Беспилотный летательный аппарат
-
Определение и история беспилотных летательных аппаратов
- Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) — воздушное судно без пилота, экипажа или пассажиров.
- Первоначально разрабатывались для военных задач, но теперь используются в различных невоенных областях.
- Термин «беспилотный летательный аппарат» используется с 1920-х годов.
-
Классификация и терминология
- БПЛА классифицируются по дальности полета, высоте, весу, степени автономии и другим параметрам.
- Термины «беспилотный летательный аппарат» и «дистанционно управляемый летательный аппарат» (RPAV) часто используются взаимозаменяемо.
- БПЛА также могут быть классифицированы по источникам питания, таким как электрические, топливные, гибридные, солнечные и водородные топливные элементы.
-
История и развитие
- Первое зарегистрированное использование БПЛА для боевых действий произошло в 1849 году.
- В 1903 году Леонардо Торрес Кеведо представил систему управления на основе радио.
- В 1916 году А. M. Лоу создал первый беспилотный летательный аппарат с электроприводом.
- В 1935 году на вооружение был принят парк из более чем 400 воздушных мишеней De Havilland 82 Queen Bee.
-
История беспилотных летательных аппаратов
- Никола Тесла описал беспилотные боевые машины в 1915 году.
- Чарльз Кеттеринг создал автоматический самолет Хьюитта-Сперри в 1916 году.
- Во время Первой мировой войны компания Dayton-Wright Airplane Company изобрела беспилотную воздушную торпеду.
- Реджинальд Денни разработал первое масштабируемое дистанционно управляемое транспортное средство в 1935 году.
-
Вторая мировая война и послевоенный период
- Во время Второй мировой войны появились новые модели беспилотных летательных аппаратов.
- Нацистская Германия и фашистская Италия также использовали беспилотные летательные аппараты.
- После Второй мировой войны продолжились разработки, такие как JB-4 и GAF Jindivik.
-
Использование беспилотных летательных аппаратов в войнах
- В 1959 году ВВС США начали планировать использование беспилотных самолетов.
- Во время войны во Вьетнаме США использовали беспилотники, что привело к значительным потерям.
- Израиль использовал беспилотники в войне Судного дня 1973 года.
-
Современные беспилотные летательные аппараты
- В 1980-х и 1990-х годах интерес к беспилотным летательным аппаратам возрос.
- В 1990-х годах США заключили контракт с AAI Corporation и Malat.
- В 2002 году начался проект CAPECON по разработке беспилотных летательных аппаратов.
-
Современное использование и развитие
- В 2012 году ВВС США использовали 7494 беспилотных летательных аппарата.
- Беспилотные летательные аппараты используются в миссиях НАСА и в коммерческих целях.
- Миниатюризация способствует разработке небольших беспилотных летательных аппаратов.
-
Дизайн и конфигурация
- Беспилотные летательные аппараты имеют схожие физические компоненты, но отличаются кабиной пилота и системами управления.
- Небольшие гражданские беспилотные летательные аппараты могут быть изготовлены из легких материалов и использовать менее надежные электронные системы управления.
- Конфигурация беспилотных летательных аппаратов может быть различной, что позволяет экспериментировать с различными конфигурациями планеров и двигателей.
-
Типы летательных аппаратов
- Летающее крыло и комбинированный корпус крыла обеспечивают малый вес и низкое лобовое сопротивление.
- Более крупные самолеты имеют отдельный фюзеляж для устойчивости и управляемости.
- Бесхвостые квадрокоптеры используются для вертикального полета и зависания.
- Многороторные конструкции с 6 и более роторами применяются на крупных беспилотниках.
-
Двигатели и энергосистемы
- Традиционные двигатели внутреннего сгорания и реактивные двигатели используются для дальних полетов.
- Для коротких расстояний почти полностью используется электроэнергия.
- Роторный двигатель Ванкеля обеспечивает высокую мощность и тихую работу.
- Литий-полимерные аккумуляторы и водородные топливные элементы используются для питания дронов.
-
Компьютерные системы управления
- Вычислительные возможности развивались от аналогового управления до современных систем.
- Современные системы управления включают основной микропроцессор, датчики и автопилот.
- В 2024 году EASA сертифицировало первый автопилот Embention.
-
Архитектура и датчики
- Датчики положения и перемещения выдают информацию о состоянии.
- Экстероцептивные и экспроприоцептивные датчики обрабатывают внешнюю и внутреннюю информацию.
- Некооперативные датчики используются для предотвращения столкновений.
- Беспилотные летательные аппараты могут быть оснащены устройствами мониторинга.
-
Приводы и программное обеспечение
- Приводы включают цифровые электронные регуляторы скорости и сервомоторы.
- Программное обеспечение, называемое автопилотом, управляет двигателями и облегчает связь с наземным управлением.
- Одноплатные компьютеры используются для вычислительных потребностей.
-
Принципы цикла и взаимодействие
- Беспилотные летательные аппараты используют разомкнутую, замкнутую или гибридную архитектуру управления.
- Радио используется для управления и обмена данными, включая видео.
- Современные сетевые стандарты учитывают беспилотные летательные аппараты.
-
Автономия и производительность
- Уровень автономности варьируется от самовыравнивания до полной автономности.
- Полная автономность доступна для дозаправки и замены батарей.
- Компьютерное зрение играет важную роль в обеспечении безопасности полетов.
-
Выносливость беспилотных летательных аппаратов
- Роторные двигатели Ванкеля обеспечивают высокую мощность и низкий расход топлива.
- Водородные топливные элементы увеличивают срок службы до нескольких часов.
- Микроавиамобили с машущими крыльями имеют лучшую выносливость.
- Солнечные дроны могут летать несколько недель.
- Электрические дроны на основе передачи энергии также перспективны.
-
Надежность беспилотных летательных аппаратов
- Методы проектирования устойчивости и отказоустойчивости повышают надежность.
- Динамическая оценка огибающей полета и нелинейный анализ помогают создавать устойчивые дроны.
- Ответственность за программное обеспечение включает разработку и сертификацию.
-
Приложения беспилотных летательных аппаратов
- Военные действия: БПЛА используются в 17 странах, Китай и Турция активно расширяют присутствие.
- Гражданские применения: доминируют китайские компании, такие как DJI.
- Развлечение: дроны используются в ночных шоу и гонках.
- Аэрофотосъемка: дроны подходят для съемки с воздуха.
- Мониторинг окружающей среды: БПЛА обеспечивают данные нового поколения.
-
Мониторинг природных экосистем
- Мониторинг биоразнообразия
- Картирование местообитаний
- Обнаружение инвазивных видов
- Изучение деградации экосистем
-
Точное земледелие
- Использование беспилотных летательных аппаратов
- Оптимизация удобрений, пестицидов, орошения
-
Мониторинг рек
- Методы визуальной велосиметрии
- Описание двумерных полей скоростей течения
-
Структурная целостность сооружений
- Мониторинг зданий
- Фотограмметрия, термография, мультиспектральные изображения
-
Геологические опасности
- Изучение оползней
- Получение изображений трещин, гребней, уступов
- Создание облаков точек и 3D-моделей
-
Сельское хозяйство, лесоводство и экологические исследования
- Использование дронов для устойчивого сельского хозяйства
- Обнаружение лесных пожаров и борьба с ними
- Наблюдение за дикой природой
-
Правоохранительные органы
- Поисково-спасательные работы
- Мониторинг дорожного движения
-
Гуманитарная помощь
- Доставка продовольствия, медикаментов
- Картографирование изображений до и после стихийных бедствий
-
Охрана и защищенность
- Угрозы безопасности воздушного пространства
- Несанкционированные полеты в аэропортах
- Уязвимости в системе безопасности
-
Агрессия
- Использование опасной полезной нагрузки
- Взлом и использование в злонамеренных целях
-
Контрмеры
- Противодействие беспилотным воздушным системам
- Автоматическое отслеживание и обнаружение
- Коммерческие системы, такие как Aaronia AARTOS
-
Регулирование
- Разработка решений для управления движением
- Регулирование органами гражданской авиации
- Сертификационный знак класса беспилотных летательных аппаратов ЕС
-
Экспортный контроль
- Ограничения на экспорт беспилотных летательных аппаратов
-
Расцвет беспилотных летательных аппаратов
- От Великой войны до Газы
- Серия коллоквиумов по искусству и гуманитарным наукам Университета острова Ванкувер
-
Авторы и книга
- Роджерс, А., и Хилл, Дж. (2014)
- Беспилотные летательные аппараты: война с использованием беспилотных летательных аппаратов и глобальная безопасность
- Между строк
- ISBN 9781771131544
-
Внешние ссылки
- Как интеллектуальные беспилотные летательные аппараты формируют будущее военных действий, опубликовано в журнале Rolling Stone 2 мая 2018 года в журнале Wayback Machine