Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Беспилотный летательный аппарат с реактивным двигателем что это

Как работает дрон — конструкция беспилотного аппарата

Главная страница » Как работает дрон — конструкция беспилотного аппарата

Чем характерна конструкция беспилотного летательного аппарата (дрон) и как функционирует такое устройство? Собственно, сама конструкция позволяет сделать логичный вывод — это самолёт, способный летать без управления пилотом (БПЛА – беспилотный летательный аппарат). На жаргоне социума подобную аппаратуру именуют просто – дроны. С момента появления дронов, технология стабильно совершенствуются. На рынке несколько раз за год появляются БПЛА, превосходящие в том или ином свойстве своих предшественников. Рассмотрим ассортимент зарубежного рынка БПЛА с целью общего знакомства с этой современной техникой.

История создания беспилотной техники

Ошибочно считать, что дроны появились совсем недавно. Первые летательные аппараты — аэростаты для воздушной бомбардировки — были использованы австрийцами в 1849 году. Однако их, как и беспилотные машины времен изобретения электричества и радиосвязи, трудно считать прототипами современных.

История развития беспилотной авиации в сегодняшнем понимании началась в 1917 году с создания Чарльзом Кеттерингом воздушного аппарата с часовым механизмом. Однако несмотря на успешные испытания, идея не получила дальнейшего развития.

Долгое время инженеры экспериментировали с различными моделями военных беспилотников, и только к 1933 году английские изобретатели создали аппарат многократного использования с дистанционным управлением.

Не остались в стороне и советские разработчики. В 60–70 годы прошлого века ракетно-ядерный щит страны пополнили беспилотный разведчик Ла-17Р, сверхзвуковая крылатая ракета Ту-121, ставшая базовой при разработке реактивных разведчиков Ту-123 «Ястреб», Ту-141 «Стриж» и Ту-143 «Рейс».

Справка. Вплоть до начала XXI века беспилотники применялись лишь в интересах военных ведомств, но с появлением GPS их стали использовать в мирных целях.

Современные гражданские дроны технически отличаются от военных аналогов: они узкоспециализированы и «заточены» под выполнение конкретных задач. Стартапы в этой области развиваются настолько стремительно, что в недалеком будущем БПЛА могут потеснить малогабаритные пилотируемые самолеты.

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».


Вот так, по мнению Тесла, мог выглядеть боевой беспилотный корабль (источник: United States Patent And Trademark Office)

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.

Читать еще:  Газ 31105 двигатель 406 плавают обороты двигателя

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.

Ну а потом другие страны, включая США, стали производить сверхсовременные военные дроны вроде MQ-1B Predator и MQ-9 Reaper, способные передавать данные наблюдения в режиме реального времени. Некоторые модели таких дронов умеют и стрелять по цели, причем ракетами.

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:

  • полноценные летательные аппараты, разрабатываемые «под ключ» компаниями;
  • компоненты (электроника, электромоторы и т.п.), которые позволяют создавать DIY-системы, полностью кастомные беспилотники.

Среди компаний, чья продукция стала популярной в первом случае, можно выделить Parrot, Gaui, DJI, Xaircraft, GoPro и другие. Во втором направлении популярна продукция MultiWii, KaptainKuk, ArduCopter. Любители DIY активно используют платы Arduino, Raspberry Pi и др.

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:

  • документ, удостоверяющий летную годность,
  • доступ к эксплуатации ВП,
  • удостоверение правомерности управления БПЛА.

Пилотирование дронов в РФ регулируется такими документами:

  • воздушным кодексом Российской Федерации,
  • УК, статья 271.1 ФЗ,
  • АКРФ, статья 11.4 («Нарушение правил эксплуатации российского воздушного пространства»),
  • правилами эксплуатации воздушного пространства РФ федерального уровня.

В России разрешены такие модели БПЛА:
Syma,

  • Gopro Karma,
  • Yuneec,
  • DJI (Inspire, Mavic, Phantom 2,3,4),
  • похожие по габаритам и функциональности устройства других производителей.

Что дальше?

Будущее дронов не ограничено лишь персональными моделями. После того, как стали популярны мультикоптеры, их возможности активно изучаются бизнесом:

  • использование на промышленных объектах (безопасность, проверка состояния различных агрегатов и трубопроводов),
  • использование в сельском хозяйстве,
  • доставка грузов,
  • доставка людей.

Коптеры применяют и в медицине, например, для быстрой доставки необходимых медикаментов. На днях компания UPS объявила о запуске службы доставки медикаментов и образцов анализов при помощи дронов. Правда, пока что сервис работает лишь в одном городе США — Роли (Северная Каролина). Дроны будут обеспечивать доставку по определенному маршруту между больницами и медицинскими центрами WakeMed.

Доставку грузов при помощи дронов опробовала компания DHL еще в 2013 году, сейчас эта практика постепенно получает все более широкое распространение.

Читать еще:  Через сколько нужно менять масло в двигателе хонда цивик

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.

Сильнейшие боевые беспилотники планеты

США лидируют в сфере производства боевых дронов. По прогнозам, в 2028 году американская армия будет иметь больше беспилотных летательных аппаратов-разведчиков, чем весь остальной мир вместе взятый. Армии других стран таким количеством дронов «в погонах» похвастаться не могут, зато на боевое дежурство способны выставить самые мощные боевые дроны на планете.

GAAS Avenger

Это беспилотник для авианосцев, модификация Predator, снятого с вооружения ВВС США в 2020. Крылья складываются, чтобы аппарат занимал меньше места и поместился на корабле.

Хотя опасен он, конечно, не этим. Грузовой отсек GAAS Avenger способен нести в себе две бомбы с лазерным прицелом, общим весом 440 кг. Кроме них, беспилотник легко перевезет еще полтонны оружия и снаряжения. «Мститель» необыкновенно быстр — разгоняется до 740 км/ч. Потолок составляет 18 км.

Heron TP

Израильский Heron, вероятно, один из самых продаваемых военных беспилотников в мире. Heron TP — средневысотный многоцелевой беспилотник большой продолжительности полета. Размах крыльев — 26 м. Потолок — 13,7 км. Длительность полета — 36 ч. Может нести на себе средства управления огнем и ударные комплексы. Heron TP видит в оптическом и инфракрасном диапазонах. Крейсерская скорость 296 км/ч, способен разогнаться до 460 км/ч.

MQ-9 Reaper

И снова американец. Один из самых мощных и известных в мире БПЛА. Это основной разведывательно-ударный беспилотный летательный аппарат армии США. Он может взлетать на высоту 14 км и находиться в воздухе до 30 часов. Крейсерская скорость — 280-310 км/ч, максимальная — до 480 км/ч. Беспилотник способен поднять в небо груз весом до 4,7 т. Оптоволоконная система AN/AAS-52 распознает и отследит цель, телекамеры прочитают номерной знак, даже находясь в 3 км от автомобиля. Время реакции на полученную от оператора команду — 1,5 с.

Вооружен Reaper противотанковой ракетой AGM-114 Hellfire, а также управляемыми бомбами GBU-12 и GBU-38. Может нести до 14 ракет Hellfire класса «воздух-земля».

Reaper ликвидировал, в частности, третьего человека в руководстве «Аль-Каиды» Мустафу Абу Язида, известного как шейх аль-Масри, Мохаммеда Эмвази (он же «Джихадист Джон»), генерала Касема Сулеймани, заместителя командующего мобилизационными силами Ирана.

Bayraktar TB2

Турецкий аппарат относится к классу тактических средневысотных БЛА с большой продолжительностью полета. Его программное обеспечение несколько превосходит подобный компонент у некоторых конкурентов, в том числе и у израильского дрона Heron.

Крейсерская скорость — 130 км/ч, максимальная — 250 км/ч. Практический потолок — 7,3 км. Длина — 6,5 м, размах крыла — 12 м. Беспилотник весит 630 кг, способен поднять до 55 кг боеприпасов. Максимальное время нахождения в воздухе — сутки.

Может нести на себе две противотанковые управляемые ракеты и корректируемые бомбы MAM-C (8 кг) и MAM-L (23 кг) с наведением по лазерному лучу, опасные для автомашин и легкой бронетехники.

СH-5 (Rainbow-5)

Новый средневысотный разведывательно-ударный беспилотник из Китая. Rainbow-5 может нести до 16 ракет класса «воздух-земля» или других высокоточных боеприпасов общей массой до 900 кг. Размах крыльев — 21 м, максимальная скорость — 400 км/ч. Без дозаправки будет держаться в воздухе 60 часов.

Taranis

Британский разведчик-штурмовик пятого поколения назван в честь кельтского бога грома. До недавнего времени детали его разработки держались в тайне. Доподлинно известны лишь масса — 3 т, длина — 11 м, размах крыльев — 10 м и то, что беспилотник оснащается технологией «Стелс», которая делает аппарат практически невидимым для ПВО противника. Максимальная скорость — сверхзвуковая, рассчитан на выполнение межконтинентальных полетов.

Yabhon United 40

Средневысотный разведывательно-ударный БПЛА разработанный в ОАЭ, может находиться в воздухе до пяти суток (120 часов). Способен нести 1 030 кг боеприпасов. Потолок — 7 км.

С-70 «Охотник»

Пока детальные характеристики российского «Охотника» засекречены. Однако известно, что его вес — около 22 т. Разработчики уверяют, что несколько «Охотников», укомплектованных ракетами «земля-воздух» Х-58, Х-35, Х-74М2 и корректируемыми авиабомбами КАБ-25, могут нанести страшный урон инфраструктуре противника.

Максимальная скорость аппарата — 920 км/ч. Боевая нагрузка — 6 т, максимальная высота полета — 18 км.

Читать еще:  Что входит в капремонт двигателя ваз 2109

Приблизительная стоимость «Охотника» — около ₽1 млрд. Однако военные эксперты полагают, что цена сократится на 40-50% после запуска БПЛА в серию. Глава ОАК (Объединенной авиастроительной корпорации) Юрий Слюсарь заявил, что в армию серийные БПЛА начнут поступать с 2024 года.

Мнимая простота

«ПуВРД я заинтересовался еще в 1961 году, – рассказывает генеральный директор и главный конструктор АО «Эникс» Валерий Побежимов, – и с тех пор занимаюсь преимущественно им. Проблема в том, что когда мировая ракетная и авиационная промышленность перешла на турбореактивные двигатели, интерес к пульсирующему воздушно-реактивному двигателю сошел практически на нет. За минувшие десятилетия ТРД доведен до выдающихся показателей КПД и топливной эффективности, а доводкой ПуВРД никто, за редким исключением, не занимался. Это произошло частично из-за того, что ТРД очень сложен с инженерной точки зрения, но прост с точки зрения изученность происходящих в нем газодинамических процессов. С ПуВРД все обстоит с точностью до наоборот».

ПуВРД – это двигатель без движущихся частей (бесклапанная версия) и почти без движущихся частей (версия с клапаном). Бесклапанный ПуВРД представляет собой U-образную конструкцию, состоящую из камеры сгорания и подсоединенных к ней входной (более короткой) и выходной (более длинной) труб. Обе трубы обращены в одну сторону. При запуске в камеру сгорания поступает топливо (газ, бензин, керосин, угольная пыль) и закачивается воздух. Смесь поджигается электроразрядом, происходит вспышка. Топливная смесь, сгорая, расширяется, выхлопные газы устремляются в обе трубы, создавая реактивную тягу. Топливо подается постоянно. Но когда часть выхлопа уже покидает короткую входную трубу, другая часть еще продолжает двигаться по длинной выходной трубе. В камере сгорания возникает разрежение, из входной трубы туда засасывает воздух. В камеру сгорания попадает и часть выхлопа, в котором еще остаются несгоревшие фрагменты топлива. Они воспламеняются и начинается следующий цикл. То есть для поджига смеси электроразряда уже не требуется. Пульсация циклов «расширение – разрежение» происходит достаточно медленно – с частотой до 160 Гц, и поэтому работа ПуВРД сопровождается невероятно громким низкочастотным жужжанием. (Подробно о конструкции и принципах работы двигателя мы рассказывали в августовском номере «ПМ» за 2013 год).

Обзор российских БПЛА

Что же в наши дни находится в распоряжении российской армии, и какие имеют перспективы российские БПЛА в ближайшее время?

«Пчела-1Т» – советский дрон, впервые взлетел в 1990 году. Он был корректировщиком огня для систем залпового огня. Обладал массой 138 кг, радиусом действия до 60 км. Стартовал со спецустановки ракетным ускорителем, садился на парашюте. Использовался в Чечне, но устарел.

«Дозор-85» -разведдрон для погранслужбы с массой 85 кг, время полета до 8 часов. Разведывательно-ударный БПЛА «Скат» являлся перспективной машиной, но пока работы приостановлены.

БПЛА «Форпост» является лицензионной копией израильского Searcher 2. Он разрабатывался еще 90-х. «Форпост» обладает взлетной массой до 400 кг, дальностью полета до 250 км, спутниковой навигацией и телекамерами.

В 2007 году на вооружение приняли разведдрон «Типчак», со стартовой массой 50 кг и длительностью полета до двух часов. Имеет обычную и инфракрасную камеру. «Дозор-600» является многоцелевым аппаратом, разработанный «Транзасом», был представлен на выставке МАКС-2009. Его считают аналогом американского «Хищника».

БПЛА «Орлан-3М» и «Орлан-10». Их разрабатывали для проведения разведки, поисково-спасательных работ, целеуказаний. Беспилотники чрезвычайно похожи по своему внешнему виду. Однако незначительно отличаются своей взлетной массой и дальностью полета. Стартуют они при помощи катапульты, а совершают посадку на парашюте.

[править] Классификация

По назначению:

  1. Разведывательные
  2. Целеуказания
  3. Постановки помех
  4. Системы дистанционного контроля и наблюдения
  5. Комплексы воздушной ретрансляции
  6. Многоцелевые беспилотные комплексы
  7. Ударные

По размерам и массе:

  1. «микро» — массой до 10 килограммов, временем полёта около 1 часа и высотой до 1 километра;
  2. «мини» — массой до 50 килограммов, временем полёта несколько часов и высотой до 3 — 5 километров;
  3. средние («миди») — до 1 000 килограммов, временем 10—12 часов и высотой до 9—10 километров;
  4. тяжёлые — с высотами полёта до 20 километров и временем полёта 24 часа и более.

615.jpg

ASM-N-2 Bat поражает цель

Холодная война дала новый толчок развитию технологий БПЛА. В 1960-х годах стали активно применять дальнобойные разведывательные дроны, способные записывать видеоматериал, собирать информацию об условиях местности и т.п. Такие шпионские беспилотники позже стали использоваться и для мирных целей.

С каждым годом механизмы беспилотных летательных аппаратов совершенствовались, а их популярность в различных отраслях продолжала расти. В современном мире они применяются уже не только в военных, но и в гражданских целях (сельское хозяйство, строительство, противопожарная безопасность и т.п.); они занимаются не только мониторингом районов, сбором погодной информации, но даже перевозкой грузов. Сравнительно недавно были разработаны почтовые дроны, доставляющие небольшие посылки:

Для исследователей паранормальных явлений знание истории развития, форм и назначений беспилотных летательных аппаратов необходимо, поскольку, в связи с разнообразием их конструкций, а также низкой осведомленностью о них гражданского населения (например, в силу секретности технологий) БПЛА во все времена легко можно было принять за НЛО.

Друзья сайта

Внимание!

Сайт содержит материалы, не рекомендуемые для просмотра впечатлительным людям.

Полезные ссылки

  • О проекте
  • Присоединиться к нам
  • Новости сайта
  • Обратная связь

Информация об авторских правах

При использовании материалов сайта активная ссылка на источник обязательна.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector