Оператор, управляющий ударным или разведывательным беспилотным аппаратом, стал в последнее время одной из ключевых фигур современной войны. Об этих людях уже снимают фильмы, об их профессии спорят: кто они — боевые пилоты или геймеры? А где же учат на операторов военных БПЛА у нас, в России? Ответ прост — в Коломне. И здесь многое приходится начинать сначала.
Строго говоря, тема беспилотной авиации для нашей страны вовсе не нова. Крылатыми ракетами в СССР занялись сразу после Великой Отечественной (с копирования «летающей мотоциклетки» ФАУ-1), и ныне мы занимаем в этой сфере лидирующие позиции в мире. А что такое крылатая ракета, как не беспилотный самолет? В СССР же был построен космический челнок «Буран», который задолго до Boeing X-37 слетал в беспилотном режиме на орбиту и вернулся.
Реактивные и одноразовые
Отечественные БПЛА с разведывательными функциями тоже имеют давнюю историю. В середине 1960-х на вооружение строевых частей начали поступать тактические беспилотные самолеты-разведчики (ТБР-1) и дальние беспилотные самолеты-разведчики (ДБР-1), ставшие развитием беспилотных самолетов-мишеней. Это была серьезная авиатехника совсем не компактных размеров. ТБР весил почти три тонны, мог летать на высоте до 9000 м со скоростью до 900 км/ч, для чего был оснащен турбореактивным двигателем. Цель — фоторазведка при дальности полета 570 км. Пуск осуществлялся с направляющих под углом 20 градусов к горизонту, а для разгона применялись пороховые ускорители. ДБР-1 и вовсе летал на сверхзвуке (до 2800 км/ч) и имел дальность до 3600 км. Взлетная масса — более 35 т! При всем этом у разведывательных БПЛА первого поколения была неважная точность выхода к заданному объекту, и эти аппараты — тяжелые, турбореактивные — были… одноразовыми, а потому применение их оказалось делом накладным.
В середине 1970-х на вооружение Советской армии поступил беспилотный разведывательный комплекс ВР-3, основой которого стал турбореактивный БПЛА «Рейс». Это уже была многоразовая система, предназначенная для ведения воздушной разведки объектов и местности в тактической глубине в интересах сухопутных войск и ударной авиации. Самолет был полегче своих одноразовых предшественников — взлетная масса 1410 кг, имел маршевую скорость до 950 км/ч и техническую дальность полета 170 км. Нетрудно подсчитать, что даже при полной заправке полет «Рейса» мог длиться не более десяти минут. Аппарат способен вести фото-, телевизионную и радиационную разведку с передачей данных на командный пункт почти в реальном времени. Посадка БПЛА осуществлялась по команде бортовой автоматической системы управления. Стоит заметить, что «Рейс» до сих пор стоит на вооружении армии Украины и применялся в так называемой АТО.
В 1980-е годы в мире стало развиваться третье поколение БПЛА — легких недорогих дистанционно управляемых аппаратов с разведывательными функциями. Нельзя сказать, что СССР остался в стороне от этого процесса. Работы по созданию первого отечественного мини-ДПЛА были начаты в 1982 году в НИИ «Кулон». К 1983 году был разработан и прошел летные испытания ДПЛА многоразового применения «Пчела-1М» (комплекс «Строй-ПМ»), предназначенный для ведения телевизионной разведки и постановки радиоэлектронных помех средствам связи, работающим в УКВ-диапазоне. Но потом началась перестройка, а за ней 90-е, которые для развития отечественной беспилотной авиации оказались потерянными. К началу нового тысячелетия старые советские наработки морально устарели. Пришлось срочно пускаться вдогонку.
В тренажерном классе военнослужащие, проходящие обучение в коломенском Центре, осваивают управление БПЛА пока что в виртуальном пространстве. Лишь пройдя подготовку на тренажере, оператор допускается к управлению реальным аппаратом. На такое обучение может уйти от 2,5 до 4 месяцев.
Для настоящих авиаторов
В старинном русском городе Коломне, рядом с музеем-фабрикой знаменитой яблочной пастилы расположился Государственный центр беспилотной авиации МО. Это, как сейчас принято говорить, главный российский центр компетенции по обучению и переподготовке техников и операторов, управляющих БПЛА военного назначения. Предшественником центра был Межвидовой центр беспилотных летательных аппаратов — структура, которая под разными названиями и с разными пунктами дислокации существует уже три десятка лет. Но именно сейчас БПЛА попали в сферу особого внимания военного руководства страны. Об этом говорит хотя бы тот факт, что доставшийся в наследство Центру военный городок (раньше он принадлежал Коломенскому артиллерийскому училищу, созданному еще при Александре I) активно перестраивается и обустраивается. Часть зданий сносят (вместо них будут построены другие), часть капитально реконструируют. На территории части будут возведены новый клуб и стадион. Через Центр проходит вся поступающая в войска беспилотная техника, специалисты Центра подробно ее изучают, а затем передают свои знания курсантам, приезжающим в Коломну со всей страны.
Для работы с БПЛА (по крайней мере с теми, что приняты на снабжение в наших Вооруженных силах) требуются усилия трех специалистов. Во-первых, это оператор управления аппаратом — он задает курс полета, высоту, производит маневры. Во-вторых, это оператор управления целевой нагрузкой — в его задачу входит непосредственно ведение разведки с помощью тех или иных сенсорных блоков (видео/ИК/радиоразведка). В-третьих, готовит БПЛА к полету и осуществляет пуск техник беспилотного аппарата. Подготовка всех этих трех категорий военнослужащих и ведется в стенах Центра. И если место техника всегда рядом с «железом», то операторы первоначально обучаются в классах за дисплеями тренажеров. Интересно, что оператор управления собственно аппаратом меняет курс БПЛА, вычерчивая линии на электронной карте местности, в то время как картинку с камеры в реальном времени получает оператор управления целевой нагрузкой.
В отличие от армии США, где в операторы БПЛА последнее время стали приглашать геймеров-авиасимуляторщиков, в наших ВС пока сохраняется консервативный подход. У геймеров, считают в Центре, нет того опыта общения с реальной стихией, который имеют настоящие пилоты, весьма предметно представляющие себе поведение ЛА в неблагоприятных метеоусловиях. У нас пока считается, что для управления БПЛА больше подходят люди с профессиональной авиационной подготовкой — бывшие пилоты и штурманы. Срок обучения в Центре варьируется от 2,5 до 4 месяцев и зависит от размеров, дальности и функциональной нагрузки летательного аппарата.
Пока малые формы
В американском фильме «Хорошее убийство» рассказывается о судьбе оператора БПЛА Reaper — этому человеку, находящемуся на пункте управления в США, приходилось наносить ракетные удары по людям на другом конце земного шара. Начальство, чьи приказы герой фильма был обязан выполнять, считало этих людей террористами. Человеческая драма разворачивается на фоне очень красиво и эффектно показанных сцен дистанционной войны с помощью ударных БПЛА. Нашим военнослужащим оказаться на месте героя «Хорошего убийства» в ближайшем будущем, к счастью или к сожалению, вряд ли суждено. Прототипы ударных беспилотников в нашей стране сейчас активно разрабатываются, некоторые из них уже выходят на испытания, но до принятия их на вооружение пока далеко. Постперестроечный «разрыв» отбросил Россию в сфере военной беспилотной авиации лет на 10−15 назад по сравнению с Западом, и что-то наверстывать мы начинаем только сейчас. Отсюда пока еще не очень широкая номенклатура БПЛА, применяющихся в нашей армии.
Когда стало ясно, что быстро подтянуть отечественные технологии к минимальным современным требованиям не получится, наша оборонная промышленность решила наладить сотрудничество с одним из мировых лидеров в разработке БПЛА военного назначения — с Израилем. Согласно договору, заключенному в 2010 году с компанией Israel Aerospace Industries Ltd., на Уральском заводе гражданской авиации началось лицензионное производство легкого носимого аппарата BirdEye 400 и разведывательного БПЛА среднего класса SEARCHER под названиями «Застава» и «Форпост» соответственно. «Форпост», кстати, единственный принятый у нас на снабжение аппарат (БПЛА принимаются в наших ВС «на снабжение», как боеприпасы, а не «на вооружение», как боевая техника), который взлетает и садится по-самолетному, то есть с разбегом и пробегом. Все остальные запускаются с катапульт, а приземляются на парашюте. Это говорит о том, что пока в нашей армии эксплуатируются БПЛА в основном небольшого размера с малой полезной нагрузкой и сравнительно небольшим радиусом действия.
Показателен в этом смысле комплект БПЛА из комплекса «Наводчик-2». Тут применяются четыре аппарата под общим названием «Гранат» и с индексами от 1 до 4.
«Гранаты» 1 и 2 — это легкие (2,4 и 4 кг) носимые БПЛА небольшого радиуса действия (10 и 15 км) с электромоторами. «Гранат-3» — аппарат с радиусом действия до 25 км, и в качестве силовой установки в нем использован бензиновый двигатель, как и в «Гранате-4». Последний имеет дальность до 120 км и может нести на себе разного рода полезную нагрузку: фото/видеокамеру, ИК-камеру, оборудование РЭБ и пеленга сотовой связи. Пункт управления «Гранатом-4», в отличие от «младших» моделей, базируется в кунге армейского грузовика «Урал». Тем не менее этот БПЛА, равно как и его собрат по классу «Орлан-10», запускаются с металлических направляющих с помощью резинового жгута.
Все четыре «Граната» произведены российской компаний «Ижмаш — беспилотные системы», что, конечно, является шагом вперед по сравнению с клонированием израильских аппаратов. Но, как признают в Центре, до полного импортозамещения в этой области еще далеко. Такие хайтек-компоненты, как микросхемы или оптические системы, приходится покупать за рубежом, и даже компактные бензиновые моторы нужных параметров наша промышленность пока не освоила. При этом в области программного обеспечения наши конструкторы демонстрируют мировой уровень. Осталось доработать «железо».
Растворившиеся в небе
Практические занятия по управлению БПЛА проходят на полигоне, расположенном на окраине Коломны. В день посещения Центра здесь отрабатывалось управление легкими носимыми аппаратами — BirdEye 400 (он же «Застава») и «Гранатом-2». Пуск с резинового жгута — и вскоре аппарат исчезает в небе. Только тут понимаешь главное преимущество БПЛА этого класса — малозаметность. Оператор же, сидящий под тентом, в небо не смотрит. Перед ним пульт управления, который условно можно назвать «ноутбуком», и вся информация о местоположении БПЛА отражается на экране. Оператору приходится лишь активно работать стилусом. Когда BirdEye спускается на небольшую высоту и становится видимым, его можно спутать с хищной птицей, нарезающей круги в поисках добычи. Только скорость явно побольше птичьей. И вот команда на посадку — раскрывается парашют, и БПЛА приземляется, смягчая удар о землю с помощью надутой «подушки безопасности».
Конечно, нашей армии нужны БПЛА большей дальности, с большим радиусом действия, с большей полезной нагрузкой, с ударными функциями. Рано или поздно они встанут в строй и обязательно прибудут в Коломну. Здесь будут учить работать с ними. Но пока идет активное изучение имеющегося арсенала. Тема военных беспилотников в России явно на подъеме.
Как устроен дрон? По какому принципу работает? Для всех, кто хоть немного интересуется робототехникой, - это актуальные вопросы. В свою очередь, предлагаем на них максимально подробные ответы. Итак, начнем с самого начала.
Что такое дрон?
Так называют летательные аппараты, управляемые либо человеком дистанционно с помощью пульта, либо посредством бортового компьютера (последние обычно предназначены для выполнения военных или других специальных задач). Термин «дрон» изначально возник, скорее, как шутливое прозвище и не являлся полноценным научным понятием. Дронами (в переводе с английского «трутень») еще в прошлом веке называли авиационную технику из-за специфического шума двигателей, напоминавшего гул пчелиного улья. Сейчас данный термин используется в основном в публицистике; в профессиональных кругах более популярны понятия «беспилотный летательный аппарат» или просто «беспилотник».
Виды дронов
Современные модели беспилотников очень разнообразны. Между собой они отличаются в первую очередь своим предназначением. К примеру, бывают коммерческие дроны (еще их называют гражданскими). Эти летательные аппараты выполняют общественно полезные функции - перевозят грузы, удобряют поля, помогают в строительстве зданий, в научных исследованиях и т.д. Другая крупная категория дронов - потребительские. Сюда входят различные игрушечные дроны. Они предназначены для развлечения на досуге, с их помощью можно, например, устроить настоящие гонки или снимать интересные видео с высоты птичьего полета. Третья крупная группа включает в себя военные или боевые беспилотники. Они характеризуются более сложной конструкцией и способны выполнять куда больше функций по сравнению с другими своими «собратьями». Отметим, что далее в этой статье будут рассматриваться дроны именно первых двух категорий. Как уже говорилось выше, военные модели сильно отличаются и их лучше рассматривать отдельно.
В 2014 году Федеральное управление гражданской авиации США разделило дроны по классам. Каждый класс соответствует классу воздушного пространства, в котором беспилотник способен летать. Так, класс G включает в себя аппараты, способные подняться на высоту до 360 метров. К классам В, С, D относятся дроны, летающие на высоте до 3000 метров. Класс А - это беспилотники, покорившие высоту от 5400 до 18 000 метров над землей.
Из каких элементов состоит дрон?
Конечно, каждый беспилотник по-своему уникален, но все же есть несколько основных элементов, которые присутствуют в конструкции любого такого устройства. Среди них:
- рама;
- полетный контроллер;
- двигатели;
- пропеллеры;
- регуляторы оборотов;
- аккумуляторы.
Рама - это основа любого беспилотника. К ней крепятся все остальные элементы. От того, насколько она прочна и надежна, зависит общий срок эксплуатации дрона. Изготавливают раму из полимеров или сплавов легких металлов. Также могут использовать карбон или другие материалы, отличающиеся легкостью и прочностью одновременно.
Полетный контроллер является, по сути, «мозгом» дрона. Он принимает сигналы, исходящие от пульта управления (или бортового компьютера) и перенаправляет их в двигатели или другие элементы конструкции. Чем больше сигналов способен принять контроллер, тем больше функций способен выполнить дрон в целом. В свою очередь, на количество принимаемых сигналов влияет количество датчиков, встроенных в полетный контроллер.
У разных дронов полетный контроллер может состоять из разных элементов, но все же есть определенный базовый набор, обязательный для любого беспилотника. Он включает в себя:
- главный процессор - принимает и обрабатывает команды;
- барометр (датчик, определяющий высоту полета аппарата);
- акселерометр (устройство, измеряющее ускорение аппарата);
- гироскоп (датчик, определяющий положение дрона в пространстве);
- стрелка направления (указывает направление, в котором должен лететь дрон);
- GPS-навигатор (определяет географическое положение дрона);
- Wi-Fi;
Двигатели, пропеллеры и регуляторы оборотов. Элементы конструкции, отвечающие за полет дрона. Обычно конструкцией предусмотрено четыре двигателя, каждый из которых присоединен к пропеллерам. Регуляторы оборотов задают скорость дрона, исходя из данных, полученных от полетного контроллера.
Аккумуляторы. Очевидно, что этот элемент конструкции обеспечивает функционирование всех элементов дрона. От емкости аккумуляторной батареи также зависит максимальная высота, на которую способен подняться беспилотник. Большинство коммерческих и потребительских дронов не отличается большими размерами, аккумуляторы, встроенные в них, также невелики. Из-за этого не удается обеспечить значительную продолжительность их полета. Решение этой проблемы является одной из приоритетных на данных момент.
Как летает дрон?
Коммерческие и потребительские дроны в подавляющем большинстве управляются посредством пульта (среди военных встречаются и полностью автоматизированные). Пульт настроен на определенные каналы (минимальное их количество - четыре), через которые направляет сигналы в полетный контроллер дрона. Последний, обработав сигнал, перенаправляет его на регулятор оборотов, который задает дрону нужную скорость путем вращения пропеллеров.
Кстати, все пропеллеры дрона вращаются в разных направлениях (одна пара по часовой стрелке, другая - против нее). Только так можно обеспечить максимальную стабильность полета. Параметры вращения пропеллеров также определяют специфику полета. Например, если все винты работают с одинаковой скоростью - аппарат взлетает. Если один из пропеллеров работает быстрее - дрон слегка наклоняется и двигается в заданном направлении. Если же сразу два пропеллера заработали быстрее - дрон поворачивается в заданную ими сторону.
В качестве послесловия
Из описанного выше становится понятно, что принцип работы дрона довольно прост. Имея достаточные познания в инженерии, можно сконструировать собственный беспилотник в домашних условиях. Опять же, подчеркнем, что только человек с хорошими инженерными навыками сможет справиться с этой задачей. Для таких специалистов, кстати, есть даже специальный ресурс (ecalc.ch), позволяющий спроектировать макет дрона и продумать принцип его действия в режиме онлайн.
Рассказать друзьям
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
Факультет Аэрокосмический
Кафедра Летательные аппараты и управление
по истории аэрокосмической техники
Описание систем управления беспилотными летательными аппаратами
Челябинск 2009
Введение
Сам по себе БЛА - лишь часть сложного многофункционального комплекса. Как правило, основная задача, возлагаемая на комплексы БЛА, – проведение разведки труднодоступных районов, в которых получение информации обычными средствами, включая авиаразведку, затруднено или же подвергает опасности здоровье и даже жизнь людей. Помимо военного использования применение комплексов БЛА открывает возможность оперативного и недорогого способа обследования труднодоступных участков местности, периодического наблюдения заданных районов, цифрового фотографирования для использования в геодезических работах и в случаях чрезвычайных ситуаций. Полученная бортовыми средствами мониторинга информация должна в режиме реального времени передаваться на пункт управления для обработки и принятия адекватных решений. В настоящее время наибольшее распространение получили тактические комплексы микро и мини-БЛА. В связи с большей взлетной массой мини-БЛА их полезная нагрузка по своему функциональному составу наиболее полно представляет состав бортового оборудования, отвечающего современным требованиям к многофункциональному разведывательному БЛА. Поэтому далее рассмотрим состав полезной нагрузки мини-БЛА.
История
В 1898 г. Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно. В 1910 г., вдохновлённый успехами братьев Райт, молодой американский военный инженер из Огайо Чарльз Кеттеринг предложил использовать летательные аппараты без человека. По его замыслу управляемое часовым механизмом устройство в заданном месте должно было сбрасывать крылья и падать как бомба на врага. Получив финансирование армии США, он построил, и с переменным успехом испытал несколько устройств, получивших названия The Kattering Aerial Torpedo, Kettering Bug (или просто Bug), но в боевых действиях они так и не применялись. В 1933 г. в Великобритании разработан первый БПЛА многократного использования Queen Bee. Были использованы три отреставрированных биплана Fairy Queen, дистанционно управляемые с судна по радио. Два из них потерпели аварию, а третий совершил успешный полёт, сделав Великобританию первой страной, извлёкшей пользу из БПЛА. Эта радиоуправляемая беспилотная мишень под названием DH82A Tiger Moth использовалась на королевском Военно-морском флоте с 1934 по 1943 г. Армия и ВМФ США с 1940 года использовали ДПЛА Radioplane OQ-2 в качестве самолёта-мишени. На несколько десятков лет опередили своё время исследования немецких учёных, давших миру на протяжении 40-х годов реактивный двигатель и крылатую ракету. Практически до конца восьмидесятых, каждая удачная конструкция БПЛА «от крылатой ракеты» представляла собой разработку на базе «Фау-1», а «от самолёта» - «Фокке-Вульф» Fw 189. Ракета Фау-1 была первым применявшимся в реальных боевых действиях беспилотным летательным аппаратом. В течение второй мировой войны немецкие учёные вели разработки нескольких радиоуправляемых типов оружия, включая управляемые бомбы Henschel Hs 293 и Fritz X, ракету Enzian и радиоуправляемый самолёт, заполненный взрывчатым веществом. Несмотря на незавершённость проектов, Fritz X и Hs 293 использовались на Средиземном море против бронированных военных кораблей. Менее сложным и созданным скорее с политическими, чем с военными целями самолёт V1 Buzz Bomb с реактивным пульсирующим двигателем, который мог запускаться как с земли, так и с воздуха. В СССР в 1930-1940 гг. авиаконструктором Никитиным разрабатывался торпедоносец-планер специального назначения (ПСН-1 и ПСН-2) типа «летающее крыло» в двух вариантах: пилотируемый тренировочно-пристрелочный и беспилотный с полной автоматикой. К началу 1940 г. был представлен проект беспилотной летающей торпеды с дальностью полёта от 100 км и выше (при скорости полёта 700 км/ч). Однако этим разработкам не было суждено воплотится в реальные конструкции. В 1941 году были удачные применения тяжёлых бомбардировщиков ТБ-3 в качестве БПЛА для уничтожения мостов. Во время второй мировой войны ВМС США для нанесения ударов по базам германских подводных лодок пытались использовать дистанционно пилотируемые системы палубного базирования на базе самолёта B-17. После второй мировой войны в США продолжились разработки некоторых видов БПЛА. Во время войны в Корее для уничтожения мостов успешно применялась радиоуправляемая бомба Tarzon. 23 сентября 1957 г. КБ Туполева получил госзаказ на разработку мобильной ядерной сверхзвуковой крылатой ракеты среднего радиуса действия. Первый взлёт модели Ту-121 был осуществлён 25 августа 1960 г., но программа была закрыта в пользу Баллистических ракет КБ Королёва. Созданная же конструкция нашла применение в качестве мишени, а также при создании беспилотных самолётов разведчиков Ту-123 «Ястреб», Ту-143 «Рейс» и Ту-141 «Стриж», стоявших на вооружении ВВС СССР с 1964 по 1979 г. Ту-143 «Рейс» на протяжении 70-х годов поставлялся в африканские и ближневосточные страны, в том числе и в Ирак. Ту-141 «Стриж» состоит на вооружении ВВС Украины и поныне. Комплексы «Рейс» с БРЛА Ту-143 эксплуатируются до настоящего времени, поставлялись в Чехословакию (1984 г.), Румынию, Ирак и Сирию (1982 г.), использовались в боевых действиях во время Ливанской войны. В Чехословакии в 1984 г. были сформированы две эскадрильи, одна из которых в настоящее время находиться в Чехии, другая - в Словакии. В начале 1960-х годов дистанционно-пилотируемые летательные аппараты использовались США для слежения за ракетными разработками в Советском Союзе и на Кубе. После того, как были сбиты RB-47 и два U-2, для выполнения разведывательных работ была начата разработка высотного беспилотного разведчика Red Wadon (модель 136). БПЛА имел высоко расположенные крылья и малую радиолокационную и инфракрасную заметность. Во время войны во Вьетнаме с ростом потерь американской авиации от ракет вьетнамских ЗРК возросло использование БПЛА. В основном они использовались для ведения фоторазведки, иногда для целей РЭБ. В частности, для ведения радиотехнической разведки применялись БПЛА 147E. Несмотря на то что, в конечном счёте, он был сбит, беспилотник передавал на наземный пункт характеристики вьетнамского ЗРК C75 в течение всего своего полёта. Ценность этой информации была соизмерима с полной стоимостью программы разработки беспилотного летательного аппарата. Она также позволила сохранить жизнь многим американским лётчикам, а также самолёты в течение последующих 15 лет, вплоть до 1973 г. В ходе войны американские БПЛА совершили почти 3500 полётов, причём потери составили около четырёх процентов. Аппараты применялись для ведения фоторазведки, ретрансляции сигнала, разведки радиоэлектронных средств, РЭБ и в качестве ложных целей для усложнения воздушной обстановки. Но полная программа БПЛА была окутана тайной настолько, что её успех, который должен был стимулировать развитие БПЛА после конца военных действий, в значительной степени остался незамеченным. Беспилотные летательные аппараты применялись Израилем во время арабо-израильского конфликта в 1973 г. Они использовались для наблюдений и разведки, а также в качестве ложных целей. В 1982 г. БПЛА использовались во время боевых действий в долине Бекаа в Ливане. Израильский БПЛА AI Scout и малоразмерные дистанционно-пилотируемые летательные аппараты Mastiff провели разведку и наблюдение сирийских аэродромов, позиций ЗРК и передвижений войск. По информации, получаемой с помощью БПЛА, отвлекающая группа израильской авиации перед ударом главных сил вызвала включение радиолокационных станций сирийских ЗРК, по которым был нанесён удар с помощью самонаводящихся противорадиолокационных ракет, а те средства, которые не были уничтожены, были подавлены помехами. Успех израильской авиации был впечатляющим - Сирия потеряла 18 батарей ЗРК. СССР ещё в 70-е-80-е годы был лидером по производству БПЛА, только Ту-143 было выпущено около 950 штук. Дистанционно-пилотируемые летательные аппараты и автономные БПЛА использовались обеими сторонами в течение войны в Персидском заливе 1991 г., прежде всего как платформы наблюдения и разведки. США, Англия, и Франция развернули и эффективно использовали системы типа Pioneer, Pointer, Exdrone, Midge, Alpilles Mart, CL-89. Ирак использовал Al Yamamah, Makareb-1000, Sahreb-1 и Sahreb-2. Во время операции «Буря в пустыне» БПЛА тактической разведки коалиции совершили более 530 вылетов, налёт составил около 1700 часов. При этом 28 аппаратов были повреждены, включая 12, которые были сбиты. Из 40 БПЛА Pioneer, используемых США, 60 процентов были повреждены, но 75 процентов оказались ремонтопригодными. Из всех потерянных БПЛА только 2 относились к боевым потерям. Низкий коэффициент потерь обусловлен вероятнее всего небольшими размерами БПЛА, в силу чего иракская армия сочла что они не представляют большой угрозы. БПЛА также использовались и в операциях по поддержанию мира силами ООН в бывшей Югославии. В 1992 г. Организация Объединённых Наций санкционировала использование военно-воздушных сил НАТО, чтобы обеспечить прикрытие Боснии с воздуха, поддерживать наземные войска, размещённые по всей стране. Для выполнения этой задачи требовалось ведение круглосуточной разведки.
В августе 2008 года ВВС США завершили перевооружение беспилотными летательными аппаратами MQ-9 Reaper первой боевой авиачасти - 174-го истребительного авиакрыла Национальной гвардии.Перевооружение происходило в течение трёх лет. Ударные БПЛА показали высокую эффективность в Афганистане и Ираке. Основные преимущества перед заменёнными F-16: меньшая стоимость закупки и эксплуатации, большая продолжительность полёта, безопасность операторов.
Так сложилось, что новички, никогда раньше не имевшие дел с квадрокоптерами считают, что это очень сложная техника. На практике же получается совершенно противоположная ситуация. Освоить полет на летающей машине крайне просто. Но стоит отметить, что владельцу все же придется потратить немного времени на обучение, так как квадрики имеют ряд отличий от других радиоуправляемых игрушек. Итак, как управлять квадрокоптером?
Как вы уже догадались никакие курсы управления заканчивать не нужно, а управлять дроном придется с помощью специального пульта. По сути, все пульты для квадрокоптеров стандартны и слегка напоминают джойстики для игровых приставок. Они оснащаются двумя рычагами управления, где левый обычно связан с движением в вертикальной плоскости, а правый в горизонтальной.
Если вы нажмете на левом рычаге джойстика вверх, то аппарат начнет набирать высоту, а если вниз — то он будет опускаться вниз. При этом вправо и влево отвечает за вращение дрона вокруг своей оси.
За тангаж и крен отвечает правый рычаг. При нажатии вниз — нос квадрика опустится. Если нажимать вверх, то он начнет подниматься. При этом вправо и влево отвечают за наклоны в соответствующую сторону.
Некоторые современные модели также имеют поддержку управления через приложение в смартфоне. При этом сам дрон и телефон нужно соединить через WiFi.
Режимы
Перед запуском обязательно нужно ознакомиться с режимами, которые встроены в ваш дрон.
- Ручной полет. Это самый сложный режим, но в то же время и самый интересный. В нем вы полностью берете управление на себя, а никакая дополнительная стабилизация не работает. Отлично подходит для тех, кто уже немного освоился в управлении и хочет поднять свой уровень мастерства пилотирования и научиться исполнять трюки.
- Стабильный полет. Он рассчитан на съемку фотографий или видео. Выбирая его, в работу вступает встроенный акселерометр, который позволит стабильно удерживать аппарат в воздухе. Этот режим можно назвать режимом для новичков, который идеально подойдет для всех тех, кто только что приобрел оборудование.
- GPS навигация. В этом режиме можно задать маршрут, по которому дрон сделает пролет. Своего рода автопилот и удобная фишка, особенно если вы не хотите контролировать каждый шаг своего БПЛА.
- Управление дроном с телефона. Каждая или планшета (причем работает и на Android и на iOS). Дрон ведёт прямую трансляцию картинки, которую захватывает его камера. Ее отображает мобильное устройство, подключенное к коптеру напрямую через WiFi. Очень полезная вещь, рекомендуем!
Первый запуск и подготовка к нему
Итак, ваш новый квадрокоптер уже перед вами, но вы пока не умеете его запускать. С чего начать?
- . Почти все они поставляются в частично разобранном виде, поэтому навыки сборки конструктора вам очень пригодятся.
- Припасите запасной аккумулятор. Современные модели редко могут протянуть в воздухе больше 10 минут. А для полноценной тренировки этого времени не достаточно.
- Обязательно прикупите несколько запасных частей. Аварии неизбежны, а особенно часто ломаются именно пропеллеры.
- Далее следует : акселерометр, компас и GPS.
Остается только бегло просмотреть прилагаемую инструкцию и можно попробовать поднять в воздух свой первый аппарат.
Как научиться поднимать квадрокоптер?
Ни в коем случае не торопитесь, и не старайтесь поднять его на огромную высоту. Для начала можно обойтись простыми маневрами.
Например, попробуйте взлететь, развернуть дрон, отдалить его от себя на несколько метров. Если вы новичок, не стоит тренироваться в помещениях. Для этого лучше найти спокойную и тихую площадку, где отсутствует ветер. Почему погода должна быть безветренной? Прежде всего, вы сможете научиться ощущать квадрокоптер, привыкнуть к тонкостям его управления.
Кроме того, ветряной поток способен вызывать ряд сложностей во время полета. Нередко приходилось сталкиваться с ситуациями, когда новички не успевают быстро остановить устройство, и оно врезается в окружающие предметы.
На первых этапах никогда не запускайте аппарат слишком высоко, особенно в тех ситуациях, когда недалеко от вас находится огромное количество людей. При совершении малейших ошибок техника может не только упасть и сломаться, но также травмировать окружающих людей. Вращающиеся лопасти могут нанести серьезные увечья.
Останавливайте свой выбор на безлюдных местах, желательно не асфальтированных. Таким образом, когда устройство всё-таки упадет, оно не получит сильные повреждения корпуса.
Если вы новичок, никогда не направляйте аппарат сторону рек. Затем, уже после освоения базовых навыков, вы сумеете полноценно пользоваться квадрокоптером над реками, на территории парков и мест, где сосредоточено большое количество людей.
Неопытным пользователям не нужно приобретать дорогостоящие модели. Вне зависимости от аккуратности обучения управлению или места для тренировочных полетов, всё-таки нередко приходится сталкиваться с ситуацией, когда коптеры падают. С другой стороны, техника предлагает широкие возможности для новичков, упрощающих маневрирование в сложных местах – четвертые Фантомы даже анализируют обстановку с помощью бортовых датчиков, предотвращая столкновения.
Перед тем как начать тренировку, заранее убедитесь в том, что аккумуляторная батарея, установленная на борту, полностью заряжена. Категорически запрещается запуск летательных устройств, в которых заряд батареи составляет не более 50%. Во-первых, тренировка окажется непродолжительной, а во-вторых, при наборе большой высоты устройство может полностью разрядиться ещё в воздухе.
БПЛА – беспилотный летательный аппарат. Еще их называют дроны (от англ. трутень) или просто беспилотники. На самом деле никаких беспилотников не существует. Любой БПЛА имеет своего оператора-пилота, а некоторые дроны имеют по два-три оператора. В данном случае, термин «беспилотный» означает что летчик не находится на борту летательного аппарата (ЛА). Но управляет разведывательным или ударным беспилотником все-таки человек.
Применение БПЛА в военных конфликтах, с участием американской армии, в последние годы, многократно увеличилось. В связи с этим, конгрессом США в 2013 году планировалось ввести медаль «За особые боевые заслуги», которую полагали вручать операторам беспилотников и спецам боевых киберподразделений принимавшим участие в военных конфликтах. Но справедливое негодование настоящих ветеранов, участников настоящих боев, было так велико, что медаль без особой помпы тихо отменили. Это говорит, во-первых, о многократно возросшем участии операторов в боевых действиях, и, во-вторых, о назревающем конфликте в системе БПЛА – оператор.
Так кто же такой оператор-пилот дрона? Военный, принимающий ответственные решения о применении оружия? Или просто геймер виртуально управляющий дорогой игрушкой на расстоянии? Задача беспилотника не подвергать опасности человека сидящего в кабине. Действительно, физической опасности для оператора, находящегося за много миль от места боевых действий, не существует. Однако, как выяснили американские психологи и медики, оператор БПЛА, проводивший боевые операции с применением оружия, подвержен серьезным психологическим нагрузкам. Он даже подвержен посттравматическим синдромам, подобно бойцу, принимавшему непосредственное участие в боевых операциях. Как бы ни был автоматизирован дрон-беспилотник, ответственность за его действия, за применение оружия несет человек. Опыт эксплуатации оперативно-тактических беспилотных авиационных комплексов (БАК), показал, что наиболее эффективна команда из трех человек для управления и принятия решения.
Первый это сам пилот, управляющий БПЛА, второй член команды - оператор боевых систем. В его обязанности входит обнаружение, идентификация цели, и принятие решения о применении оружия. И третий из состава-оператор интеллектуальных систем, имеющий опыт управления БПЛА и владеющий системами интеллектуальной поддержки в помощь летчику, обладающий отменной реакцией в принятии решения. Эта команда, со своими рабочими местами объединена в локальную сеть, и находятся в одном операторском помещении.
Помещение мобильно и оборудовано всеми необходимыми многофункциональными органами управления, многофункциональными мониторами, и ручными органами управления. К ручным органам управления относятся кистевые самолетные ручки и флайстики на манер игровых джойстиков. Несмотря на огромное количество современного оборудования, на большое количество поступающей и обрабатываемой информации этого явно недостаточно. Это хорошо понимают пилоты, которые знают разницу между авиатренажером и реальным полетом. Как бы ни был совершенен авиасимулятор или тренажер, он имеет один существенный недостаток, так называемый «сенсорный голод». Это, прежде всего отсутствие перегрузок, которые чувствует в полете пилот «пятой точкой».
Неуловимое изменение в пространстве самолета сразу становится понятно опытному летчику как раз этой самой пресловутой «пятой точкой», и это не анекдот, автор этих строк испытал на себе это ощущение. Небольшая вертикальная или боковая нагрузка, говорит о полете больше чем все приборы вместе взятые. Так вот, оператор БПЛА как раз вот этих ощущений и лишен. Если добавить сюда отсутствие звука двигателя, и невозможность бросить мгновенный взгляд влево-вправо, вверх-назад, становится понятным термин «сенсорное голодание». Работы над обратной связью «БПЛА-пилот» сейчас ведутся полным ходом. Например, дрожание картинки на экране, и вибрация флайстика, может подсказать оператору о попадании ЛА в зону турбулентности, это позволит ему оперативнее отреагировать не неблагополучную ситуацию в полете.
Первоначально операторов набирали среди бывших или действующих пилотов. Но со временем стало понятно, что по скорости реакции, без ощущений «пятой точки», стало ясно, что профессионалы значительно уступают простым геймерам, имеющим опыт обращения с авиасимуляторами на компьютерах или игровых консолях, таких как Playstation или ХBoх. Операторы, обучающиеся пилотированию БПЛА, что называется «с нуля», быстрее осваивали сложную аппаратуру и управление ЛА, в отличие от летчиков, которые делали больше ошибок и медленнее обучались.
Но в связи с этим встает проблема уже не технического характера, а морально-этического. Профессиональный военный летчик много лет не только осваивает сложную авиационную технику, он так же готовится принимать ответственные решения в экстремальных боевых условиях. Четко осознает все меру ответственности за применение боевого оружия, за управление очень дорогостоящим ЛА. Он сам находится в гуще событий, подвергается опасности, для него это не виртуальная реальность. Оператор из гражданских, привлеченных на службу геймеров, не всегда осознает грань между виртуальным и реальным пространством. Для него сохраняется игровой момент в управлении многомиллионным беспилотником. Сейчас существует десять степеней автоматизации в системе «оператор-БПЛА». От полного управления и принятия всех решений оператором человеком, до полной автономности дрона, где человек просто наблюдатель, не принимающий никаких решений. Если в первом варианте всю моральную и правовую ответственность за отдачу команды «огонь» несет полностью человек, то во втором варианте автоматика, робот. И тогда случаи сбоя или неисправности, могут привести к фатальным последствиям. Сейчас в лабораториях США ведутся исследования и разработки голосового интерфейса для общения оператора с роботом-дроном. И для принятия ответственного решения на применение оружия, они могут выработать совместное решение, предварительно «обсудив» ситуацию.
Сейчас сохраняется тенденция большей ответственности оператора человека за принимаемые решения. Даже посадку тяжелых многофункциональных БПЛА осуществляет оператор. Дроны склонны к более крутой глиссаде на посадке, к большим перегрузкам и более жесткому касанию полосы, что зачастую приводит к выводу из строя взлетно-посадочных устройств, или попросту-шасси. И сейчас БПЛА в основном сажаются операторами-пилотами, ведь стоимость тяжелого дрона-десятки миллионов долларов.
К 2030 году планируется сконструировать полностью автономного робота-дрона, принимающего все решения автономно, вплоть до выбора цели, и нанесения боевого удара. А пока, ведущее место в управлении БПЛА занимает все-таки человек, пилот, оператор, осознающий всю меру ответственности за чьи-то жизни.
Валерий Смирнов специально для