Вступление

Вступление.

В армии беспилотные летательные аппараты используются для выполнения множества задач. Прежде всего, это разведка. Большинство современных дронов созданы именно для этой цели. В последние годы появляется все больше ударных беспилотных аппаратов. В отдельную группу можно выделить дронов-камикадзе. беспилотные летательные аппараты ведут воздушную разведку, радиоэлектронную борьбу с противником, служат в качестве ретранслятора радиосигнала, дают целеуказания артиллерии. Используют беспилотники и в качестве воздушных мишеней.

1. Проблемные вопросы при создании боевых беспилотных летательных аппаратов.

Военные дроны текущего поколения не могут работать в плохую погоду. Есть редкие исключения.

Из-за небольших закупок Вооруженными Силами, стоимость дронов остается высокой, поскольку производство остается штучным, а не массовым.

В то же время к недостаткам беспилотных летательных аппаратов следует отнести следующие факторы.

1. Большая зависимость от качества связи в боевой обстановке и ограниченность вариантов действий, определяемых программой беспилотника при полёте в автоматическом режиме.

2. Слабая помехозащищённость каналов связи и управления беспилотных летательных аппаратов и их низкая пропускная способность при управлении большим количеством аппаратов, действующих в едином информационном пространстве; необходимость в защите передаваемой информации от перехвата противником.

3. Зависимость от спутниковой навигационной системы GPS для определения собственных координат беспилотника. Это делает беспилотник зависимым от работы спутниковой навигационной системы, без которой его функционирование
в дистанционном режиме управления невозможно. Кроме того, если местность, над которой беспилотные летательные аппараты выполняют боевое задание, лесистая, то обнаружить под деревьями танки, автомобили, штабные машины, пусковые установки ракет) очень трудно. Поэтому применение беспилотников эффективно в равнинной, безлесной и пустынной местности.

4. Необходимость создания и постоянное уточнение данных о территории противника (природные объекты, рельеф местности и сооружения). Это необходимо для анализа районов вероятного нахождения объектов удара и путей их перемещения с учётом состояния дорожной сети, грузоподъёмности мостов и наличия тоннелей с целью планирования боевого применения беспилотников.

В целом следует отметить, что активная разработка разнообразных типов разведывательных и ударных беспилотных летательных аппаратов свидетельствует
о возрастании их роли как перспективного средства вооружённой борьбы.

Дополнительным стимулом для развития беспилотников является их двойное назначение, то есть пригодность для решения как военных, так и гражданских задач. Конструктивно беспилотные аппараты гражданского и военного назначения близки, но при этом первые стоят значительно дешевле ввиду отсутствия вооружения. В случае необходимости при незначительных затратах гражданские аппараты могут быть переоборудованы для решения боевых задач. Облегчает создание беспилотников то обстоятельство, что для них не требуется разработка новых силовых установок.

Однако при создании перспективных беспилотных летательных аппаратов
с улучшенными характеристиками, необходимо разработать новый двигатель. Дело в том, что авиационные двигатели для пилотируемой авиации рассчитаны на максимальные перегрузки, переносимые человеком (около 9 единиц). Прогнозируется, что перспективные беспилотные летательные аппараты будут летать с перегрузками до 30 единиц. Это потребует применения новых материалов и создания специальных двигателей.

Кроме того, для существенного увеличения продолжительности полёта потребуется новое высокоэнергетическое топливо.

Следует отметить, что активная разработка разнообразных типов беспилотных летательных аппаратов свидетельствует о возрастании их роли как наиболее перспективных разведывательных и ударных средств самого близкого будущего. Это обусловлено экономичностью беспилотников по сравнению с пилотируемыми самолётами, упрощению боевой подготовки, сокращению состава привлекаемых сил и возможностью проводить боевые операции без продолжительной подготовки инфраструктуры и предварительного развёртывания сил и средств на театре военных действий.

Беспилотные летательные аппараты заняли значительное место среди военной авиационной техники более чем 40 государств. В основном это страны Европы, некоторые страны Латинской Америки и Китай. Беспилотники находят применение и в странах Ближнего Востока и Азии. Развитие микроэлектроники позволяет создавать высокоэффективные и малогабаритные беспилотные летательные аппараты для выполнения задач разведки, наблюдения и целеуказания. При этом была признана важность создания высотных беспилотных летательных аппаратов, обладающих способностью пребывать в воздухе продолжительное время, что превращает их в средство оперативного слежения за обстановкой и сопровождения важных мобильных объектов противника.

В области создания беспилотников Россия отстает от нынешних лидеров – США
и Израиля. Чем же сегодня располагает российская армия, и какие аппараты могут быть появятся в ближайшие годы?

«Пчела-1Т». Это советский и российский беспилотник, первый полет которого произошел в 1990 году. Он предназначен для корректировки огня систем залпового огня «Смерч» и «Ураган». Масса беспилотного летательного аппарата – 138 кг, радиус действия – 60 км. Старт аппарата происходит со специальной установки с помощью ракетных ускорителей, посадка – за счет парашюта. Этот беспилотник является устаревшим и не соответствует требованиям времени.

На вооружении российской армии находится беспилотный летательный аппарат «Форпост». Это лицензионная копия израильского Серчер-2. Данные аппараты были разработаны в середине 90-х, так что их сложно назвать современными. «Форпост» имеет взлетную массу около 400 кг, дальность полета 250 км, оснащен системой спутниковой навигации и телевизионными камерами. Способен вести разведку днем
и ночью в безоблачную погоду.

«Орлан-10». Эти беспилотники разработаны для ведения разведки, проведения поисковых работ, целеуказания и корректировки огня для артиллерии
и авиации. Аппараты очень схожи своим внешним видом, незначительно отличается их взлетная масса и дальность полета. Старт происходит за счет катапульты, а приземляется аппарат на парашюте. В настоящее время по заказу Министерства обороны России в стране ведутся работы по созданию беспилотников трёх типов:

Первый из них – это средневысотный оперативно-тактический беспилотник «Орион» с взлетным весом до одной тонны.

Второй – «Альтиус», весом до пяти тонн, должен обладать большой высотой и продолжительностью полёта. Возможно, «Альтиус» сможет наносить ракетные удары по наземным целям.

Третий перспективный российских беспилотник – это тяжелый ударный беспилотный летательный аппарат «Охотник». Серийных аналогов данного аппарата
в мире на сегодняшний день нет, но работы в этом направлении ведутся во многих странах.

2. Проблемные вопросы при создании военных беспилотных летательных аппаратов.

При создании современных беспилотных летательных аппаратов потребуют решения следующие основные проблемы:

1. Отсутствие двигателей для беспилотников различного назначения.

В настоящее время ведется работа по их созданию двигателей для беспилотников типа «Орион». Необходимо проведение опытно-конструкторских работ по созданию двигателей для беспилотников большой дальности и продолжительности полета и малой дальности.

2. Недостаточное количество типов авиационных средств поражения для ударных беспилотников.

Стоящие на вооружении и создаваемые средства поражения для пилотируемой авиации Военно-воздушных сил не могут использоваться беспилотниками.

3. Отсутствие оптико-электронных средств разведки для различных типов беспилотных летательных аппаратов.

4. Отсутствие единой системы обеспечения автоматического взлета
и посадки беспилотников с аэродромов.

Это вызвано, прежде всего, низким уровнем развития (по отношению
к мировому) отечественных технологий микроэлектроники, компьютерных
и информационных технологий, значительным отставанием отечественных разработок
в области экономичных авиационных двигателей, оптико-электронных и других систем, композитных материалов.

3. Основные направления развития беспилотной авиации в Вооруженных Силах Российской Федерации

Существует несколько наиболее перспективных направлений развития беспилотных летательных аппаратов.

Одним из таких направлений является создание комбинированных аппаратов, которые можно использовать как в пилотируемой модификации, так и в беспилотной.

Другой тенденцией является уменьшение размеров ударных беспилотников
и создания для них более миниатюрных видов управляемого вооружения. Такие аппараты дешевле и в изготовлении, и в эксплуатации. Отдельно следует упомянуть о дронах-камикадзе, способных долгое время летать над полем боя, а после обнаружения цели по команде оператора пикировать на нее. Подобные системы разрабатывают и для нелетального оружия, которое должно мощным электромагнитным импульсом выводить из строя вражескую электронику.

Интересной идеей является создание большой группы (роя) боевых дронов, которые бы совместно выполняли какую-либо миссию. Беспилотники, входящие
в подобную группу, должны уметь обмениваться информацией и распределять задачи между собою. Функции могут быть абсолютно разными: от сбора информации, до атаки на объект или подавления вражеских радиолокационных станций.

Подобные разработки ведутся в нескольких странах и находятся на завершающих этапах. Также сейчас проводятся работы над возможностью дозаправки беспилотников
в воздухе.

Использование беспилотной авиации значительно повышает эффективность применения войск, позволяет сократить расход боеприпасов при поражении противника, сокращает время от обнаружения цели до ее поражения. Дальнейшее развитие российской беспилотной авиации невозможно без развития отечественных компьютерных
и информационных технологий, разработок в области создания авиационных двигателей для беспилотников, композитных материалов.

4. Цель проводимого исследования

Целью исследования является определение облика и создание макета перспективного беспилотного летательного аппарата с различными вариантами полезной нагрузки.

Опыт вооруженных конфликтов последних десятилетий, а также использования в гражданской сфере свидетельствует о возрастающей роли комплексов с беспилотными летательными аппаратами различных типов и предназначения.

Исследование данной темы позволит решить проблему создания многофункционального беспилотного летательного аппарата для Вооруженных Сил, способного выполнять ударные, разведывательные и транспортные задачи.

Анализ выполняемых задач беспилотной авиацией, возможностей современной компьютерной техники, беспилотных летательных аппаратов в целом, позволяет спрогнозировать их дальнейшее развитие в сторону расширения возможностей применения, повышения технологичности производства, усложнения применяемых систем управления с искусственным интеллектом, позволяющих выполнять задачи
в автономном режиме, в том числе и без вмешательства человека.

В ходе выполнения проекта должны решиться следующие задачи:

1) определение внешнего облика беспилотника;

2) определение его летно-тактических характеристик;

3) определение перечня решаемых задач;

4) изготовление масштабного макета беспилотника.

Выполнение данного проекта позволит увеличить возможности Вооруженных Сил по выполнению разведывательных, ударных, транспортных задач, а также поиска
и спасания терпящих бедствие людей там, где применение пилотируемой авиации будет менее эффективным или невозможным.

Кроме того, будет возможно применение такого беспилотника в гражданских целях для доставки грузов в труднодоступные места, эвакуации больных в медицинские учреждения, патрулирования дорог и других задач.

Развитие современных технологий позволяет предполагать, что в скором будущем все больше задач по ведению боевых действий, перевозке людей и грузов и других задач будет возлагаться на роботизированные системы.

1) Облик макета сформирован с учетом возможности выполнения воздушной разведки и выполнения ударных задач, взлета и посадки беспилотника с любого участка местности, полетов днем и ночью.

Беспилотник выполнен в виде конвертоплана с аэродинамичным корпусом, двигателями в кольцевых каналах (вентиляторный движитель) на поворотном крыле, которые могут поворачиваться на 110є  вокруг горизонтальной оси. Данный тип движителя обладает очень высокой скоростью отбрасываемого винтом воздушного потока, что позволяет обойтись маленьким крылом. Однако это достоинство, несколько ухудшает его характеристики при выполнении функции вертолета.

Двигатели соединены валом, позволяющим совершить посадку на одном двигателе при отказе одного из них. С целью уменьшения массы аппарата большая часть конструкции выполнена из композитных материалов.

Фюзеляж беспилотника выполнен из композитных материалов, аэродинамической формы, схожей с профилем крыла, позволяющей увеличить подъемную силу
в горизонтальном полете на больших скоростях.

Полезная нагрузка в виде телевизионной и камеры ночного видения, радиолокационной станции, а также ракетное и бомбовое вооружение располагается внутри фюзеляжа в специальных отсеках и на внешних подвесках. На внешних подвесах может быть размещено различное радиоэлектронное оборудование для ведения разведки.

Оборудование беспилотника позволяет вести разведку в телевизионном, инфракрасном и радиолокационном режимах с передачей информации в режиме реального времени на пункты управления, запись информации с последующим
ее воспроизведением. Размещение аппаратуры возможно как внутри фюзеляжа, так
и в подвесных контейнерах на внешней подвеске.

Кроме того, при использовании беспилотника в интересах других ведомств, конструкцией корпуса предусматривается размещение в корпусе и на подвесках пожарного оборудования для тушения пожаров, перевозки грузов, оборудования для мониторинга окружающей среды и других задач.

Исполнение летательного аппарата возможно и в пилотируемом варианте.

Схема конвертоплана совмещает в себе достоинства самолета и вертолета. Она позволяет взлетать и садиться на любую неподготовленную площадку, зависать в воздухе и делает аппарат очень маневренным. Вместе с тем скорость его полета значительно выше, чем у вертолета.

Из-за своей компоновки одной из наиболее сложных задач является создание системы управления аппаратом, обеспечение надежности механизма перестановки двигателей из одного положения в другое.

Похожая схема используется в американском конвертоплане Ви-22 «Оспрей» для корпуса морской пехоты армии США и транспортной авиации военно-морских сил США. Подобные разработки велись и в 70-х годах прошлого столетия в Советском Союзе. Проект «винтоплана» Ми-30 разрабатывался в конструкторском бюро Московского вертолетостроительного завода имени , но в связи с развалом Советского Союза работы по данной теме были остановлены.

В настоящее время в России проводятся различные исследования по созданию беспилотника-конвертоплана, в том числе и для нужд Вооруженных Сил.

Успешно пройдены летные испытания беспилотников данного типа конструкторских бюро таких компаний как «ВР Технологии», «Кронштадт» и других компаний и изобретателей.

2) Беспилотник может быть изготовлен в различных масштабных размерах
в соответствии с предназначением, дальности действия и оборудоваться электрическими, бензиновыми, дизельными двигателями, турбо-реактивные, а также двигателями на новых физических принципах.

В зависимости от выполняемых задач беспилотники будут подразделяться наследующие типы:

беспилотные летательные аппараты большой дальности – с радиусом действия 500 км и более, взлетная масса – до 5 тонн, скорость полета – 400-600 км/ч, высота полета – до 9000 м;

беспилотные летательные аппараты средней дальности – с радиусом действия от 250 км до 500 км, взлетная масса – до 1 тонны, скорость полета – 200-300 км/ч, высота полета – до 6000 м;

беспилотные летательные аппараты малой дальности – с радиусом действия до 250 км, взлетная масса – до 500 кг, скорость полета – 150-200 км/ч, высота полета – до 4500 м;

По предназначению беспилотник будет выполняться в следующих вариантах:

разведывательный;

разведывательно-ударный;

транспортный;

специальный (ретранслятор связи, радиоэлектронная борьба).

3) Каждый тип беспилотника будет выполнять определенные задачи, способен нести полезную нагрузку в соответствии с предназначением.

Вариант беспилотника-разведчика будет способен вести разведку противника днем и ночью, в том числе при плохой погоде. Видео и другая информация будет передаваться на пункт управления в режиме реального времени и с координатами разведанных целей.

Характерной особенностью ударных беспилотников будет возможность распознавания целей по заложенной в него базе данных и нанесение по ним ударов бортовым вооружением, как в автономном режиме, так и под управлением пилота. Кроме того, они смогут поражать противника выполняя полет «роем» в большом количестве по программе.

Транспортный беспилотник будет способен доставлять грузы, боеприпасы и другие средства для войск, перевозить больных и раненых, минировать с воздуха.

Для увеличения дальности связи с частями и подразделениями, а также нанесения поражения электронным средствам противника на беспилотник будет устанавливаться необходимое оборудование для выполнения этих задач.

При работе над проектом я приобрел практические знания по типам беспилотных летательных аппаратов, решаемым ими задачам, особенностям конструкции, технологии изготовления масштабного макета беспилотного летательного аппарата, работе
с различными источниками информации.

Кроме того я научился работать с разными материалами при постройке макета беспилотного летательного аппарата.

Вывод: в зависимости от выполняемых задач беспилотники будут подразделяться на следующие типы: беспилотные летательные аппараты большой дальности, средней дальности и малой. По предназначению беспилотник будет выполняться в следующих вариантах: разведывательный, разведывательно-ударный, транспортный, специальный (ретранслятор связи, радиоэлектронная борьба). Выполнение  данной работы показало ее перспективность и актуальность, выбранное направление способствует дальнейшему развитию беспилотной авиации и расширению ее возможностей.