Отчет по практике: Типы беспилотных летательных аппаратов, их особенности, области применения

МИНОБРНАУКИ РФ

Тульский государственный университет

Институт высокоточных систем им. В.П.Грязева

Кафедра систем автоматического управления

Отчет о практике «производственная практика (НИР)»

Тема: «Типы беспилотных летательных аппаратов, их особенности, области применения»

Выполнил: ст. группы 131791 Кирьянов Г.А.

Принял: Макаров Н.Н.

Тула 2023

Введение

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) - это автономные или дистанционно управляемые летательные системы, которые могут выполнять задачи без участия человека на борту. В последние годы БПЛА стали все более популярными и нашли широкое применение в различных областях.

1. Виды БПЛА

Виды БПЛА можно разделить на несколько категорий в зависимости от их размера, назначения и функциональности. Одна из основных классификаций основывается на размере БПЛА: микро (длиной до 15 см), мини (до 1 м), средний (от 1 до 25 м) и большой (свыше 25 м). Каждый из этих классов имеет свои особенности и области применения.

Микро- и мини-БПЛА часто используются для наблюдения и разведки в труднодоступных местах, таких как горные районы или лесные массивы. Они также могут использоваться для мониторинга экологической обстановки или для поиска людей в затруднительных условиях.

Средние и большие БПЛА нашли применение в военной сфере, где они выполняют задачи разведки, атаки и поддержки. Они также используются для геодезических и картографических работ, аэрофотосъемки, поиска и спасения, доставки грузов и многих других задач.

2. БПЛА малого класса

Главной особенностью радиоуправляемых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) малого класса является то, что их полезная нагрузка может составлять от десятков граммов до десятков килограммов и полёт БПЛА малого класса осуществляется, как правило, на малых высотах - от десятков до нескольких сотен метров. Поэтому борьба с такими маловысотными целями существующими системами контроля резко затруднена из-за влияния неоднородностей подстилающей поверхности.

Кроме того, маломерный летательный аппарат может быть доставлен в разобранном виде на автомобиле непосредственно к охраняемому объекту, где он может быть быстро собран и использован в различных целях, в том числе террористических.

Предлагаем разобрать виды дронов, квадрокоптеров и других БПЛА малого класса, для понимания того, с чем придётся столкнуться при охране защищаемых территорий.

3. Классификация современных БПЛА малого класса

В настоящее время в мире разработано несколько сотен различных типов БПЛА малого класса. Когда речь заходит о коммерческих беспилотниках, то в обиходе используются такие названия как "дрон", "квадрокоптер", "мультикоптер", "самолёт".

По конструкции и способу применения БПЛА малого класса могут быть разделены на два типа:

1) БПЛА самолетного типа

Микро БПЛА самолетного типа представляют собой очень маленькие беспилотные летательные аппараты, длиной до 15 см, которые имеют форму и характеристики, схожие с обычными самолетами. Они обычно оснащены мотором и крыльями, что позволяет им летать и маневрировать в воздухе.

Эти микро БПЛА широко используются для наблюдения и разведки в труднодоступных местах, таких как горные районы или лесные массивы. Их небольшой размер и легкость позволяют им проникать в узкие проходы и изучать территорию с воздуха. Они также могут использоваться для мониторинга экологической обстановки и поиска людей в затруднительных условиях.

Микро БПЛА самолетного типа обычно оснащены камерами или другими датчиками, которые позволяют им собирать информацию и передавать ее на землю. Это делает их полезными инструментами для научных исследований, а также для контроля и наблюдения за природными ресурсами.

Взлет модели, как правило, производится «с руки», посадка методом «планирования».

Внешний вид БПЛА самолетного типа представлен на рисунке 1.

Рис.1 Внешний вид БПЛА самолетного типа

В таблице 1 приведены обобщенные технические характеристики дистанционно-управляемых и автопилотируемых БПЛА самолетного типа.

Таблица 1.

2) БПЛА вертолетного (коптерного) типа

Модели данного типа используют «вертикальные» взлет и посадку, с применением небольшой взлетной площадки или «с руки» (при отсутствии площадки). Взлет и посадка осуществляются преимущественно в автоматическом режиме по команде с пульта управления.

Внешний вид БПЛА вертолетного (коптерного) типа представлен на рисунке 2.

Рис 2. Внешний вид БПЛА вертолетного (коптерного) типа

В таблице 2 приведены обобщенные технические характеристики БПЛА вертолетного типа

Таблица 2.

В таблице 3 приведены обобщенные технические характеристики БПЛА мультикоптерного типа

Таблица 3.

4. Пример БПЛА малого класса

Примером БПЛА малого класса является PD-100 Black Hornet (Черный шершень), который представляет из себя крошечным беспилотным летательный аппарат разработанный компанией Prox Dynamics (Великобритания).

Вертолет выполнен по классической одновинтовой схеме с рулевым винтом. Вес аппарата -18 г. Диаметр несущего винта - 123 мм. БПЛА имеет оборудование передачи данных, пилотажно-навигационное оборудование (датчики ускорений, датчик крена и тангажа на основе лазерного гироскопа, приемник статического и динамического воздушного давления) и автопилот, позволяющий совершать полеты по заданному контуру по сигналам GPS и зависать на месте, парируя при этом порывы ветра до 2 м/с.

Для ведения разведки аппарат оснащается тремя видеокамерами высокого разрешения или двумя видеокамерами и тепловизором (в диапазоне 8-14 мкм). При этом одна камера смотрит строго вперед, вторая - вниз под углом 45°, а третья - строго вниз. Видеокамеры имеют режим фотографирования с увеличенным почти вдвое разрешением. Предусмотрена возможность наложения изображений с видеокамер и тепловизора.

Аккумулятор встроенный. На его зарядку требуется около 30 мин.

На рисунке 3 представлен внешний вид БПЛА PD-100 Black Hornet.

Рис. 3

Технические характеристики PD-100 Black Hornet представлены в таблице 4.

Таблица 4.

5. БПЛА среднего класса

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) среднего размера являются более крупными и мощными, чем микро БПЛА самолетного типа. Они обычно имеют длину от 1 до 5 метров и могут быть оснащены различными видами систем и датчиков.

Средние БПЛА могут выполнять широкий спектр задач, включая разведку, наблюдение, поиск и спасение, аэрофотосъемку, мониторинг окружающей среды и другие. Они могут использоваться в различных отраслях, таких как гражданская авиация, военная сфера, научные исследования и коммерческие цели.

Средние БПЛА обычно классифицируются по своим характеристикам и возможностям. Например, они могут быть разделены на категории по дальности полета, грузоподъемности, скорости или по типу использования. В зависимости от конкретной классификации, средние БПЛА могут иметь различные размеры, формы и характеристики.

Некоторые из наиболее распространенных видов средних БПЛА включают мультироторные квадрокоптеры, фиксированные крылья и вертолеты. Каждый из этих типов имеет свои особенности и преимущества, которые определяют их специфическое применение.

В целом, средние БПЛА представляют собой более мощные и универсальные инструменты, чем микро БПЛА самолетного типа. Они могут выполнять различные задачи и имеют больше возможностей благодаря своим большим размерам и грузоподъемности. Однако, они также требуют более сложного управления и имеют более высокую стоимость по сравнению с микро БПЛА.

6. Пример БПЛА среднего класса

Примером БПЛА среднего класса является новый российский беспилотный летательный аппарат «Орион» (экспортный вариант - «Орион-Э») относится к летательным аппаратам класса MALE (Medium Altitude, Long Endurance), что в переводе означает «Средняя высота, Длительный полет». Разработчик проекта «Иноходец» -- компания «Кронштадт». При массе в 1000 кг аппарат имеет грузоподъемность 200 кг. Он используется для радиотехнической и радиолокационной разведки и длительного патрулирования. Максимальная продолжительность полета достигает 24 часов. В качестве вооружения используются четыре ракеты «земля-воздух»

На рисунке 4 представлен внешний вид российского БПЛА «Орион»

Рис.4

Технические характеристики БПЛА среднего класса «Орион» представлены в таблице 5

Таблица 5.

7. БПЛА тяжелого класса

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) тяжелого класса являются самыми крупными и мощными из всех типов БПЛА. Они обычно имеют длину более 5 метров и могут быть оснащены самыми разнообразными системами и датчиками.

БПЛА тяжелого класса способны выполнять широкий спектр сложных задач, включая длительные разведывательные миссии, транспортировку грузов, бомбардировку, патрулирование и другие. Они находят применение в военной сфере, гражданской авиации, научных исследованиях и коммерческих целях.

Классификация БПЛА тяжелого класса основана на их характеристиках и возможностях. Они могут быть разделены на категории по дальности полета, грузоподъемности, скорости или по типу использования. В зависимости от конкретной классификации, БПЛА тяжелого класса могут иметь различные размеры, формы и характеристики.

Некоторые из наиболее распространенных видов БПЛА тяжелого класса включают большие мультироторные квадрокоптеры, стратегические беспилотные летательные аппараты (БЛА), бомбардировщики и грузовые вертолеты. Каждый из этих типов имеет свои особенности и преимущества, которые определяют их специфическое применение.

В целом, БПЛА тяжелого класса являются самыми мощными и универсальными инструментами среди всех типов БПЛА. Они способны выполнять сложные задачи и имеют больше возможностей благодаря своим большим размерам и грузоподъемности. Однако, они также требуют более сложного управления и имеют более высокую стоимость по сравнению с БПЛА среднего и микро классов.

8. Пример БПЛА тяжелого класса

В качестве примера рассмотрим Heron TP - беспилотный всепогодный летательный аппарат разведывательного назначения, производства Израильского концерна Israel Aerospace Industries.