Классификация и применение беспилотных летательных аппаратов

"Научный аспект №6-2024" - Авиация и космонавтика

УДК 528.71

Моржак Анжела Вячеславовна – аспирант, начальник сектора Отдела технических регламентов, стандартизации и каталогизации Центра технического регулирования и каталогизации Научно-производственного объединения «Специальная техника и связь» Министерства внутренних дел Российской Федерации.

Аннотация: В связи с динамичным развитием направления по созданию и развитию беспилотных летательных аппаратов основным предметом исследования данной статьи является классификация и применение беспилотных летательных аппаратов на основе широкого спектра решаемых задач и тактико-технических характеристик таких как взлётная масса, дальность полета, высота и продолжительность полета.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, целевая нагрузка, безопасность, летные параметры.

Россия активно развивает отрасль беспилотной авиации, уделяя внимание как военным, так и гражданским применениям этой технологии. Внедрение новейших разработок в аэродинамике, спутниковой навигации и компьютерных технологиях открывает новые перспективы для использования беспилотных летательных аппаратов в различных сферах общества.

С началом 2024 года Россия запустила амбициозный национальный проект, направленный на развитие беспилотной авиации и предусматривающий создание новой экономической отрасли к 2035 году. Эта инициатива предвещает появление совершенно нового сегмента внутри экономики страну, где главенствующими станут беспилотные технологии.

В соответствии с законом, принятым 3 июля 2016 года, беспилотная авиационная система (БАС) понимается как комплекс устройств, состоящий из беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), оборудования для их взлета и посадки, и средств контроля полетов. Каждая система включает в себя БПЛА, бортовой комплекс, полезную нагрузку и наземную станцию управления.

На текущий момент единой системы классификации БПЛА не существует. Тем не менее, исходя из рекомендаций Международной ассоциации AUVSI и Вооруженных Сил РФ, можно выделить классификацию, опирающуюся на задачи, размеры и способы управления этими устройствами. Данная классификация упорядочивает понимание беспилотников, позволяя определить их функциональные возможности и подобрать оптимальное решение для конкретных задач. Это также важный шаг в становлении методов точного позиционирования и проведении геодезических работ.

Классификация беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) охватывает широкий спектр типов и категорий, в зависимости от их использования, целей и технических параметров. Рассмотрим их подробнее:

1. По области применения, БПЛА могут быть отнесены к научным (исследовательским) и прикладным категориям. Исследовательские БПЛА способствуют научным открытиям и сбору данных в разнообразных областях, включая исследование новых технологий и природных явлений. Прикладные БПЛА распределяются между военным и гражданским применением. В военном контексте они охватывают широкий спектр: от воздушных мишеней до разведывательных и ударных систем, а также космической техники. Для гражданских целей БПЛА находят применение в сельскохозяйственной отрасли, строительстве, обеспечении безопасности и других сферах.
2. Классификация по целям и видам деятельности в авиационной сфере относится к стандарту [3]. Согласно этому стандарту, в авиационной индустрии определены различные категории работ, такие как обслуживание БПЛА, пассажирские и грузовые перевозки, а также пожаротушение. Каждая из этих категорий регулируется стандартами, гарантирующими безопасные и эффективные условия работы.
3. В контексте летных характеристик БПЛА классифицируются на основе международных и российских стандартов и методик [3], принимая во внимание вес, дальность и высоту полета, а также продолжительность нахождения в воздухе. Существует несколько групп БПЛА: от малых (включая нано, микро и мини) до тактических и стратегических, каждый из которых адаптирован для конкретных операционных условий, включая оборону, разведку и различные специальные задачи.
4. Исходя из способа использования, БПЛА могут быть разделены на одноразовые и многоразовые [4]. Одноразовые БПЛА обычно представляют собой более доступные модификации военной техники или же созданные в домашних условиях устройства, предназначенные для конкретной миссии без возможности их восстановления после выполнения задачи.

Многоразовые беспилотные аппараты позволяют проводить разведку, наблюдения и атаки без риска для жизни операторов. Их оснастка включает многофункциональные камеры и вооружение, оптимизированное для разнообразных операций.

БПЛА являются инструментом, обладающим широким спектром применения и существуют в разнообразных конфигурациях. Например, аппараты с фиксированными крыльями выделяются своей способностью к длительному полету, в отличие от вертолетоподобных БПЛА, где внимание уделяется вертикальному взлету и посадке. Дополнительно к этим, применяются мультироторные аппараты для маневренности и конвертопланы, обеспечивающие как вертикальную, так и горизонтальную составляющие полета, а также машины, способные к вертикальному взлету и посадке, предлагая новые решения в управлении полетами.

Методы запуска БПЛА могут варьироваться: от традиционного взлета с аэродромов до специальных пусков с кораблей или портативных платформ, что делает их адаптируемыми к разнообразным условиям эксплуатации.

Вариативность контроля за БПЛА также является их преимуществом, охватывая полный спектр от удаленного управления до полностью автономных систем, что позволяет максимально гибко подходить к выполнению миссий и, при необходимости, оперативно корректировать действия.

Грузоподъемные способности аппаратов позволяют им транспортировать широкий ассортимент оборудования, от сенсорных устройств до разведывательных камер, увеличивая их функциональность. Специализированные датчики, такие как тепловизионные и лазерные сканеры, позволяют БПЛА справляться с более сложными задачами в различных условиях.

Их применение охватывает широкий диапазон отраслей, начиная от оборонительных и заканчивая цивильным применением. В каждом из этих направлений, БПЛА предоставляют предприятиям и индивидуальным заказчикам высокотехнологичные решения, нужные для выполнения деликатных и комплексных задач.

БПЛА играют ключевую роль в военных стратегиях – они, как минимум, улучшают оперативность и точность выполнения задач. Основная сфера их использования на данный момент – это авиационная разведка. В этом случае через БПЛА происходит мониторинг территорий и сбор ценной информации, помогающей в анализе и планировании оперативных мероприятий и обнаружении вражеских активностей.

Важна роль этих аппаратов в координации и корректировке артиллерийского огня и целеуказания. Как пример, БПЛА обнаруживают цели, могут их классифицировать, помогают при наводке и при ударах. То есть военные могут наносить удары по ключевым объектам противника, включая зенитные ракетные комплексы и станции связи.

В области контрразведки БПЛА используются для нарушения работы систем коммуникации и управления противника, чем обеспечивают электронное превосходство. Эти устройства также способны служить платформами для ретрансляции сигналов, расширяя зону покрытия и укрепляя связь между подразделениями.

Беспилотники идеально подходят для доставки небольших посылок, например, медикаментов и спасательного оборудования в отдаленные зоны. Эти летательные аппараты оказывают помощь в расследовании дорожно-транспортных происшествий и контроле за безопасностью дорожного движения, обеспечивая военным и гражданским структурам поддержку в улаживании этих проблем.

Применение беспилотных летательных аппаратов обусловлено рядом их неоспоримых достоинств, особенно в контексте военных операций. Эти аппараты способны сократить расходы и ресурсы, необходимые для поражения целей, при этом сохраняя высокие стандарты точности и оперативности. Их использование в стратегических и тактических маневрах позволяет значительно усилить эффективность и мобильность военной техники.

Беспилoтные аппараты способствуют осуществлению непрерывного мониторинга территорий, обеспечивают возможность опережающего выявления планов и действий противника. С их помощью анализируется вражеский потенциал, что позволяет оптимально распределить силы и средства на важнейших направлениях. Реальное время передачи информации, предоставляемое беспилотниками, жизненно важно для координации военных действий в меняющихся условиях.

В результате беспилотные летательные аппараты оказываются ценным активом в вопросах стратегического планирования и проведения военных операций, становясь ключевым элементом современной военной стратегии и способствуя информационному доминированию, контролю и управлению на поле боя. Они играют роль в повышении общей эффективности боевых действий и позволяют вести войну с меньшими потерями. [4]

В гражданском направлении беспилотные летательные аппараты также выполняют важную роль, будучи мощными информационными ресурсами. Оперативный сбор, обработка, и анализ информации дает возможность формировать адекватное понимание о состоянии и изменениях контролируемых объектов и процессов. Эта информация необходима для оптимизации управления полетами БПЛА, увеличения их функциональности и повышения результативности исполняемых задач. Собранные данные способствуют повышению общего качества управления и организации выполнения миссий в цивильном секторе.

Применение гражданских беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) затрагивает множество сфер жизни. Вот лишь некоторые направления, в которых они оказываются неоценимыми:

1. Безопасность. БПЛА анализируют ситуацию после дорожно-транспортных происшествий, контролируют обстановку во время массовых мероприятий, помогают в задержании преступников, участвуют в поисково-спасательных миссиях и оценивании последствий чрезвычайных ситуаций.
2. Наука. Они используются для изучения древних поселений и помогают ученым в различных областях - от геологии до экологии. Также БПЛА применяют для изучения погодных условий и мониторинга ледников.
3. Экология. Борьба с браконьерством, нелегальными вырубками леса, наблюдение за состоянием лесных зон, отслеживание пожаров, мониторинг экологического состояния ледников и анализ загрязнений - все это возможно с помощью БПЛА.
4. Логистика и производство. БПЛА помогают в проведении инвентаризации, доставке товаров, контроле за производственными процессами.

Дроны становятся неотъемлемой частью многих сфер, особенно в областях, таких как строительство и аграрный сектор. Их использование в строительстве включает в себя создание подробных планов и 3D моделей, а также мониторинг безопасности и оценку качества работ через высококачественные снимки. В аграрной отрасли дроны помогают сбору геодезических данных, обновлению карт и мониторингу полей.

Федеральное агентство воздушного транспорта предлагает регламентировать использование дронов, исходя из специфики их эксплуатации. Предложено, что дроны, работающие на высоте до 150 метров, должны быть оснащены световыми сигнализаторами и системами контроля, позволяющими оператору следить за местоположением дрона и при необходимости возвращать его обратно или приземлять.

Для предотвращения полетов в закрытых зонах, дроны должны быть оборудованы специальным программным и аппаратным обеспечением, контролирующим и корректирующим их полетные траектории.

Для полетов, выходящих за пределы прямой видимости, требуется дополнительное оборудование. Зависящее от зоны полета, это включает в себя аэронавигационные огни и системы связи для получения команд от контролирующих органов. В случае отказа важных систем, аварийные устройства должны обеспечить безопасное приземление.

В контексте дронов, способных перевозить людей и животных, ключевым требованием является присутствие «черного ящика», который будет регистрировать все аспекты полета. Пассажирские дроны также должны быть оснащены средствами для обеспечения жизнедеятельности и системами спасения, вроде кислородных масок и парашютов, что гарантирует безопасность в экстренных случаях.

Компания "Аэронекст" выступает с предложением исключить из законопроекта требование к оборудованию дронов системами, запрещающими полеты в неавторизованных зонах. Такие условия станут осуществимы только при условии наличия актуализированных и доступных цифровых карт с заданными ограничениями, которые должны быть юридически зафиксированы.

Многие из вносимых предложений уже реализованы в отечественных БПЛА. Уже сейчас российские беспилотники оснащаются системами, предотвращающими вход в запрещенные для полетов зоны, а также другими устройствами, повышающими безопасность и управляемость.

Также, важно отметить, что Николай Ряшин, эксперт рынка беспилотной авиации «Аэронет», утверждает, что транспондеры, передающие идентификационные данные и информацию о полете, должны быть удобны в применении, легки и малогабаритны. Это важно для сохранения конкурентоспособности местных БПЛА, так как сложные и тяжелые системы ограничат возможность их использования в коммерческих целях. Продукция должна быть адаптивной, чтобы легко крепиться к различным дронам, а не быть встроенной, что упрощает процесс модернизации.

Подводя итог данного исследования, необходимо отметить, что доля российского рынка дронов, занятая зарубежной продукцией, достигает 80%, и иностранные производители не склонны модифицировать свою технику ради российского сегмента из-за его относительной небольшой величины. Российским производителям не хватает высококачественных альтернатив зарубежным мультироторам и квадрокоптерам, способных удовлетворить все потребности рынка при сопоставимых ценах и качестве.

Данное обстоятельство безусловно сигнализирует о том, что российскому производителю БПЛА необходимо адаптироваться под реалии сложившейся ситуации, и наращивать объемы производства БПЛА.

Список литературы

1. Федеральный закон от 03.07.2016 N 291-ФЗ «О внесении изменений в Воздушный кодекс Российской Федерации».
2. Годунов А.И., Шишков С.В., Бикеев Р.Р. Модель движения малогабаритного беспилотного летательного аппарата в пространстве //Проблемы автоматизации и управления в технических системах. 2015. С. 328-331.
3. ГОСТ Р 54265-2010. Воздушный транспорт. Авиационные работы. Классификация.
4. Ивлев Д. А. Анализ применения беспилотных летательных аппаратов в современных боевых условиях // Актуальные исследования. 2023. №48 (178). Ч.I. С. 27-30. URL: https://apni.ru/article/7603-analiz-primeneniya-bespilotnikh-letatelnikh
5. Зайцева Ю.С. «Подавление колебаний в контуре управления оператор-беспилотный летательный аппарат» //Навигация и управление движением. 2019. – С. 222-223.
6. Кулабухов В.С. Модель нейробионической сети для бортовых систем искусственного интеллекта //Моделирование авицационных систем. 2018. С. 308-309.
7. Злотников К.А., Волосюк А.А., Тан Х.А. Особенности человеческого фактора в беспилотной авиации и подготовка операторов беспилотных летательных аппаратов //Человеческий фактор в сложных технических системах и средах. 2016. С. 231-237.