основные определения бпла бас история возникновения
Эволюция беспилотников
Представляем вам обзор беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) – как изменялись дроны от далекого 1917-го до дней сегодняшних.
3. DH.82B «Queen Bee», 1935 год. До 1935-го года БПЛА не умели возвращаться к месту запуска, поэтому их повторное использование было невозможным. Создание БПЛА » Queen Bee» стало новой страницей в беспилотной авиации. Аппарат с потолком в 5 км и максимальной скоростью в 170 км/ч мог возвратиться к месту старта, и использовался Королевским флотом и ВВС вплоть до 1947 года. (San Diego Air & Space Museum Archives/Flickr)
5. Ryan Firebee, 1955 год. Первый прототип БПЛА «Firebee» XQ-2 был построен в 1951 году, и впервые полетел в 1955. Он был одним из первых беспилотников с реактивным двигателем, и использовался ВВС США для сбора разведданных и наблюдения за радиокоммуникациями. (San Diego Air & Space Museum Archives/Flickr)
6. Локхид Мартин М-21 и D-21, 1963 год. Запуск БПЛА D-21 производился с борта разведчика М-21 «Блэкберд». Эта программа была секретной более 40 лет. М-21 был снабжен дополнительной кабиной для оператора БПЛА. Летательные аппараты использовались с 1969 по 1971 год для наблюдения за ядерным полигоном Лоп-Нур. Программу закрыли после столкновения беспилотника с самолетом-носителем. (James_gordon_los_angeles’/Flickr)
7. «Pioneer» RQ-2A, 1986 год. Впервые этот БПЛА взлетел в декабре 1986 года. Он был создан для того, чтобы снабжать командиров подразделений картинкой с поля боя в реальном времени. Он применялся во время операций в Гренаде, Ливане и Ливии, и по-прежнему используется сегодня. Взлет производится с применением стартового ракетного ускорителя. БПЛА способен летать со скоростью более 185 км/ч при массе в 188 кг. Он не тонет и может быть подобран с поверхности воды. (Cliff1066/Flickr)
8. MQ » Predator», 1994 год. «Дженерал Атомикс» создала «Предейтор» MQ в 1994 году, и эта обновленная версия БПЛА получила возможность нести на себе вооружение и поражать цели. На вооружении ВВС США состоят 125 беспилотников такого типа, и еще 6 – на вооружении ВВС Италии. «Предейторы» применялись в Боснии, Ираке и Афганистане, но сейчас постепенно снимаются с вооружения. (General Atomics/Getty Images)
9. RQ-7B «Shadow» 200, 2004 год. Этот БПЛА – один из самых маленьких беспилотных разведчиков, используемых Армией и Корпусом морской пехоты США в Ираке и Афганистане. Разведчик способен обнаруживать цели на удалении до 125 км от места старта, позволяя командованию бригады быстро реагировать на изменение ситуации на поле боя. БПЛА такого типа к маю 2010 года успели налетать на Среднем Востоке более 500000 часов. (James_gordon_los_angeles’/Flickr)
10. Fire Scout, 2005 год. Беспилотный вертолет, способный взлетать и садиться на борт военного корабля и использовать неподготовленные посадочные площадки, был создан для вооруженных сил США в начале 2000-х. На этой фотографии виден запуск 69-мм неуправляемой ракеты с борта БПЛА на полигоне Юма в Аризоне. (U.S. Navy/digital version by Science Faction)
11. RQ-170 Sentinel, 2009 год. Спроектированный и построенный компанией «Skunk Works» RQ-170 используется ВВС США. Он получил прозвище «Кандагарский зверь», и был впервые применен во время операции «Несокрушимая Свобода» в Афганистане. В мае 2011 года он использовался в ходе рейда на Абоотабад, Пакистан, где был найден и убит Усама бин Ладен. В декабре один БПЛА был захвачен Ираном и был показан на иранском телевидении. Потолок для RQ-170 составляет 15240 м. (James_gordon_los_angeles’/Flickr)
12. » Global Hawk», 2010 год. «Глобал Хоук» – высотный разведывательный БПЛА дальнего радиуса действия. Этот беспилотник стал первым перелетевшим Тихий Океан. На фото: полноразмерный макет «Глобал Хоука» на выставке в Токио. (Koichi Kamoshida/Getty Images)
История развития беспилотных летательных аппаратов
Как мы неоднократно подчеркивали в публикациях, наука никогда не стоит на месте, а развитие технологий набирает обороты с каждым годом. В реальность воплощаются самые смелые мечты, о которых писатели-фантасты не могли даже подумать. Полететь на Луну или Марс? Пожалуйста, все сделано. Однако, пожалуй, самые глобальные изменения и нововведения произошли в сфере робототехники и автоматизации различного оборудования, начиная от промышленных станков, заканчивая роботами и военной техникой.
Одним из наиболее ярких примеров, безусловно, является разработка человечеством беспилотных летательных аппаратов. Впрочем, как известно всем, ничто не происходит просто так из альтруистических целей и в первую очередь всегда рассматривается экономический вопрос. Именно так и обстоит на данный момент с выпуском беспилотных летательных аппаратов, однако так было не всегда, особенно если учесть, что «предки» современных беспилотников служили всего-навсего обычными мишенями для тренировки летчиков и зенитчиков.
История беспилотных летательных аппаратов / БПЛА
Неважно то, что сегодня мы речь ведем о беспилотниках, история этих аппаратов начинается скорее на воде чем в воздухе. В конце XIX века, если быть точными, то в 1899 году, небезызвестный изобретатель, физик и инженер Никола Тесла сконструировал и продемонстрировал общественности первый в мире радиоуправляемый кораблик, что не осталось незамеченным в ученой среде и дало свой толчок развитию сферы управляемых объектов.
Несмотря на общий посыл Николы Тесла, следующим «беспилотником» оказалось не судно, а самый обыкновенный летательный аппарат. Военный инженер и изобретатель Чарльз Кеттеринг в 1910 году, вдохновленный успехами братьев Райт, предложил создать летательный аппарат управляемый не человеком, а часовым механизмом, который в определенное время сбрасывал свои крылья и падал на врага. Удивительно, но, несмотря на инновационную и экстравагантную идею, Кеттерингу дали зеленый свет и с помощью финансирования из армии США ему удалось создать несколько рабочих моделей. Увы, после нескольких испытательных полетов, прошедших с переменным успехом, проект по не многу сошел на нет и в боевых действиях во время Первой Мировой войны разработка участия не принимала.
DH.82B Queen Bee – БПЛА-мишень
Впрочем, по-настоящему прорывным для беспилотников XX века стал 1933 год, который официально считается родоначальником всех дальнейших разработок. Именно в этот год, силами инженеров Великобритании был разработан первый БПЛА, который, к слову сказать, был ко всему прочему многократного использования. Проект получил название DH.82B Queen Bee, и представляли собой отреставрированные модели бипланов Fairy Queen, которыми дистанционно управляли с корабля по радио. И именно этому беспилотнику было суждено стать самолетом-мишенью для будущих асов и зенитчиков. DH.82B Queen Bee служил ВВС ее Величества с 1934 года по 1943.
Естественно, мимо подобного новшества во время Второй Мировой войны не могли пройти мимо ни Германия, ни СССР, ни США. Так, например, Германия использовала управляемые бомбы Henschel Hs 293 и Fritz X, которые успешно показали себя во время ведения боевых действий в Средиземном море, однако в массовое производство суждено было попасть не им, а «самолету-снаряду» ракете Фау-1, а с 1942 года, Фау-2. А вот в СССР времен Второй Мировой проектируемым конструкциям воплотиться в реальность не удалось, несмотря на попытки авиаконструктора Василия Никитина. Именно его стараниями существовал проект беспилотной летающей ракеты, чья дальность полета составляла от 100 км и более при скорости в 700 км/ч, но как уже говорилось, проект остался лишь на бумаге. Впрочем, в 1941 году СССР был успешно применен тяжелый бомбардировщик ТБ-3 в качестве беспилотного самолета для подрывов мостов.
Немецкая Фау-1
А вот США пошли по стопам Великобритании и запустили в массовое производство беспилотники Radioplane QQ-2, которые использовали как самолеты-мишени. Более того, за время Второй Мировой, фирма Radioplane создала для ВВС США почти 15 тысяч подобных БПЛА, в том числе модели QQ-3 и QQ-14. Интересно, что авторство данных беспилотников принадлежит Дени Ридженатальту, который в 30-ых года XX века был преуспевающим актером и по происхождению являлся британцем. Однако позже проявил интерес к радиоуправляемым моделям, а в 1934 году открыл свой магазин в качестве хобби. Однако наиболее успешной разработкой США можно считать беспилотный ударный бомбардировщик Interstate TDR-1, который сравним лишь с Фау-1 и может считаться первым в мире беспилотным летательным аппаратом подобного типа и специализации. По 1944 год было выпущено несколько модификаций TDR-1: XTDR-1, TDR-1, XTD2R-1, XTD3R-1, XTD3R-2, TD3R-1. Однако, несмотря на обилие модификаций, в серийный выпуск попали лишь сам TDR-1 – более 180 штук и TD3R-1 – заказ в 40 штук, который, впрочем, позже был отменен.
Модель американского Interstate TDR-1
Несмотря на то, что после Второй Мировой войны БПЛА так или иначе активно использовались лишь США и СССР, на данный момент ведущим лидером в разработке и применении беспилотников считается именно США. Достаточно сказать лишь то, что в 2012 году беспилотные летательные аппараты, состоявшие на вооружении ВВС США, составили 7494 штук, в то время как пилотируемых аппаратов насчитывается почти 11 тысяч.
В данный момент по значимости развития технологий в данной сфере необходимо отметить не только США, но и Россию, Израиль, а так же Великобританию, расширившую свой парк беспилотных летательных аппаратов в марте 2014 года.
Гражданские беспилотные летательные аппараты
Однако, несмотря на развитие БПЛА в военной сфере, нельзя забывать и о гражданском применении данных аппаратов. Во-первых, подобных аппаратов с каждым годом появляется все больше и больше. Во-вторых, некоторые из аппаратов разработанных частными компаниями являются более развитыми в технологическом плане за счет своей узкой специализации и малых объемов производства, что позволяет инженерам более оперативно реагировать на изменение рынка потребителей.
История развития гражданских дронов насчитывает гораздо меньше времени в отличие от своих военных предков, ведь первые гражданские беспилотники появились лишь в 2000 году и существенно отличались от своих предшественников, однако темпы развития этой отдельной ветви впечатляют гораздо сильнее. Уже сейчас в США законодатели серьезно обеспокоены, а в это время все чаще и чаще появляются стартапы, предлагающие производить не только крупные беспилотные самолеты, но и дроны для быта.
Одним из наиболее ярких примеров на данный момент является проект американской компании Amazon. Так, в декабре прошлого года, глава Amazon Джефф Безос пообещал своим пользователям действительно футуристический вариант доставки купленных через их интернет-магазин товаров. План Безоса состоит в том, что если вы находитесь на расстоянии не более 15 км от складов компании и совершили покупку, то буквально через полчаса к вам на порог приземлится дрон и оставит посылку. Звучит как минимум занимательно. Еще одним условием подобной затеи является вес посылки, которая не должна быть тяжелее 2 кг (к слову сказать, более 80% заказов Amazon весят меньше этой цифры). Данное техническое новшество, по словам Безоса должно увидеть мир в 2015 году. И все было бы хорошо, если бы не несколько моментов, которые заставляют усомниться в осуществлении данной задумки в жизнь. Причин тому несколько, среди которых есть как забавные (например, вашего почтового дрона может по дороге сбить меткий стрелок и забрать посылку), так и серьезные, на которых следует остановиться подробнее.
Amazon drone Prime Air
Несмотря на всю демократичность США и склонность к введению инноваций, правозащитники уверенны, затея Безоса в 2015 году потерпит фиаско. На данный момент Федеральное управление гражданской авиации США просто не пойдет на такой шаг как разрешение введение в эксплуатацию подобных транспортных дронов, а вероятное «да», возможно не ранее 2020 года. Кроме того, назвать дроны безопасными вряд ли можно. Случаи сбоя техники далеко не редкость, а когда на густонаселенную территорию падает тяжелый дрон у которого в наличии взрывоопасные батареи и острые винты, то подобная затея Amazon кажется менее интересной.
Так или иначе, Джефф Безос не теряется оптимизма, ведь всего-лишь в 2007 году, в Нью-Йорке, мужчина, запустивший своего дрона возле Статуи Свободы был оштрафован на 10 тысяч долларов, однако подал ответный иск и выиграл дело, проторив тем самым дорогу всей гражданской беспилотной технике США. А стало быть, и у Amazon остается шанс на то, что бы отстоять свою идею, более того Конгресс уже принял резолюцию о расчистке авиапространства для коммерческого использования дронов с 2015 года. Но пока это лишь декларации о намерениях. К тому же нельзя исключать, что заявление Безоса не более чем маркетинговый ход, это объясняется тем, что Штатах у компании уже есть разветвленная сеть из 52 распределительных центров общей складской площадью 3,7 млн кв. м. Причем создавалась она с условием экономии за счет аренды земель вдали от городов, а потому так кардинально менять свою стратегию как минимум не выгодно с точки зрения бизнеса.
А вот в Европе все далеко не так радужно. Помимо отсутствия правовой базы касательно данного вопроса, европейцы просто не могут позволить себе вкладываться в программу по развитию беспилотных летательных аппаратов не только для военных, но и тем более для гражданских целей. Как считают эксперты, по причине общеевропейского подхода к вопросу, существует вероятность того, что рынок смогут занять производители из развивающихся стран, будь то Китай, Турция или ЮАР.
Плюсы БПЛА в сравнении с пилотируемыми самолетами
Самый маленький беспилотник в мире RoboBee
Как все начиналось: история летающих дронов
Дроны — беспилотные летательные аппараты, которыми либо удаленно управляет оператор, либо они двигаются по заранее заданному маршруту. Сейчас эти устройства находятся на пике популярности. Удивляться не приходится, ведь их можно использовать для развлечения, фото- и видеосъемки (в том числе и профессиональных), военной разведки и ведения наблюдения за промышленными системами.
Дроны вовсе не новинка 21 века. Первые прототипы появились даже не в 20-м, а в 19-м веке, когда «цифра» еще не существовала. Что собой представляли предки современных беспилотников и что они умеют сейчас?
Начало всего
Если говорить о дроне как об устройстве, которое управляется удаленно, то первым идею представил Никола Тесла. Ученый не просто теоретизировал, а зарегистрировал патент, в котором говорилось о транспортном средстве, управляемом при помощи радиоволн. Тесла разработал концепцию боевых дронов, которые, как он считал, смогут усмирить воинственный дух наций и прекратить войны благодаря угрозе применения «безошибочной и неограниченной разрушительной силы».
Демонстрацию первого в мире радиоуправляемого дрона он провел в 1898 году, в пруду Мэдисон-сквер-гарден. Большинство идей, предложенных Тесла, получили дальнейшее развитие и привели к появлению дронов в их современном обличии.
Tesla wrote in his drone patent that unmanned vehicles would bring world peace through mutually assured destruction. pic.twitter.com/3a9Vra5iNS
Эволюция идеи
Одним из первых таких дронов стал «Автоматический аэроплан Хьюитта-Сперри», созданный в 1917 году. Правда, он не имел радиоуправления, для полета по заданному курсу его создатели настраивали гироскопы (на борту их было два). О том, как все это работало, информации практически не сохранилось. Но зато есть фотография автоматического аэроплана.
Первым боевым дроном стала «воздушная торпеда Кеттеринга», разработанная во время Первой мировой войны.
Говоря о дронах, не стоит забывать о квадрокоптерах, которые тоже далеко не новинка. Первые прототипы (правда, пилотируемые) были разработаны еще в 20-х годах прошлого века. Над созданием устройств такого типа работали сразу два человека. Первый — это конструктор Георгий Ботезат, живший в США и французский инженер Этьен Эмишен. Идея создания аппарата с четырьмя противопоставленными пропеллерами витала в воздухе, так что в том, что над ней независимо работало сразу два человека, нет ничего удивительного.
Коптеры того времени смогли поучаствовать лишь в тестовых полетах без дальнейшей практической реализации. Как оказалось, системы имеют три главных недостатка:
очень сложная трансмиссия, которая должна передавать крутящий момент с двигателя сразу на все роторы. Она работала, но часто ломалась.
Аппараты никак не были стабилизированы в воздухе, поэтому малейшее дуновение ветерка могло вывести летательный аппарат из строя.
Слишком большое число пропеллеров (Эмишен предложил восемь), плюс недостаточная маневренность. Так, коптер Георгия Ботезата мог более-менее нормально передвигаться только при наличии ветра определенного направления и силы.
В 30-х годах прошлого века серийно производился дрон DH.82B Queen Bee. Он представлял собой биплан, разработанный на основе двух летательных аппаратов — DH.60 Moth и DH.82 Tiger Moth. В качестве управляющей аппаратуры служил передатчик на вакуумных электронных лампах и электромеханических реле. Этот дрон был военным, но использовался не в боях, а в учениях — летчики отрабатывали на них приемы воздушного боя.
Немецкие самолеты-снаряды вроде «Фау-1» тоже являются дронами, их относительная успешность дала толчок развития не только ракетной техники, но и автономных летательных аппаратов.
Далее дроны применялись, в основном, военными. Среди прочих моделей стоит указать самолет-разведчик Ryan Model 147E, разработанный в США и применявшийся во Вьетнаме, советские дроны Ту-123, Ту-141 и Ту-143. Все это — крупногабаритные летательные аппараты, размеры которых примерно такие же, как и у самолетов с сопоставимой функциональностью.
Самолет-разведчик Tу-143
В 1982 году вступили в дело радиоуправляемые дроны, разработанные израильтянами. Они использовались в ходе Ливанской войны. Чаще всего применялись IAI Scout и Tadiran Mastiff. Их разработали «с нуля», это уже не были переделанные под автономный полет самолеты. Размах их крыльев составлял не более пяти метров, а вес — около 100 кг. Снизить размеры беспилотников удалось благодаря появлению и развитию полупроводниковой электроники, что привело к миниатюризации как бытовой, так и военной техники.
Примерно со второй половины 20 века активно стало развиваться и такое направление, как бытовые радиоуправляемые дроны. Изначально это были сплошь DIY-модели, которые представляли собой имитацию самолетов. Но затем бизнес, видя востребованность радиоуправляемых летательных аппаратов, взял инициативу в свои руки.
Появление современных невоенных дронов
Специалисты считают, что эпоха современных невоенных дронов началась в 2006 году. Именно в этом году Федеральная авиационная администрация США одобрила полеты небольших пользовательских беспилотников. Распространение получили все же не бытовые дроны для развлечения, а летательные аппараты для научных задач и промышленности.
Так, правительственные организации отслеживали при помощи таких систем распространение пожаров, изучали ситуацию в эпицентре катастроф (землетрясения, наводнения и т.п.). Коммерческие компании изучали состояние нефтепроводов, посевов и морских угодий (наблюдение за перемещениями косяков рыбы). Использовались (и используются) дроны на стройке, в геодезии и других сферах.
С течением времени все большую популярность стали получать пользовательские дроны, которые служат развлечением для любителей полетов. С самого начала рынок радиоуправляемых дронов разделился на два направления:
После того, как в дронах появились камеры, передающие видеопоток прямо в телефон, видео-очки или ноутбук, популярность персональных БПЛА взлетела до небес. На Хабре опубликована масса материалов о персональных дронах — самых разных моделях.
Этика и безопасность как часть истории
Появление камер и персональных дронов, которые способны отдаляться от оператора на многие километры, подняло ряд вопросов об этической стороне работы с «домашними» БПЛА. Ведь любой желающий теперь мог заглянуть в окно соседа, или окно соседней компании, направляя аудио- и видеопоток прямо на свой телефон или компьютер. Стало известно о большом количестве злоупотреблений, когда владельцы дронов снимали происходящее в частных домах, офисах коммерческих и правительственных организаций.
Дроны падали на головы зрителям на спортивных стадионах, создавали угрозу пассажирским самолетам и промышленным объектам. Дрон — практически идеальный инструмент для любителя подглядывать, шпиона (коммерческого или государственного), анархиста и т.п.
В итоге во многих странах законодатели стали спешно принимать новые законы, регулирующие продажи и эксплуатацию дронов. В каждой стране свои законы, но в большинстве случаев владельцам дронов запрещается снимать людей без явного их согласия, БПЛА нельзя использовать рядом с аэропортами, вокзалами, объектами военного и промышленного значения. В большинстве случаев дрон не может взлететь на высоту более 150 метров, производители устанавливают ограничения как на расстояния, преодолеваемые дроном, так и на максимальную скорость.
В России получение разрешение на съемку с мультикоптера обязательно. При нарушении правила на виновника может быть наложен штраф в размере 3–50 тыс. рублей. Да и для получения разрешения на полеты необходимо получать разрешение. Для этого требуется:
Что дальше?
Будущее дронов не ограничено лишь персональными моделями. После того, как стали популярны мультикоптеры, их возможности активно изучаются бизнесом:
Доставку грузов при помощи дронов опробовала компания DHL еще в 2013 году, сейчас эта практика постепенно получает все более широкое распространение.
Не отстает от DHL и Amazon — в том же 2013 году компания анонсировала сервис Prime Air (он работает в ограниченном количестве регионов), который позиционируется как самый быстрый способ доставки покупок. С его помощью покупки доставляются в течении получаса, это минимум в четыре раза быстрее самого быстрого наземного сервиса Amazon Prime Now.
В России в свое время тестировали сервис доставки грузов коптерами Коптер-Экспресс. 21 июня 2014 года «Додо Пицца» в рекламных целях начала доставлять пиццу дронами, причем доставили всего шесть коробок. После этого чиновники решили оштрафовать создателя компании, поставляющей дроны на 50 тысяч рублей. Но хотя штраф потом отменили, доставка грузов дронами в РФ особого распространения не получила.
Доставляют (вернее, планируют доставлять) при помощи дронов и людей. Так, некоторые компании, включая Uber и Lyft, разрабатывают аэротакси. Аналогичные работы ведут и другие компании, включая стартап из Саудовской Аравии.
Технологии ИИ постепенно развиваются, а емкости батарей растут, поэтому нет сомнений, что дроны станут умнее, маневреннее и функциональнее. Они станут неотъемлемой частью многих сфер нашей жизни: работы и учебы, включая транспорт, исследования, доставку грузов и все прочее, о чем я говорил выше.