельскохозяйственных животных

Использование БПЛА повышает эффективность сельхозработ и снижает затраты.

Логистика и доставка

Крупные логистические компании активно тестируют доставку грузов с помощью дронов. Например, Amazon разрабатывает сервис Prime Air для быстрой доставки небольших посылок беспилотниками. Основные преимущества:

• Скорость доставки
• Возможность обслуживания труднодоступных районов
• Снижение нагрузки на дорожную инфраструктуру

Мониторинг инфраструктуры

БПЛА эффективно применяются для инспекции:

• Линий электропередач
• Нефте- и газопроводов
• Железнодорожных путей
• Мостов и других инженерных сооружений

Это позволяет своевременно выявлять дефекты и предотвращать аварийные ситуации.

Тенденции развития индустрии БПЛА

Основные направления совершенствования беспилотных летательных аппаратов:

• Повышение автономности за счет развития систем искусственного интеллекта
• Увеличение продолжительности полета
• Миниатюризация
• Улучшение характеристик полезной нагрузки (камер, сенсоров и т.д.)
• Интеграция в единые системы управления воздушным движением

Ожидается, что в ближайшие годы рынок гражданских БПЛА будет расти опережающими темпами по сравнению с военным сегментом.

Правовое регулирование использования БПЛА

Широкое распространение беспилотников создает новые вызовы в сфере правового регулирования. Основные аспекты, требующие проработки:

• Обеспечение безопасности воздушного движения
• Защита частной жизни и персональных данных
• Предотвращение противоправного использования БПЛА
• Страхование ответственности владельцев беспилотников

Во многих странах уже приняты специальные законы, регулирующие использование БПЛА. Однако законодательство в этой сфере продолжает активно развиваться.

Экономические перспективы рынка БПЛА

Рынок беспилотных летательных аппаратов демонстрирует высокие темпы роста. По прогнозам аналитиков:

• К 2026 году глобальный рынок БПЛА достигнет $58,4 млрд
• Среднегодовой темп роста в 2021-2026 гг. составит 16,4%
• Наиболее быстро будет расти сегмент гражданских беспилотников

Основными драйверами роста станут снижение стоимости компонентов, совершенствование технологий и расширение сфер применения БПЛА.

Заключение

Беспилотные летательные аппараты прошли длинный путь развития от экспериментальных военных разработок до массовых гражданских устройств. Сегодня БПЛА находят применение в самых разных отраслях экономики — от сельского хозяйства до логистики. В ближайшие годы ожидается дальнейшее расширение сфер использования беспилотников и совершенствование их технических характеристик.

БПЛА: применение и развитие | Аналитический центр Катехон. Русский Имперский Ренессанс

Использование беспилотных летательных аппаратов стало повсеместным как в военной, так и в гражданской сфере

Беспилотный летательный аппарат (Unmanned Aerial Vehicle), представляет собой устройство, которое управляется с помощью аппаратуры дистанционного радиоуправления и собственного программного управления. Индустрия БПЛА – это развивающаяся высокотехнологичная отрасль, включающая множество областей: от исследований и разработок до производства, использования, управления и предоставления услуг. Верхней частью производственной цепочки являются в основном новые материалы, электронные компоненты, разработка программного обеспечения и т. д. Середина производственной цепочки включает производство, сборку и продажу и т. д., а нижняя часть производственной цепочки, помимо использования в военных целях, также включает в себя научные исследования, сельское хозяйство, электроэнергетику, транспорт, метеорологию и другие отрасли гражданской промышленности.

В последние годы мировая индустрия дронов стремительно развивается. США, Израиль и Китай являются крупнейшими производителями и продавцами дронов на мировом рынке, согласно данным New America.

Согласно исследованию Statista Research Department, ожидается, что китайский рынок дронов принесет самый высокий доход в мире в 2022 году и составит около 1,27 миллиарда долларов США. За ними следуют США и Франция с доходом в 1,24 миллиарда и 150 миллионов долларов США соответственно.

Топ-продавцы

США

Ведущим боевым беспилотником Америки является MQ-9 Reaper производства General Atomics, который ВВС США уже более десяти лет используют для поддержки операций по всему миру. После терактов 11 сентября США нанесли первые удары БПЛА, в рамках бурно развивающейся программы по их применению, с использованием MQ-1 Predator, которые ВВС использовали в боевых действиях в течение 21 года. 27 февраля 2017 года Министерство обороны объявило о снятии с вооружения беспилотника Predator, чтобы «идти в ногу с постоянно меняющейся боевой космической обстановкой». Америка продавала беспилотники только членам НАТО, но одобрила продажу в Индию в 2018 году.

Израиль

Израильский IAI Heron призван составить конкуренцию Reaper. Израиль является крупнейшим экспортером дронов в мире. Согласно базе данных, составленной Стокгольмским международным институтом исследования проблем мира (SIPRI), на Израиль приходилось 41% всех дронов, экспортированных в период с 2001 по 2011 год, хотя Израиль отказывается публиковать полный список стран, которым он продал боевое оружие. Неполный список получателей включает США, Великобританию, Канаду, Францию, Австралию, Германию, Испанию, Бразилию, Индию, Китай, Нидерланды, Азербайджан и Нигерию.

Китай

Китай является растущим экспортером дронов и заполнил пробелы на рынке своей более либеральной экспортной политикой. В 2015 году Пакистан, Ирак и Нигерия нанесли удары с использованием боевых беспилотников, поставленных Китаем или разработанных в сотрудничестве с ним.

Топ-покупатели

Индия

Согласно базе данных о поставках оружия SIPRI и Statista, Индия и Великобритания являются крупнейшими импортерами дронов в мире. Согласно отчету Business Insider, основанному на данных SIPRI, в период с 1985 по 2014 год на Индию приходилось 22,5% импорта дронов. В дополнение к импорту, Индия также имеет местные беспилотные боевые летательные аппараты (UCAV). 16 ноября 2016 года индийский дрон Rustom—II, вооруженный средневысотным и долговечным БПЛА, успешно завершил испытательный полет.

Соединенное Королевство

С 2010 по 2014 год Великобритания была крупнейшим импортером дронов, на долю которого пришлось 33,9% импорта за этот период. Соединенное Королевство производит малые беспилотники MALE и Watchkeeper, которые основаны на импортном беспилотнике Hermes 450 из Израиля.

Применение беспилотников в военной сфере

Военный конфликт в Нагорно-Карабахском регионе

27 сентября 2020 года вспыхнул военный конфликт между Арменией и Азербайджаном в Нагорно-Карабахском регионе, боевые действия продолжались почти два месяца, пока 9 ноября лидеры России, Азербайджана и Армении не подписали заявление и объявили о полном прекращении огня в Карабахе с 00:00 мск 10 ноября, что ознаменовало временное завершение конфликта.

В этой военной операции из-за относительно слабой военной мощи двух стран развитие авиации не завершено, и ни у одной из них не сформирована полноценная система воздушного боя, что затрудняет ведение воздушного противостояния в традиционном понимании. Таким образом, БПЛА стали для двух сторон мощным оружием в борьбе за господство в воздухе. Стоит отметить, что всего за несколько недель войны азербайджанские военные использовали особое преимущество беспилотников в наземных разведывательных ударах, в результате чего армянские военные потеряли более 100 танков. В качестве новой системы оружия с низкой стоимостью, легким распространением, низкими барьерами входа и асимметричными операциями БПЛА играют все более заметную роль в интервенциях Турции в Западной Азии и Северной Африке.

Турецкие беспилотники с выдающимися реальными боевыми характеристиками неоднократно участвовали в отечественных и зарубежных военных операциях. В 2021 году Турецкая компания Baykar Makina сообщил, что БПЛА Bayraktar TB2 совершил более 350 000 часов боевого налета. До 2018 года беспилотник этого типа в основном использовался для внутренних антитеррористических операций в Турции, эффективно борясь с внутренними террористическими силами. В 2019 году Турция предоставила Bayraktar TB2 ливийским вооруженным силам, уничтожив 23 комплекта ЗРК российского производства и большое количество наземной бронетехники. В марте 2020 года в Сирию были переброшены вооруженные беспилотники этого типа, уничтожившие 151 сирийский правительственный танк, более 100 бронемашин, 86 артиллерийских орудий, 8 вертолетов, 8 систем ПВО, большое количество боеприпасов и военных объектов – все эти действия предотвратили наступление сирийских правительственных войск. После начала военного конфликта в Нагорно-Карабахском регионе турецкие беспилотники в основном выполняли непосредственную авиационную поддержку, осуществляли тушение огня и наносили удары по стационарным точкам, уничтожив 106 армянских танков, 146 артиллерийских орудий, 62 системы залпового огня систем, 18 зенитно-ракетных комплексов, 7 радиолокационных установок и 161 другое транспортное средство, в результате чего был нанесен Армени ущерб более чем на 1 миллиард долларов.

После широкого применения беспилотников во время конфликта в Карабахе для малых и средних национальных армий и вооруженных сил племен, которые полагаются только на простую технику и танки для проведения операций, превосходство в воздухе и высокая рентабельность БПЛА отражают хрупкость традиционных механизированных сил. Усиление полевых возможностей ПВО и РЭБ, особенно выполнение противобеспилотных операций для БПЛА, приданных войскам, станет направлением развития малых и средних армий страны.

Специальная военная операция России на Украине

С момента начала российско-украинского военного конфликта 24 февраля 2022 года и Россия, и Украина широко использовали на поле боя БПЛА. Кроме того, США и другие страны НАТО постоянно оказывали Украине военную помощь, поставляя беспилотники. БПЛА на российско-украинском поле боя сыграли значительную роль в разведке и наблюдении, целеуказании, высокоточном нанесении ударов, радиоэлектронной борьбе, когнитивной войне и борьбе с общественным мнением.

Основным используемым Украинской армией беспилотником является Bayraktar TB2. В 2019 году Украина закупила 12 беспилотников этого типа, потом ВМС Украины заказали еще 5, которые были доставлены в 2020 году.

В этом конфликте между двумя странами Украина использовала Bayraktar TB2 для нанесения точных ударов по узлам материально-технического обеспечения, таким как российские топливозаправщики, наземные нефтетранспортные средства и машины снабжения боеприпасами, что стало эффективным сдерживающим фактором для врага. Из-за ограничений высоты полета и скорости БПЛА, количество украинских Bayraktar TB2, сбитых российской системой ПВО, достигло 35, что составляет более половины установленного количества. Это свидетельствует о том, что такие БПЛА по-прежнему сталкиваются с проблемами выживания в условиях использования передовой системы ПВО. По мере того, как Россия и Украина вступают в стадию уличных боев на Донбассе, предоставленные НАТО малые разведывательно-ударные БПЛА RQ-20 Puma AE и Switchblade-600 могут оказать мощную поддержку украинским сухопутным войскам. Сообщается, что украинская армия также использовала беспилотники этого типа для потопления нескольких российских кораблей у острова Змеиный в Черном море.

Будущая тенденция развития индустрии военных БПЛА

Сфера боевых БПЛА в целом представлена ​​«одной сверхдержавой и многими сильными державами», а азиатские страны обладают большим рыночным потенциалом. С точки зрения технологической эволюции военных БПЛА, динамика их изменения примерно отражена в следующих пяти аспектах[1].

1. Эволюция энергетических технологий БПЛА: большой коэффициент двухконтурности средней и малой тяги и турбовентиляторный двигатель малой основной машины будут в центре внимания развития силовой установки БПЛА в будущем; кроме того, проведение исследований по применению новых источников энергии, таких как солнечная энергия, топливные элементы и топливные системы на жидком водороде, может обеспечить более эффективные источники питания для БПЛА.
2. Эволюция технологии платформы БПЛА: высокоэффективная аэродинамическая технология, стелс-технология, аэроупругая технология, технология расчета аэродинамической нагрузки и технология структуры композитных материалов.
3. Эволюция технологии автономного управления: технология ситуационной осведомленности, технология планирования и координации, технология автономного принятия решений и технология выполнения задач.
4. Технология сетевой связи.
5. Многозадачная интеграция нагрузок: технология интеграции платформ/задач, технология мультиспектрального/гиперспектрального обнаружения, передовая технология радара с синтезированной апертурой, лидарная технология.

Текущая ситуация и тенденции развития индустрии гражданских БПЛА

В настоящее время разработка глобальных гражданских беспилотников все еще находится в зачаточном состоянии, и существует большой разрыв между спросом и размером рынка военных беспилотников. Сейчас гражданские пользователи беспилотных летательных аппаратов в основном сосредоточены в научно-исследовательских и государственных функциональных подразделениях. Нижняя часть производственной цепочки и долгосрочная стабильная группа коммерческих клиентов не полностью сформированы.

Но, по мере развития технологии БПЛА, страны проявляют большой интерес к гражданским БПЛА. В последние годы страны по всему миру приступили к разработке и производству многороторных малых БПЛА, особенно потребительских БПЛА с нагрузкой менее 10 кг в гражданской сфере. Китайская DJI, парижская Parrot, американская 3D Robotics и немецкая AscTec входят в четверку лучших компаний по производству квадрокоптеров.

В гражданской профессиональной сфере доля гражданских беспилотных летательных аппаратов, используемых для защиты сельскохозяйственных растений, проверки электроэнергии, проверки нефте- и газопроводов, оснащения полиции, проведения научных исследований и осуществления обнаружения, будет все больше и больше в будущем, особенно в сфере логистики, где существует большая возможность для развития.

В сфере гражданского потребления беспилотники будут все больше приближаться к широкой публике. С улучшением технических требований к фотографии и эстетических требований людей все больше и больше потребителей будут владеть многороторными небольшими гражданскими потребительскими дронами, в полной мере используя уникальную технологию аэрофотосъемки.

 

[1] 郑波，杨文仙.全球无人机产业发展现状与趋势[J].军民两用技术与产品，2014，（8）：8-11.

 

История и сферы применения — Документация Pioneer December update 2022

История развития беспилотных летательных аппаратов

До начала XXI века, БПЛА в основном представляли собой летательные аппараты самолетного типа и военного назначения. Это связано с тем, что электроника тех времен была достаточно дорогой и громоздкой. И обслуживание такой аппаратуры могли себе позволить в основном только военные. Любительский авиамоделизм был дорогостоящей экзотикой, а о квадрокоптере в 1990-х не могло идти и речи. Только с появлением доступных и достаточно быстродействующих микропроцессоров и миниатюрных датчиков на основе новых технологий, благодаря всему этому появились первые проекты автопилотов на их основе.

Благодаря этому стало возможно создание мультикоптеров, поскольку эти аппараты аэродинамически неустойчивы и требуют постоянной электронной стабилизации в полете. Развитие мультикоптеров в свою очередь стимулировало развитие полетных контроллеров и к началу 2010-х годов произошло массовое распространение беспилотников среди рядовых потребителей и все большому применению в гражданской сфере.

Первый в истории грузовой БПЛА

При ведении военных действий в труднодоступной местности возникла идея альтернативного способа доставки своеобразного «груза». Первая воздушная бомбардировка с применением беспилотных летательных аппаратов состоялась в 1849 году во время Революции 1848-1849 годов в Австрийской империи.

События происходили примерно через сто лет после первого полета воздушного шара братьев Монгольфьер в Венецианской Республике, которая была образована после восстания в Венеции против австрийского правления в марте 1848 года. Австрийцы в конце концов взяли город в осаду.

Причиной столь неординарной для своего тактики ведения боя, было вызвано географическим положением Венеции на островах внутри лагуны и невозможностью артиллерийских орудий тех лет поразить цель с противоположного берега. Идея об использовании аэростатах с подвешенными к ним гранатами (рисунок 1) пришла австрийскому артиллеристу Францу фон Ухатиусу.

Рисунок 1 — Схема аэростата-бомбардировщика [1]

Конструкция представляла собой аэростат, наполняемый горячим дымом. К нему подвешивалась граната осколочно-фугасного действия, с установленной на ней запальной трубкой и фитилем. Длина фитиля рассчитывалась таким образом, чтобы в заданной точке он пережег крепежную веревку и одновременно воспламенил прессованную пороховую мякоть в запальной трубке. После этого бомба падала вниз и через несколько секунд — взрывалась, а облегченный баллон взмывал в небеса. Диаметр шара составлял 6,9 м, а масса гранаты примерно 15 кг. [3]

Первые попытки были совершены 12 и 15 июня, результат был признан удовлетворительным и вдохновленный маршал Радецкий поддержал инициативу Ухатиуса и распорядился срочно начать массовое производство. К августу по различным оценкам было изготовлено около 200 штук, и 20 или 22 августа был совершен первый авианалет. Несмотря на то, что многие бомбы не сработали, на венецианцев это произвело большой психологический эффект и вскоре они прекратили сопротивление и сдали город.

На сегодняшний день грузовые аэростаты переживают «второе рождение» в сервисах грузоперевозок при помощи БПЛА, таких, как программа Amazon Prime Air (о ней будет рассказано в разделе Сферы применения беспилотных летательных аппаратов – Логистика).

Радиоуправляемая лодка Николы Теслы

Спустя полвека, в 1898 году в «Новом свете» на выставке изобретений в Мэдиссон Сквер Гарден в городе Нью-Йорк сербский ученый с мировым именем Никола Тесла представлял свой прототип всех будущих радиоуправляемых транспортных средств (рисунок 2).

Рисунок 2 – Никола Тесла представляет свой проект [4]

В большом бассейне плавал странного вида для тех лет кораблик с длинной металлической антенной посередине палубы. С помощь специального пульта ученый мог им управлять дистанционно без проводов, менять скорость передвижения, выполнять сложные маневры, мигать огоньками на борту судна. Команды передавались радиосигналами с пульта управления на приемную антенну на радиоуправляемом судне, после чего расшифровывались и уже тогда механика приходила в движение, выполняя указания Теслы, присланные с пульта. То есть, говоря современным языком, это была первая радиоуправляемая модель. [5]

«Devil automata» — автоматический дьявол, как Тесла называл это судно (рисунок 3), является примером развития радио и электричества и прародителем современного беспилотного транспорта. И что самое важное – управляемым, в отличие от предыдущего примера с беспилотным шаром-бомбардировщиком.

Рисунок 3 – схема из патента на Devil automata [6]

1903 — 1908 годы. От самолета до винтокрылого аппарата

Если до XX века полеты человек совершал на аппаратах легче воздуха, подобных дирижаблям и аэростатам, то начало нового столетия ознаменовало полеты на аппаратах тяжелее воздуха.

Пионеры пилотируемой авиации самолетного типа, братья Райт, 17 декабря 1903 года совершили 4 полета на самолете Flyer I по прямой с максимальной дальностью 260 метров и продолжительностью и 59 секунд. Полет осуществлялся при встречном ветре и с использованием катапультного устройства для пилота.

Следующая версия, Flyer II, преодолела 5 километров. Спустя два года, 5 октября 1905, самолет «Flyer III» (рисунок 4) покрывал уже 39 км.

Рисунок 4 – Flyer III конструкции братьев Райт [7]

Если самолет использует для создания подъемной силы крыло, то винтокрылые аппараты способны взлететь благодаря вращающемуся несущему винту. К главным преимуществам таких аппаратов относят: возможность зависать в воздухе и осуществлять вертикальный взлет и посадку.

Поэтому следующим шагом стал аппарат изобретателей французского происхождения братьев Бриге и Шарля Рише, построенный в 1907 г. Взлетная масса аппарата равнялась почти 600 кг, в конструкции было 4 винта диаметром по 4,1 метра. Назывался данный аппарат Gyroplane No. I (рисунок 5).

Рисунок 5 — Gyroplane No. I [8]

К сожалению, взлететь ему удалось всего лишь на 60 сантиметров (впоследствии – на 1,5 метра), и полет его был трудноуправляем. Тем не менее уже в 1908 году появился Gyroplane No.II (рисунок 6) по схеме биплан с винтами между крыльями, которому удалось совершить несколько полетов, прежде чем он разбился при жесткой посадке [9]. Схема гироплана (другие названия – гирокоптер, автожир) сейчас достаточно успешно используется в малой авиации как аналог небольшим пассажирским вертолетам. Подробнее об автожирах вы узнаете в разделе ??.

Рисунок 6 — Gyroplane No.II

Что интересно — впоследствии братья Бриге основали самолетостроительную компанию Breguet Aviation, которой суждено было проработать целых 60 лет и в 1971 году влиться в французский концерн Dassault, на счету которого, например, бизнес-джеты серии Falcon, многоцелевые истребители Rafale и Mirage, перспективные беспилотники nEUROn [8].

1917 – 1920 годы. Гирокомпас и умные летающие бомбы

К концу первой мировой авиация вошла в арсенал военных наравне с танками и артиллерией. В 1917 году доктор Питер Купер и Элмер Сперри изобрели автоматический гиростабилизатор (гирокомпас), который позволял самолету удерживать заданное направление полета. В результате удалось превратить учебный самолет Curtiss N-9 (рисунок 7) в первую беспилотную летающую бомбу.

Во время тестовых полетов самолет пролетел 50 миль с 300-ти фунтовым (136 килограмм) боеприпасом на борту, однако ему так и не довелось поучаствовать в боях.

Рисунок 7 – Curtiss N-9 [11]

Самолет управлялся с помощью двух механических гироскопов (рисунок 8): один стабилизировал бомбу в полете по углу крена, другой удерживал ее на заданном курсе. Для выхода на заданную высоту полета самолет был оснащен барометрическим альтиметром, который выставлялся на определенное фиксированное значение перед запуском. Сам самолет взлетал с катапульты или с корпуса движущегося автомобиля [11].

Рисунок 8 — авиационный гирокомпас конструкции Сперри [12]

В отличие от аппарата Сперри, «Жук» Кеттеринга, или воздушная торпеда Кеттеринга [13], разрабатывался не на основе какого-то конкретного самолета, а с нуля. Это делалось с целью упростить и облегчить конструкцию, избавив ее от элементов, необходимых для пилотируемого полета, а также подготовить аппарат к массовому производству, обеспечив его минимальную стоимость при изготовлении.

Сделанная из дерева и тканевого полотна «воздушная торпеда Кетеринга» (рисунок 9) представляла собой небольшой биплан, взлетающий с рельсовой катапульты, вооруженный бомбовой нагрузкой также в 300 фунтов, и предназначалась для бомбардировки городов и других больших объектов. Можно считать ее первым действующим прообразом современной крылатой ракеты.

Модификация состояла в том, что, в дополнение к гирокомпасу, на борту «торпеды» было установлено устройство, считающее количество оборотов винта и таким образом оценивающее оставшееся расстояние до цели. При достижении цели самолет сбрасывал крылья и превращался в пикирующую бомбу.

Рисунок 9– Воздушная торпеда («Жук» Кеттеринга) и ее конструктор Чарльз Кеттеринг [13]

1922 – 1942 годы. Первые пилотируемые вертолеты

Одним из первых стабильно летающих вертолетов, построенных по мультироторной схеме, принято считать разработку Георгия Ботезата (рисунок 10) — российского эмигранта, уехавшего в США после событий революции 1917 года. Первый полет его аппарата состоялся в 1922 году и разрабатывался по заказу военно-воздушных сил США.

Аппарат мог подняться на высоту до 5 метров. Для управления тягой и поворотом вокруг одной из осей (крен, тангаж, рыскание) использовалось два небольших винта с переменным шагом. Таким образом, всего получалось 6 винтов.

Рисунок 10– Вертолет Ботезата

К сожалению, как и у гироплана Бриге-Рише, конструкция Ботезата также оказалась сложной и громоздкой и не обеспечивала необходимой тяги для подъема полезного груза на нужную высоту.

Военные того времени решили прекратить финансирование проекта и отдать предпочтения автожирам, а сам Георгий Ботезат вернулся к тематике вертолетов только после 1936 года.

Но к этому времени его обошел другой эмигрировавший в США авиаконструктор российского происхождения Игорь Сикорский, создавший первый серийный вертолет Sikorsky R-4, который успешно взлетел в 1942 году. Одновинтовая схема вертолета Sikorsky R-4 (рисунок 11) стала классической и до сих пор используется на большинстве аппаратов данного типа.

Рисунок 11 – Вертолет Sikorsky R-4

1935 год. Первый радиоуправляемый «дрон» — беспилотный самолет-мишень

Боевая авиация успешно развивалась и начинала наносить все более чувствительный урон во время военных действий. Необходимо было найти способы увеличить эффективность основного средства противодействия самолетам – зенитной артиллерии.

Для тренировки расчетов зенитной артиллерии в Великобритании был создан и в 1935 году совершил свой первый полет радиоуправляемый самолет-мишень De Havilland DH82B Queen Bee «Королева пчел» [14] (рисунок 12), созданный на базе популярного учебно-тренировочного самолета Tiger Moth [15] Это был первый массовый полноразмерный радиоуправляемый самолет.

Рисунок 12 – Queen Bee в полете

Самолет имел две кабины: в передней мог при необходимости размещаться пилот, в задней находилась аппаратура радиоуправления с пневматической системой серводвигателей, подсоединенных к аэродинамическим рулям управления самолетом. Слева от двигателя находился четырехлопастной вентилятор, использующийся для обеспечения работы пневматической системы.

Всего было построено около 380 экземпляров данной модификации, а его основа Tiger Moth использовалась в Королевских ВВС до 1959 года.

Возможно, De Havilland Queen Bee не зря прозвали «матерью всех дронов» [16], так как многие современные дроны используют отработанные на ней технологии: взлет с катапульты, специальная раскраска управляющих поверхностей для определения ориентации самолета в воздухе, систему автоматической беспилотной посадки в случае потери радиосвязи.

Вторая мировая война и развитие систем телеуправления

Вторая мировая война запустила серьезную гонку вооружений. Одним из перспективных направлений были системы телеуправления, причем объектами такого управления могли становиться танки, самолеты-бомбардировщики (американский Interstate TDR-1, советские ТБ-1 и ТБ-3), планирующие управляемые бомбы (немецкие Henschel Hs 293 и Fritz-X) и прочие виды техники. Некоторые из образцов изготавливались относительно массово, и, хотя не внесли решающего вклада в войну, использовались как полноценное оружие.

Самым известным беспилотным агрегатом стала нацистская крылатая ракета Фау-1 (рисунок 13, 14), показавшая перспективу массового применения беспилотных летательных аппаратов в боевых действиях.

На начальном этапе Второй мировой войны авиапроизводитель Fieseler разработал Fieseler Fi-103, ставшую известной как Фау-1 (Vergeltungswaffe – оружие возмездия). Она является первой серийной крылатой ракетой, имевшей успешное боевое применение. Фау-1 была оснащена пульсирующим воздушно-реактивным двигателем, который позволял преодолевать расстояние в 250-400 км с бомбовой нагрузкой в 750-1000 кг.

Рисунок 13 – Фау-1

Ракета могла стартовать как с пусковой установки с земли, так и с самолета-носителя. Система управления ракетой представляла собой механический программируемый автопилот. Ориентация и стабилизация осуществлялась с помощью командных приборов на борту: главный 3-х осевой гироскоп, два вспомогательных 2-х осевых гироскопа, магнитный компас, барометр и другие. Дальность полета задавалась перед стартом. В полете лопастной анемометр (датчик скорости набегающего потока воздуха) скручивал этот счетчик до нуля, после чего пневматическая часть системы управления переводила руль высоты в режим пикирования, и ракета устремлялась вниз к цели.

Рисунок 14 – Конструкция Фау-1

Первое боевое применение «оружия возмездия» состоялось в 1944 году при бомбардировке Лондона. К 1945 году в направлении Лондона было запущено около 10 000 крылатых ракет. В реальности своей цели достигали немногие, однако эффект от применения нового оружия был поистине устрашающий. По некоторым оценкам, Фау-1 нанесла достаточно серьезный ущерб Великобритании, унеся жизни более 5000 человек.

После войны. Скоростные «внедорожные» разведчики

Во-второй половине XX века американские вооруженные силы активно вкладывали деньги в проекты, казавшимися им перспективными. Примером такого проекта можно назвать «летающий джип» Curtiss-Wright VZ-7 (рисунок 15), первый полет которого состоялся в 1958 году.

Армии США требовался малозаметный скоростной разведчик – «летающий внедорожник», который бы мог добраться в труднодоступные местности с минимальным риском обнаружить себя.

Аппарат, построенный по схеме квадрокоптера, мог разгоняться до 51 км/ч и подниматься на высоту в 60 м., а также перевозить одного пассажира или около 100 кг. груза. Управление осуществлялось изменением шага винтов и рулевой пластиной, расположенной в выхлопной струе двигателя сзади, что отличает его по типу управления от современных квадрокоптеров.

Всего было изготовлено два экземпляра, которые успешно прошли испытания, но не устроили заказчиков – военных, и проект был закрыт. Тем не менее, можно считать этот проект одним из предвестников современных аэротакси, с которыми мы познакомимся в разделе(добавить ссылку) ??.

Рисунок 15 – Curtiss-Wright VZ-7

Современные военные БПЛА

Современные военные БПЛА подразделяются на:

• разведывательные – производят разведку и целеуказание, а также могут являться ложными целями для систем противовоздушной обороны;
• ударные – несут на борту вооружение, способны вести огонь самостоятельно;
• многоцелевые.

Большая часть таких БПЛА – самолетного типа. Лишь в последнее время начали появляться отдельные образцы мультироторного типа.

В конце 1970 — начале 1980 годов израильские военно-воздушные силы создавали инновационные по тем временам аппараты, которые успешно вошли в состав воздушного флота многих стран, в том числе и США.

В 1978 году Israel Aircraft Industries разработали БПЛА Scout «разведчик» (рисунок 16) — поршневой самолет с 13-футовыми (около 4 метров) крыльями, изготовленными из стекловолокна. Его было достаточно сложно сбить благодаря небольшим размерам и малой радиолокационной заметности. Основная задача этого устройства — передавать оперативную информацию в реальном времени с обзорной 360^о телекамеры, установленной на борту.

В ходе Ливанской войны в 1982 году израильские военные задействовали большое количество таких БПЛА для операции по разгрому группировки сил и средств противовоздушной обороны Сирии. Это было первое массированное и успешное применение БПЛА в боевых условиях.

Рисунок 16 – IAI Scout

Scout и сейчас состоит на вооружении, несмотря на то что уже появились разведывательные БПЛА куда меньшего размера.

Среди вооруженных (ударных) БПЛА — известный MQ-1 Predator (рисунок 17), разработанный в США. Изначально, это был разведывательный БПЛА, на который после модернизации решили установить два ракеты класса «воздух-земля» для поражения различных наземных целей, будь то движущийся танк или подземный бункер.

При этом оператор БПЛА может находиться за многие тысячи километров от места полета аппарата (рисунок 18) – таковы возможности дальней радиосвязи военного беспилотника. На данный момент редкий военный конфликт обходится без участия MQ-1 Predator.

Рисунок 17 – MQ-1 Predator с ракетой HellFire

Рисунок 18 – современное рабочее место оператора боевого БПЛА

Основным вектором развития БПЛА в начале XXI века стало повышение автономности. А также, в зависимости от типа БПЛА, увеличение тяговооруженности, снижение радиолокационной заметности. Примером последних разработок является хорошо известный экспериментальный самолет Northrop Grumman X-47B (рисунок 19), обладающий высокой степенью автономности и способный совершать большинство действий без вмешательства оператора. К примеру, в 2013 году он совершил автоматическую посадку на палубу авианосца, а в апреле 2015 года стал первым БПЛА, который произвел дозаправку в воздухе [17]. К сожалению, проект сворачивается из-за чрезвычайно высокой стоимости.

Рисунок 19 – БПЛА X-47B на палубе авианосца

В России 3 августа 2019 года совершил первый 20-минутный полет тяжелый ударный БПЛА нового поколения С-70 «Охотник» разработки ОКБ Сухого (облет аэродрома на высоте 600 метров в полностью автономном режиме).

В сентябре 2019 года «Охотник» выполнил первый совместный полет с истребителем 5-го поколения Су-57 (рисунок 20) для отработки взаимодействия по расширению радиолокационного поля истребителя и целеуказанию для применения авиационных средств поражения [18].

Рисунок 20 – Совместный полет С-70 «Охотник» и истребителя Су-75

Вопросы для самопроверки

1. Какая страна первая применила беспилотные аэростаты в военных целях? Как они были устроены?
2. Как называется устройство, позволяющее автоматически стабилизировать полёт летательного аппарата? Что входит в его состав?
3. Где был построен первый серийный вертолёт? Кто являлся его главным конструктором?
4. Назовите модели современных БПЛА военного назначения? Какие у них бывают различия?
5. По каким причинам квадрокоптеры в современном виде, не появились раньше? Что этому мешало?

Материалы для самостоятельного изучения

Видеоролики от Никиты

О чем ролик. Скриншот. Ссылка

Список использованных источников

1. On This Day: Austria Drops Balloon Bombs on Venice (на английском языке) http://www.findingdulcinea.com/news/on-this-day/July-August-08/On-this-Day–Austria-Rains-Balloon-Bombs-on-Venice.html
2. The History Of Drones (Drone History Timeline From 1849 To 2019) (на английском языке) https://www.dronethusiast.com/history-of-drones/
3. 22 августа 1849 года состоялась первая в мире воздушная бомбардировка https://aftershock.news/?q=node/328911&full
4. Автоматичният дявол — радиоуправляемая лодка Николы Тесла (на болгарском языке) https://nauka.offnews.bg/news/Tehnologii_7/Avtomatichniiat-diavol_67896.html
5. Радиоуправляемая лодка Теслы https://wariwona.livejournal.com/77658.html
6. Nikola Tesla U.S. Patent 613,809 — Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles https://teslauniverse.com/nikola-tesla/patents/us-patent-613809-method-and-apparatus-controlling-mechanism-moving-vehicle-or
7. Wright Flyer III — статья в Википедии (на английском языке) https://en. wikipedia.org/wiki/Wright_Flyer_III
8. Нобелиат эпохи Возрождения https://polymus.ru/ru/news/blogs/channels/15386-nobelevskie-laureaty/129551/
9. Breguet-Richet Gyroplane No.2 http://www.aviastar.org/helicopters_eng/breguet_gyro2.php
10. Автожир — статья в Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/Автожир
11. Летающая бомба Сперри (Sperry Flying Bomb) — статья в Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/Sperry_Flying_Bomb
12. Aircraft gyrocompass built by Sperry — статья в Википедии https://en.wikipedia.org/wiki/Elmer_Ambrose_Sperry#/media/File:Horizontal-gyro_hg.jpg
13. Воздушная торпеда Кеттеринга — статья в Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/Воздушная_торпеда_Кеттеринга
14. De Havilland DH82B Queen Bee (de Havilland Aircraft Museum) (на английском языке) https://www.dehavillandmuseum.co.uk/aircraft/de-havilland-dh82b-queen-bee/
15. De Havilland Tiger Moth — статья в Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/De_Havilland_Tiger_Moth
16. The Mother of All Drones (история развития проекта De Havilland Queen Bee) (на английском языке) http://www. vintagewings.ca/VintageNews/Stories/tabid/116/articleType/ArticleView/articleId/484/The-Mother-of-All-Drones.aspx
17. Northrop Grumman X-47 — статья в Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/Northrop_Grumman_X-47B
18. Новейший ударный беспилотник «Охотник» совершил первый совместный полет с Су-57 https://tass.ru/armiya-i-opk/6937073

Эволюция дронов: от военных к любительским и коммерческим

Что вы представляете, когда слышите слово «дрон»? Сегодня дроны используются по-разному, включая доставку мелких предметов, осмотр промышленных площадок, мониторинг инфраструктуры, картографирование, мониторинг посевов, реагирование на чрезвычайные ситуации и наблюдение за безопасностью. Варианты использования кажутся бесконечными, поскольку все больше и больше отраслей открывают для себя способы использования дронов в их бизнесе. И, конечно же, по мере того, как мировые регулирующие органы начинают работать с лидерами отрасли и заинтересованными сторонами, чтобы обеспечить более сложные операции, как это имеет место в США с новым комитетом по нормотворчеству авиации за пределами прямой видимости.

Тем не менее, когда дроны впервые появились на рынке, они использовались исключительно в военных целях.
Давайте взглянем на историю и использование дронов с момента их первого использования, чтобы получить более четкое представление о том, как отрасль расширилась до того, чем она является сегодня.

Итак, что такое дрон?

В современном использовании слово «дрон» относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА). Другими словами, самолеты, для работы которых не требуется бортовой пилот. Для наших целей технологии в секторе дронов будут разделены на две категории: дроны, которые требуют, чтобы человек-оператор руководил их миссиями, и автономные дроны, которые этого не делают.

С момента своего первого использования в середине 1800-х годов дроны использовались для фотографирования, обеспечения безопасности и защиты окружающей среды. Тем не менее, военные действия проложили путь для технологий беспилотных летательных аппаратов, которые у нас есть сегодня. Военные подразделения по всему миру одними из первых осознали преимущества дронов для стратегий военного времени и начали работать над расширением отрасли.

История военных дронов: 1800-е годы

Сегодня, когда мы думаем о военных дронах, мы склонны думать об элегантных современных самолетах и ​​квадрокоптерах. Тем не менее, изобретатели и военные со всего мира впервые разработали беспилотные технологии в виде воздушных шаров, торпед и воздушных мишеней — подвиг изобретательства и инноваций того времени.

С середины 1800-х годов военные по всему миру используют дроны для:

• обучения
• Целевая практика
• Воздушные удары
• Обнаружение бомбы
• Наблюдение
• Переговоры о заложниках

В 1849 году австрийский флот использовал две сотни зажигательных аэростатов, пытаясь захватить Венецию.

К началу 1900-х годов военные Соединенных Штатов начали исследовать технологию дронов для создания тренировочных мишеней для тренировок.

Первая мировая война

В 1915 году Никола Тесла писал о боевых беспилотных летательных аппаратах. Первая попытка использования самоходного беспилотника в качестве воздушной мишени была осуществлена ​​в 1916 г. А.М. Низкий. Только во время Первой мировой войны компания Dayton-Wright Airplane Company изобрела первую беспилотную торпеду.

После Первой мировой войны компании работали над продвижением технологии дронов с помощью таких изобретений, как автоматический самолет Хьюитта-Сперри и жук Кеттеринга, беспилотная воздушная торпеда. Большинство усилий за это время было выполнено военными до 1935, когда актер и авиамодельный энтузиаст Реджинальд Денни стал первым гражданским лицом, разработавшим беспилотный летательный аппарат.

Первая беспилотная торпеда – Getty Images

Вторая мировая война

Во время Второй мировой войны как союзные, так и немецкие войска использовали беспилотники для обучения стрелков и помощи в миссиях. После окончания Второй мировой войны разработчики дронов начали использовать реактивные двигатели в таких технологиях, как австралийский GAF Jindivik и модель 10001, построенная для ВМС США компанией Beechcraft.

Однако после Второй мировой войны технологические инновации застопорились до войны во Вьетнаме.

Австралийский GAF Jindivik

Война во Вьетнаме

В первые годы войны ВВС США начали использовать беспилотные летательные аппараты для сокращения числа погибших пилотов над вражеской территорией. Инвестиции в беспилотные технологии продолжились после того, как Советский Союз сбил американский самолет-разведчик в 1960 году. классифицировано.

Американский самолет-разведчик U-2

70-е, 80-е и 90-е годы

В начале 70-х годов Израиль начал использовать дроны в качестве приманки во время войны Судного дня. Именно в это же время США официально подтвердили, что использовали беспилотники во Вьетнаме. Согласно Armed Forces Journal International в 1982 году, США заявили, что во время войны они совершили более 3435 вылетов дронов как в качестве приманки, так и для наблюдения.

Только в 1980-х и 90-х годах американские военные начали активно инвестировать в эту технологию. В 90-х годах Министерство обороны США заключило контракты с корпорацией AAI и израильской компанией Malat на разработку более совершенных технологий беспилотников, что привело к созданию более рентабельных технологий.

MQ-9 Reaper — это более крупная и мощная версия первого беспилотника MQ-1 Predator, разработанного правительством США в 1990-х годах.

В середине 90-х правительство США начало программу The Predator, результатом которой стал MQ-1 Predator, оснащенный противотанковой ракетой Hellfire на крыльях. Это проложило путь к MQ-9Reaper в 2007 году. Дроны Predator и Reaper — это то, что большинство людей сегодня представляют себе, когда думают о военных дронах.

Сегодня более трех десятков стран, а также многочисленные террористические группы и негосударственные субъекты имеют в своем арсенале боевые дроны.

Коммерческие дроны поднимаются в воздух

Благодаря военным исследованиям и разработкам, проведенным за последние 150 лет, первое использование дронов в невоенных целях началось в 2006 году, в том же году, когда Федеральное управление гражданской авиации выдало первое разрешение на использование коммерческих дронов.

Правительственные учреждения быстро начали тестировать технологии дронов для оказания помощи при стихийных бедствиях и наблюдения за границами, в то время как корпорации начали использовать их для коммерческих целей, таких как проверка трубопроводов, оценка урожая и обеспечение безопасности.

(через The Verge)

Несмотря на эти значительные достижения в области технологий и регулирования, пройдет еще одно десятилетие, прежде чем индустрия коммерческих дронов действительно начнет развиваться.

Дроны для хобби становятся популярными

Только в 2013 году, когда Amazon объявила, что будет использовать дроны для доставки, широкая публика действительно начала обращать на это внимание.

В то время как коммерческие беспилотные летательные аппараты боролись с регулированием в течение последних десяти лет, индустрия персональных и развлекательных дронов стала менее тщательной.

Большинство дронов для хобби, которые используются частными лицами в некоммерческих целях, представляют собой квадрокоптеры или дроны с четырьмя пропеллерами. Они значительно дешевле, чем их коммерческие аналоги, обычно менее 2000 долларов, и им не хватает сложного программного обеспечения и датчиков, необходимых для их коммерческих аналогов.

В 2015 году в США была осуществлена ​​первая легальная доставка медицинских товаров. По прогнозам, к 2027 году мировой рынок медицинских дронов достигнет 947,6 млн долларов. DJI за последние пять лет приобрели большую популярность для фотографии и гонок.

В 2018 году компании по всему миру, от США до Китая и Израиля, начали вкладывать средства в исследования использования дронов для таких вещей, как услуги такси, фотосъемка и приложения внутри помещений.

В 2019 году дронами было отправлено 12,9 розничных товаров. Ожидается, что к 2023 году это число достигнет 122 миллионов. Это включает чуть более полумиллиона дронов, зарегистрированных для развлекательного использования.

Между тем, по прогнозам, к 2021 году продажи дронов превысят 12 миллиардов долларов.

Успех коммерческих дронов

программы для дронов. Долгосрочные правила коммерческого использования FAA и их последствия оставались неопределенными, а риск инвестирования воспринимался как слишком высокий.

(через C-SPAN)

К моменту первого слушания в Конгрессе США по этому вопросу в 2015 году за почти 10 лет было одобрено только 13 разрешений.

Все изменилось осенью 2016 года, когда знаменательное правило Части 107 четко определило требования к коммерческим операциям в США, фактически открыв небо для бизнеса. Вскоре после этого FAA начало выдавать тысячи разрешений на использование дронов в год.

Не все операции подпадают под действие Части 107. Вместо этого требуется отказ, на который могут подать заявку люди/компании. Это может занять месяцы, прежде чем процесс отказа будет завершен, и отказы не всегда утверждаются. Таким образом, регулирование по-прежнему является препятствием для передовых коммерческих операций. Обратите внимание, что аналогичные правила действуют во всем мире, включая Великобританию, ЕС и Австралию.

Сельскохозяйственные и промышленные объекты были первыми двумя основными рынками коммерческого использования дронов. Дроны использовались для управления посевами и проведения проверок. Из-за ограниченной маржи на сельскохозяйственном рынке другие отрасли, такие как коммунальные услуги, возобновляемые источники энергии, горнодобывающая промышленность, доставка дронами, а также портовые и морские терминалы, с тех пор опередили его с точки зрения внедрения.

Еще один рынок дронов, который значительно вырос, — это рынок инспекции дронов. Стоимость инспекций для замкнутых пространств (примеры включают нефть и газ, производство электроэнергии, горнодобывающая промышленность, химическая промышленность, морские суда и другие) составила 79 долларов США.5,12 млн в 2019 году и, по прогнозам, к 2027 году достигнет 1 936,32 млн долларов. Это означало, что одобренные компании могли использовать дроны, и никто не контролировал и не контролировал их на месте.

Percepto и будущее автономных дронов

У дронов большое будущее, поскольку они проникают во все большее число отраслей, а компании открывают для себя новые варианты использования с добавленной стоимостью. Будущее автономных дронов особенно яркое из-за того, что Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) стремится упорядочить выдачу разрешений на полностью автономные полеты дронов, в основном благодаря программе сертификации нового типа (TC) для дронов. С этим кардинальным изменением надежное беспилотное решение может пройти серию тщательных испытаний, чтобы доказать регулирующим органам, что оно может безопасно работать в конкретных сложных ситуациях. После устранения этого препятствия автономные дроны будут внедряться в гораздо более широких масштабах как в потребительской, так и в коммерческой отраслях, что поможет создать более безопасное, экологичное, эффективное и продуктивное будущее.

Percepto, одна из первых компаний, получивших сертификат типа, является мировым лидером на рынке автономных промышленных дронов и решений для дистанционного автономного контроля и мониторинга. Их системы автономны, интеллектуальны и просты.

Свяжитесь с одним из наших экспертов по беспилотным летательным аппаратам сегодня, чтобы узнать больше о нашем передовом решении для беспилотных летательных аппаратов и обеспечить защиту вашей критически важной инфраструктуры и активов, а также безопасность ваших сотрудников.

Дистанционно управляемые беспилотные летательные аппараты (БПЛА)

Хотя дроны изначально создавались для военных целей, они быстро развивались и совершенствовались, совершив прорыв в бытовой электронике.

Первоначально они использовались в качестве оружия в виде дистанционно управляемых воздушных пусковых установок. Однако сегодня беспилотники нашли широкое применение в гражданских целях, особенно в виде небольших квадрокоптеров и октокоптеров.

Сегодня дроны используются для широкого спектра функций, включая мониторинг изменения климата, доставку товаров, помощь в поисково-спасательных операциях, а также в кино- и фотосъемке.

Конечно, БПЛА также становятся все более важной частью вооруженных сил во многих странах. Только американские вооруженные силы сегодня имеют флот из десятков тысяч дронов по сравнению с несколькими двадцатью годами ранее. Однако это ничтожно мало по сравнению с количеством дронов, находящихся в частном пользовании. По данным FAA, в 2019 году в США было зарегистрировано 1,1 миллиона дронов. Источник: New America

Что считается дроном?

Прежде чем мы углубимся в мельчайшие детали истории дронов, было бы полезно определить, о чем мы говорим.

Согласно различным словарям, беспилотник определяется как:-

«Беспилотный летательный аппарат или корабль, управляемый с помощью дистанционного управления или бортовых компьютеров». — Мерриам Вебстер.

Хотя у этого термина есть и другие значения, в контексте данной статьи беспилотный летательный аппарат фактически представляет собой беспилотный летающий объект, либо управляемый дистанционно, либо работающий полностью автономно.

«Дрон , с технологической точки зрения, является беспилотным летательным аппаратом. … По сути, дрон  – это летающий робот, которым можно управлять дистанционно или летать автономно с помощью программно-управляемых планов полета в их встроенных системах, работающих в сочетании с бортовыми датчиками и GPS». — Повестка дня Интернета вещей.

Здесь мы сосредоточимся на этом конкретном аспекте технологии дронов.

Одни из первых военных дронов появились в середине 1850-х годов

Источник: History Today

Концепция дронов вполне может восходить к 1849 году, когда Австрия атаковала Венецию с помощью беспилотных аэростатов, начиненных взрывчаткой. Австрийские войска, осаждавшие в то время Венецию, запустили над городом около 200 таких зажигательных аэростатов.

Каждый воздушный шар нес от 24 (11 кг) до 30 (14 кг) фунтов бомб. Оказавшись на позиции, эти бомбы были сброшены с аэростатов-носителей, чтобы нанести ущерб городу внизу. К счастью для венецианцев, только одна бомба попала в цель, так как большинство воздушных шаров сбилось с курса из-за внезапного изменения направления ветра.

Каким бы новаторским ни было это событие в области военных технологий, использование воздушных шаров на самом деле не соответствует нынешнему определению дронов, особенно военных дронов, как мы видели выше.

При этом очень интересно наблюдать, как базовая концепция дронов рассматривалась военными технологами более 170 лет назад . Именно такое мышление будет способствовать развитию технологий дронов в ближайшие столетия и десятилетия.

Один из первых квадрокоптеров появился в начале 1900-х годов.

Источник: Breguet Aviation/Wikimedia Commons

Одной из общих черт многих современных коммерческих дронов является конфигурация квадрокоптера. Раннее развитие этой технологии появилось в 1907 году, когда братья Жак и Луи Бреге с помощью французского физиолога профессора Шарля Рише разработали ранний пример со своим автожиром, предшественником вертолета.

Для своего времени конструкция вертолета была дальновидной. Несмотря на то, что он совершил первый подъем вертикального самолета с пилотом, он достиг высоты всего 0,6 метра. Это также не был свободный полет, так как для устойчивости конструкции требовалось четыре человека.

Самое популярное

Тем не менее, это продемонстрировало, что концепция квадрокоптера будет работать для полета — просто потребуется больше технологических разработок, чтобы сделать ее жизнеспособной.

Опять же, как и зажигательный шар, использовавшийся австрийской армией более 50 лет назад, с технической точки зрения, это еще не был дрон, каким мы его знаем сегодня.

Быстро идем дальше.

1915-1920 гг. ознаменовались большим скачком в технологии Источник: Национальный музей ВВС США

Продвигаясь немного вперед во времени, первый беспилотный летательный аппарат был разработан в 1916 году, после начала Первой мировой войны. Эти беспилотные военные дроны, получившие название Ruston Proctor Aerial Target , использовали систему радиоуправления, разработанную британским инженером Арчибальдом. Низкий.

Используя специально подобранную команду из примерно 30 человек, Лоу быстро построил беспилотный самолет, который запускался из кузова грузовика с помощью сжатого воздуха (тоже впервые). В 1917 году Лоу и его команда также изобрели первую беспроводную связь или ракету. Технология для этого позже будет адаптирована немцами для их ракетной программы Фау-1 во время Второй мировой войны.

Хотя проекты Лоу имели некоторый успех, а Лоу прозвали «отцом систем радиоуправления», его работа не получила дальнейшего развития в британских военных после войны. Передовой характер работы Лоу не был оценен британским правительством, хотя немцы, безусловно, понимали ее важность — они предприняли две попытки убить Лоу.

Вскоре после этого армия США построила Kettering Bug с гироскопическим управлением и предназначалась для использования в качестве «воздушной торпеды». Каждый «Жук» запускался с четырехколесной тележки, катившейся по переносной гусенице.

«По истечении заданного промежутка времени система управления замкнула электрическую цепь, которая отключила двигатель. Затем крылья были отпущены, в результате чего Жук упал на землю, где его 180 фунтов (82 кг) взрывное устройство взорвалось при ударе». — Национальный музей ВВС США.

Около 50 «Жуков» были построены компанией Dayton-Wright Airplane Co., но они прибыли слишком поздно, чтобы увидеть бой.

В 1930-1945 гг. произошли и другие крупные скачки в технологии военных беспилотников Источник: Bill Larkins/Wikimedia Commons

После Первой мировой войны технологические разработки БПЛА не ослабевали. В 1930-х годах ВМС США начали эксперименты с радиоуправляемыми летательными аппаратами, в результате чего в 1937 году был разработан Curtiss N2C-2 Drone.

также считается, что это привело к использованию термина «дрон» для радиоуправляемых беспилотных летательных аппаратов.

Радиоплан OQ-2, дистанционно управляемая модель самолета, разработанная британским актером Реджинальдом Денни и инженером Уолтером Райтером в 1930-х, фактически стал первым серийно выпускаемым БПЛА в США. За время войны для военных было изготовлено почти 90 118 15 000 90 119 дронов.

Однако фактическая заслуга в изобретении радиоуправляемого самолета, который мог летать вне поля зрения, принадлежит Эдварду М. Соренсену, который запатентовал изобретение, в котором использовался наземный терминал для отслеживания движения самолета. До этой разработки ранние радиоуправляемые самолеты могли работать только в пределах видимости контролирующего пилота.

Тем не менее, наиболее заметным событием Второй мировой войны в отношении дронов стало появление в немецкой армии V-1 «Doodlebugs». Оснащенные импульсными реактивными двигателями, эти корабли были фактически первыми в мире крылатыми ракетами.

Источник: Desmoh/Wikimedia Commons

Они использовались в кампании «террористических бомбардировок» в британских городах, таких как Лондон, с целью деморализовать британскую общественность. Их система наведения использовала простой автопилот для контроля высоты и скорости полета; пара гироскопов, управляемых рысканием и тангажем; азимут выдерживался с помощью магнитного компаса; барометрический прибор использовался для контроля высоты. Гироскопы, руль направления и руль высоты управлялись сжатым воздухом.

Эта технология была позже реконструирована американцами, которые разработали свои собственные импульсные беспилотные летательные аппараты, такие как TD2D-1 Katydid и Curtiss KD2C.

Во время войны во Вьетнаме дроны с камерами впервые использовались для разведки.

Ryan Model 147. Источник: unbekannt/Wikimedia Commons

Забегая вперед на несколько лет, следующий большой шаг в технологии дронов произошел во время войны во Вьетнаме. В этой войне впервые широко развернулись и использовались беспилотники в качестве специальных разведывательных БПЛА.

Мало того, «дроны также начали использоваться в ряде новых ролей, таких как действия в качестве приманки в бою, запуск ракет по неподвижным целям и сбрасывание листовок для психологических операций», согласно Имперскому военному музею, Лондон.

В конце 1950-х годов американский самолет-разведчик, пилотируемый SR-71 Blackbird, все еще находился в разработке, и спутники-шпионы также еще не были готовы к развертыванию.

Требовались специализированные БПЛА для безопасного сбора информации в районах боевых действий. Некоторые модели действительно существовали, например Ryan 147B, но их нужно было прицепить к C-130 и спустить на землю на дружественной территории, чтобы восстановить любую собранную ими информацию.

Потребность в дронах также возникла во многих других странах мира, которые также начали изучать возможности использования БПЛА в различных военных целях. Новые модели дронов становились все более сложными, поскольку дизайнеры сосредоточились на повышении выносливости и высоты, на которой дроны могли безопасно работать.

Радиоуправляемые самолеты для отдыха стали большими в 1960-х годах

Источник: NightFlyyer/YouTube

Благодаря достижениям в области транзисторных технологий в то время радиоуправляемые компоненты теперь можно было сделать достаточно миниатюрными, чтобы продавать их гражданским покупателям по разумной цене. Это привело к буму радиоуправляемых самолетов в этом десятилетии.

Самолеты начали появляться в виде комплектов, которые позволяли энтузиастам строить и запускать радиоуправляемые аппараты как в помещении, так и на открытом воздухе. Любители также создали большое количество клубов радиоуправляемых самолетов. Это создало надомную промышленность, которая ускорила разработку коммерческой технологии RC.

Штурмовые военные беспилотники были серьезно модернизированы в 1980-1989 годах

Несмотря на то, что США смогли добиться прорыва в массовом производстве и поставках дронов для военных, БПЛА часто считались ненадежными и дорогими. Эта точка зрения изменилась в 1982 года, когда израильские силы с помощью беспилотной авиации одержали победу над ВВС Сирии с минимальными потерями.

США также начали программу Pioneer UAV в 1980 году с целью создания недорогого беспилотника для операций флота. Совместный проект США и Израиля в 1986 году привел к разработке RQ2 Pioneer — разведывательного самолета среднего размера.

Также в этот период разработчики дронов стали акцентировать внимание на альтернативных источниках питания для дронов. Одним из очевидных источников была солнечная энергия.

Это привело к разработке нескольких интересных дронов на солнечных батареях, включая AeroVironment HALSOL.

1990-2010 годы были ключевым периодом для разработки военных и гражданских беспилотников Источник: ВВС США/подполковник Лесли Пратт/Wikimedia Commons Беспилотник Predator был представлен в 2000 году. Он использовался в Афганистане для запуска ракет и при поиске Усамы бен Ладена. В последующие годы появилось несколько небольших беспилотников-разведчиков с неподвижным крылом, таких как 9.0050 Raven , Wasp и Puma были разработаны AeroVironment Inc.

Raven в настоящее время используется в ряде стран, развернуты десятки тысяч единиц.

2006 год стал еще одним поворотным годом в истории дронов. Это был год, когда FAA официально выдало первое разрешение на использование коммерческих дронов.

Тем не менее, заявки от потребителей появлялись медленно, и в первые несколько лет заявки на получение разрешений подали очень небольшое количество людей.

2010-сегодня может быть просто «золотым веком» дронов Источник: Amazon Prime Air/YouTube

Последние 10 лет или около того стали свидетелями огромного взрыва инноваций в области дронов и коммерческого интереса. Хотя до этого дроны в основном использовались в военных целях или для любителей, с начала 2010-х годов для дронов было предложено множество новых применений, включая их использование в качестве средств доставки.

К середине десятилетия FAA стало свидетелем резкого роста спроса на разрешения для дронов: около 1000 разрешений на использование коммерческих дронов , выданных в 2015 году.

Год спустя это число утроилось и с тех пор продолжает расти в геометрической прогрессии.

Оснащение дронов камерами стало обычным делом в коммерческой фото- и видеосъемке. Это результат слияния радиоуправляемых (RC) самолетов и технологий смартфонов.

Быстрый рост использования смартфонов снизил цены на микроконтроллеры, акселерометры и датчики камеры, которые идеально подходят для использования в самолетах-любителях с неподвижным крылом. Дальнейшие достижения позволили создать беспилотник с 4 или более роторов для управления путем регулировки скорости отдельных роторов.

Повышение устойчивости многороторных летательных аппаратов открыло новые возможности для их использования различными способами.

Источник: Don McCullough/Flickr

Использование самодельных дронов также становится все более популярным. Из-за своего меньшего размера и портативности самодельные дроны могут использоваться полицией и пожарными службами для наблюдения.

Однако растущее использование нерегулируемых БПЛА также подняло вопросы о конфиденциальности и физической безопасности.

Какое будущее у дронов?

Будущее дронов выглядит многообещающе. Gartner прогнозирует, что глобальный рынок дронов существенно вырастет в ближайшие несколько лет.

Источник: Naypong/iStock

Business Insider, например, ожидает, что мировые поставки дронов вырастут до 2,4 млн к 2023 году, что составляет 66,8% совокупных годовых темпов роста.

«Рост использования дронов будет происходить в четырех основных сегментах корпоративной отрасли: сельское хозяйство, строительство и горнодобывающая промышленность, страхование, СМИ и телекоммуникации», — сообщает Business Insider.

Ожидается, что для военного применения дроны станут меньше и легче, с гораздо более длительным временем работы от батареи и временем полета. Будут также дальнейшие разработки по улучшению оптики дронов и других возможностей. На гражданском рынке разработки по сокращению времени полета позволяют использовать их в качестве платформ доставки, для использования в службах экстренной помощи и для сбора данных в ряде областей, слишком опасных для человека, таких как на электростанциях или при пожарах.

В некоторых странах дроны также используются для обеспечения безопасности дома и борьбы с массовыми беспорядками. Это тревожное событие, но власти в некоторых районах, вероятно, продолжат использовать дроны для этого типа наблюдения.

Миниатюризация, вероятно, также сыграет огромную роль в будущем дронов. По мере того как компоненты становятся все меньше и меньше, дроны также будут значительно уменьшаться в размерах.

Не исключено, что в недалеком будущем микродроны станут обычным явлением в военных и коммерческих/промышленных приложениях. Очень похоже на недавние карманные беспилотники, недавно введенные в эксплуатацию армией США.

Источник: FLIR Systems

Кто знает, возможно, микроскопические дроны не так уж и далеко.

Развитие алгоритмов управления полетом, машинного зрения и бортовой вычислительной мощности позволит дронам принимать решения самостоятельно, а не полагаться на человеческий ввод, что еще больше улучшит время реакции и скорость дронов.

Несмотря на большой потенциал использования дронов в качестве оружия, ряд групп также поднял вопросы об этичности этого типа дистанционного оружия, учитывая возможность ошибок, приводящих к гибели гражданских лиц из-за неточных данных.

В то время как некоторые утверждают, что БПЛА представляют угрозу конфиденциальности и безопасности, другие считают, что это перевешивает их потенциал использования во благо. Какими бы ни были мнения, ожидается, что количество дронов будет увеличиваться по мере того, как они станут умнее и эффективнее, а также найдут применение в большем количестве отраслей и в большем количестве ролей в будущем.