БЕСПИЛО́ТНЫЙ ЛЕТА́ТЕЛЬНЫЙ АППАРА́Т

Авторы: М. Ю. Куприков

БЕСПИЛО́ТНЫЙ ЛЕТА́ТЕЛЬНЫЙ АППА­РА́Т (БПЛА), искусственный мобильный объект (летательный аппарат), как правило, многоразового использования, не имеющий на борту экипажа (человека-пилота) и способный самостоятельно целенаправленно перемещаться в воздухе для выполнения различных функций в автономном режиме (с помощью собственной управляющей программы) или посредством дистанционного управления (осуществляемого человеком-оператором со стационарного или мобильного пульта управления). Различают БПЛА автоматические, работающие в соответствии с заложенными в их бортовой компьютер программами (самолёты-разведчики и др.), и дистанционно пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА), которые также относятся к классу БПЛА.

БПЛА функционирует не абсолютно самостоятельно, а в составе комплекса. Такой комплекс называют беспилотной авиационной системой – БАС (Unmanned Vehicle System – UVS). В БАС входит не только сам летательный аппарат (аппараты), но также вся инфраструктура и средства обеспечения: транспортно-пусковое устройство, средства связи, наземный пункт управления, диспетчерские пункты, ретрансляционные узлы, станции подзарядки, средства транспортирования, запуска, посадки и т. д.

До недавнего времени к БПЛА относились, например, крылатые ракеты, самолёт-снаряд ФАУ-1 (см. ФАУ) и др. Например, крылатые ракеты во многом очень похожи на беспилотные самолёты, что позволяло считать их разновидностью БПЛА, хотя крылатая ракета – это прежде всего средство доставки до цели боевого заряда, который является главным компонентом ракеты и интегрирован с другими подсистемами, подчинёнными главной задаче – поражению цели, после чего ракета перестаёт существовать. Именно из-за специфичности назначения и вытекающих отсюда особенностей функционирования подобные объекты сейчас не принято рассматривать как беспилотные мобильные средства (unmanned vehicle – UV).

По новой классификации к БПЛА не относятся баллистические и крылатые ракеты, управляемые и неуправляемые снаряды, бомбы, торпеды, одноразовые ракеты-носители, предназначенные для вывода космических аппаратов на орбиту, объекты, которые не имеют собственной энергетической подсистемы и движителя (например, буксируемый за кораблём на тросе исследовательский зонд, метеорологический зонд, свободно дрейфующий в атмосфере), аэростаты без двигателей и другие безмоторные летательные аппараты.

К БПЛА относятся аппараты условно-многоразового использования (например, мобильные мишени и аппараты диверсионного назначения), которые могут быть уничтожены при первом применении, однако при определённых условиях они могут возвращаться на базу. Любой непилотируемый космический аппарат (например, космический корабль «Буран») также можно считать беспилотным мобильным средством. К БПЛА относятся беспилотные дирижабли, моторные дельтапланы и парапланы. ДПЛА относится к тем аппаратам, которые управляются оператором дистанционно по радио с наземного пункта, тогда как в общем случае БПЛА может выполнять задачу и автономно, по заложенной в нём программе.

В начале 21 в. роль БПЛА значительно возросла, чему способствовало появление новых лёгких и прочных композитных материалов; развитие микроэлектроники и микропроцессорной техники; систем распознавания на базе нейронных сетей и нейрокомпьютеров; микроконтроллеров, навигационных датчиков, приёмников-передатчиков радиосигналов, различных СВЧ-устройств, миниатюрных видеокамер и т. д.; разработка надёжных источников питания на основе литий-полимерных аккумуляторов, топливных элементов и др.; разработка новых типов электродвигателей, реактивных и поршневых двигателей; развитие спутниковых систем глобального позиционирования.

Сами БПЛА, как правило, гораздо дешевле пилотируемых самолётов и вертолётов; дешевле, чем подготовка лётчика, обходится и подготовка оператора беспилотной системы. Отсутствие пилота позволяет исключить бортовые системы жизнеобеспечения, уменьшить массу и габариты БПЛА, а также увеличить диапазон допустимых перегрузок и влияющих факторов. Большое значение имеет и фактор безопасности – потери беспилотных аппаратов не ведут к потере пилотов.

Различают микро- и мини-БПЛА ближнего радиуса действия (взлётная масса до 5 кг, дальность действия до 25–40 км); лёгкие БПЛА малого радиуса действия (взлётная масса 5–50 кг, дальность действия 10–70 км); лёгкие БПЛА среднего радиуса действия (взлётная масса 50–100 кг, дальность действия 70–150 км, некоторые виды до 250 км); средние БПЛА (взлётная масса 100–300 кг, дальность действия 150–1000 км); среднетяжёлые БПЛА (взлётная масса 300–500 кг, дальность действия 70–300 км); тяжёлые БПЛА среднего радиуса действия (взлётная масса более 500 кг, дальность действия 70–300 км); тяжёлые БПЛА большой продолжительности полёта (взлётная масса более 1500 кг, дальность действия около 1500 км); беспилотные боевые самолёты (взлётная масса более 500 кг, дальность действия около 1500 км).

Назначение современных БПЛА не ограничивается только военной областью. Стремительно расширяется и сфера их гражданского применения в нефтегазовой промышленности, на транспорте, в строительстве, сельском хозяйстве, связи и др. Полностью автономные беспилотные мобильные средства встречаются редко. Как правило, автономность не является стопроцентной: обычно оператор имеет возможность корректировать поведение аппарата или переводить его на ручное дистанционное управление. В военных БПЛА по степени автономности мобильных средств различают системы с управляемыми объектами, когда удалённый оператор является необходимым звеном системы управления (man-in-the-loop systems) с контролируемыми объектами; когда все обычные задачи решаются без участия оператора, а вмешательство его требуется только в ответственных случаях (man-on-the-loop systems); и полностью автономные системы, когда оператор только инициирует систему для выполнения задачи (fully autonomous systems).

Основные узлы БПЛА

Одной из главных характеристик, по которой можно отличить БПЛА от ДПЛА, является наличие полноценной системы автоматического управления. Так, для управления БПЛА стратегического и тактического назначения чаще всего применяют стационарные пункты управления. Для управления БПЛА оперативного назначения целесообразно размещать пункты управления на мобильных платформах – на автомобилях или кораблях, а для управления лёгкими аппаратами небольшого радиуса действия чаще всего используют носимые портативные комплекты, быстро разворачиваемые и собираемые в полевых условиях. Схема БПЛА включает: устройства получения видовой информации (спутниковую навигационную систему, устройства радиолинии видовой и телеметрической информации, командно-навигационной радиолинии с антенно-фидерным устройством, устройство обмена командной информацией, устройство информационного обмена, бортовую цифровую вычислительную машину, устройство хранения видовой информации); обзорные устройства (телевизионное, инфракрасное, радиолокационное и т.п.), обеспечивающие необходимую зону захвата на местности; встроенный блок питания (обеспечивает согласование по напряжению и токам потребления бортового источника питания и устройств, входящих в состав полезной нагрузки, а также оперативную защиту от коротких замыканий и перегрузок в электросети). Для обеспечения связи на значительные расстояния и повышения помехозащищённости за счёт пространственной селекции в комплексах управления БПЛА широко используются остронаправленные антенные системы. Таким образом, наиболее важной составляющей беспилотного авиационного комплекса является система управления и связи.

Классификация БПЛА по назначению

По назначению БПЛА бывают для научных (испытания новой техники, в т. ч. новых принципов полёта, наблюдения за природными явлениями и др.) и прикладных целей (подразделяются на БПЛА для военного и гражданского применения).

Военные БПЛА

По функциональному назначению классифицируют на наблюдательные (могут использоваться, в частности, для корректировки огня на поле боя); разведывательные; ударные (для ударов по наземным целям посредством ракетного вооружения; разведывательно-ударные; бомбардировочные; истребительные для уничтожения воздушных целей); радиотрансляционные; БПЛА РЭБ (для целей радиоэлектронной борьбы); транспортные; БПЛА-мишени; БПЛА-имитаторы цели; многоцелевые БПЛА.

Гражданские БПЛА

Применяются для мониторинга различных объектов [видеонаблюдение с целью охраны различных объектов; мониторинг лесных массивов службой лесоохраны; наблюдение за движением на железных и шоссейных дорогах, контроль судоходства; наблюдение за посевами предприятий сельского хозяйства; картографирование земной поверхности; разведка и составление планов помещений с помощью малых БПЛА внутри разрушенных или опасных зданий; мониторинг нефтегазовых объектов, особенно трубопроводов; радиационная и химическая разведка на опасных территориях; видеофотосъёмка труднодоступных промышленных объектов (линий электропередач, опор мостов, дымовых труб, ветрогенераторов, антенн и т. д.); мониторинг опасных природных явлений (паводков, извержений вулканов, лавиноопасных горных районов и др.); поиск полезных ископаемых с помощью специальных средств зондирования и др.]; рекламных, познавательных акций (видео- и фотосъёмка объектов архитектуры, природы, бизнеса, а также массовых мероприятий с целью презентации или рекламы; использование БПЛА в качестве носителей рекламы; авиамоделизм и авиаконструирование; использование малых БПЛА в качестве арт-объекта или объекта развлечения и др.); для доставки грузов и подобных мероприятий (доставка почты; доставка инструментов, комплектующих и материалов на строительные объекты; монтаж различных конструкций; распыление химикатов и внесение удобрений на полях; прокладка кабеля в опасных зонах; доставка продуктов, горючего, запчастей, источников питания и т. д. в труднодоступные районы для обеспечения альпинистов, туристов, экспедиций; сброс маркеров – световых, радиоизлучающих, для обозначения каких-либо объектов; доставка медикаментов и медоборудования для пострадавших в зоны аварий и катастроф и др.); ретрансляции сигналов (ретрансляция радиосигналов с целью увеличения дальности действия каналов связи; использование БПЛА в качестве носителей осветительного оборудования и др.).

Классификация БПЛА по принципу полёта

По принципу полёта БПЛА можно разделить: на БПЛА с жёстким крылом (самолётного типа); с гибким крылом; с вращающимся крылом (вертолётного типа);  с машущим крылом; аэростатического типа, а также на различные гибридные подклассы аппаратов, которые трудно однозначно отнести к какой-либо из перечисленных групп. Особенно много таких БПЛА, которые совмещают качества аппаратов самолётного и вертолётного типов.

БПЛА самолётного типа

У БПЛА самолётного типа подъёмная сила создаётся аэродинамическим способом за счёт напора воздуха, набегающего на неподвижное крыло. Аппараты такого типа, как правило, отличаются большей длительностью полёта, максимальной высотой полёта и высокой скоростью. БПЛА самолётного типа различаются по взлётной массе и бывают лёгкие (взлётная масса меньше 20 кг; выполнены в основном по схеме «летающее крыло», обладающей наибольшей несущей площадью и полезным объёмом при минимальных габаритах; используется в основном электродвигатель; время полёта около 1 ч, высота полёта до 1 км), средние (от 20 до 200 кг; наряду с электродвигателями применяют современные ДВС малой кубатуры; время полёта несколько часов и высота до 3–5 км); тяжёлые (более 200 кг, время полёта 10–12 ч и высота до 9–10 км; базируются на аэродромах, могут взлетать и садиться на асфальтовые и грунтовые аэродромы, а также взлетать с катапульты или с использованием твердотопливных ускорителей; в основном применяются бензиновые двигатели внутреннего сгорания, чаще всего 4-цилиндровые, имеют гиростабилизированную поворотную платформу для установки полезной нагрузки), сверхтяжёлые (более 1500 кг; высота полёта до 20 км, время полёта 24 ч и более; такие аппараты появились сравнительно недавно и мало распространены, используются как аппараты-аналоги пилотируемых самолётов и сверхдальние стратегические разведчики).

БПЛА с гибким крылом

Это дешёвые и экономичные летательные аппараты аэродинамического типа, в которых в качестве несущего крыла используется не жёсткая, а гибкая (мягкая) конструкция, выполненная из ткани, эластичного полимерного материала или упругого композитного материала, обладающего свойством обратимой деформации. В этом классе БПЛА можно выделить беспилотные моторизованные парапланы, дельтапланы и БПЛА с упруго деформируемым крылом. Крыло в аппаратах такого типа выполняется из композитного материала с большой степенью упругости. Это позволяет сворачивать крыло без опасения потерять его форму.

БПЛА вертолётного типа

БПЛА с вращающимся крылом. Подъёмная сила у аппаратов этого типа также создаётся аэродинамически, но не за счёт крыльев, а за счёт вращающихся лопастей несущего винта (винтов). Крылья либо отсутствуют вовсе, либо играют вспомогательную роль. Очевидными преимуществами БПЛА вертолётного типа являются способность зависания на месте и высокая маневренность, поэтому их часто используют в качестве воздушных роботов.

БПЛА с машущим крылом

Основаны на бионическом принципе – копировании движений, создаваемых в полёте летающими живыми объектами – птицами и насекомыми.

БПЛА аэростатического типа

Особый класс БПЛА, в котором подъёмная сила создаётся преимущественно за счёт архимедовой силы, действующей на баллон, заполненный лёгким газом (как правило, гелием). Этот класс представлен, в основном, беспилотными дирижаблями.

Историческая справка

Первые БПЛА (летающие модели планёров и самолётов) появились в начале 20 в. В середине 1930-х гг. создавались дистанционно управляемые воздушные мишени, используемые на учебных стрельбах. С 1950-х гг. во многих странах стали создавать БПЛА для аэрофотосъёмки, мониторинга окружающей среды, военной разведки, а также для точечного поражения военных целей. Первые ударные БПЛА появились в 1950-х гг. Это был дистанционнопилотируемый противолодочный вертолёт QH-50 DASH со взлётным весом 1000 кг, оснащённый поршневым двигателем. БПЛА по командам корабельной системы наведения выходил в район нахождения подводной лодки и сбрасывал противолодочную самонаводящуюся торпеду. Боевой радиус действия составлял 50–70 км.

Беспилотные аппараты в России

В 1960–80 в СССР были созданы Ла-17Р (разработка началась в 1959), Ту-123 «Ястреб» (сверхзвуковой дальний беспилотный разведчик), Ту-141 «Стриж» (1979–89), Ту-300 «Коршун». Разработка и испытания разведывательного БПЛА Ла-17Р завершились в 1963. Они показали, что машина, летая на высоте до 900 м, способна осуществлять фоторазведку объектов, находящихся на удалении 50–60 км от стартовой позиции, а с высоты 7000 м – объектов на удалении до 200 км. Скорость полёта составляла 680–885 км/ч. В 1960 началось разработка Ту-123 – цельнометаллического моноплана нормальной аэродинамической схемы с треугольным крылом. Хвостовое оперение состояло из трёх цельноповоротных рулевых поверхностей, ориентированных под углом 120° друг к другу и установленных на специальных наплывах, в которых размещались электрические рулевые машинки с водяным охлаждением. Фюзеляж состоял из шести секций. В носовой части размещалась разведывательная аппаратура массой 2800 кг. Носовая часть выполнялась спасаемой (на парашюте). Она соединялась с хвостовой частью четырьмя пневмозамками. Перед пуском БПЛА в автопилот вводилась заранее рассчитанная программа полёта. После старта разведчик летел в автоматическом режиме. На завершающем этапе полёта самолёт управлялся, как правило, в ручном режиме. Это позволяло точнее вывести аппарат в район посадки. Над выбранным местом подавались радиокоманды на выключение маршевого двигателя и выпуск тормозного парашюта. В 1964 система ДБР-1 «Ястреб» принята на вооружение ВВС Советской Армии (размах крыла – 8,41 м, длина – 27,84 м, высота – 4,78 м, максимальная взлётная масса – 35 610 кг, крейсерская скорость – 2700 км/ч, потолок – 22 800 м, максимальный радиус действия – 1400 км). Серийное производство БПЛА Ту-123 и других элементов системы продолжалось в Воронеже до 1972, всего было построено 52 экземпляра беспилотного самолёта-разведчика. В начале 1990-х построен оперативно-тактический многоцелевой дистанционнопилотируемый аппарат Ту-300, который проектировался уже не просто как разведывательный БПЛА, но и как носитель ракетного или бомбового вооружения. В ОКБ Яковлева разработан тактический БПЛА «Пчела-1Т» (первый полёт в 1986). Одна из последних разработок – тактический разведывательный комплекс «Типчак» (прошёл государственные испытания, но не принят на вооружение).

Ныне к основным задачам БПЛА относятся разведка, наблюдение и сбор информации, а также нанесение высокоточных ударов. Однако набор задач, которые могут решать военные БПЛА, гораздо шире, не говоря уже о гражданских применениях. Несмотря на достижения советского периода, сейчас развитие БПЛА в России значительно отстаёт от аналогичных программ стран НАТО. Практически не развивались специфичные технологии, применяемые при создании БПЛА (особенно в области систем управления). В то же время потребности в развитии беспилотной авиации стали ощущаться всё острее. В 2007 ОКБ «МиГ» и «Климов» представили ударный беспилотник «Скат», создаваемый с применением технологии малозаметности. В 2011 сообщалось, что на базе ОАО «Горизонт» (Ростов-на-Дону) совместно с австрийской фирмой «Schiebel» налажено производство беспилотных вертолётов «Schiebel Camcopter S-100» (российское наименование комплекса – БАК «Горизонт Эйр S-100»). Поступление в Вооружённые силы РФ первых разведкомплексов с БПЛА малой дальности российского производства «Орлан-10» началось в 2013. В 2014 сформирован первый отряд БПЛА «Форпост» на Тихоокеанском флоте. В 2012 завершились войсковые испытания малогабаритного разведкомплекса «Искатель» с беспилотными летательными аппаратами Т-4 российского производства. Комплекс «Искатель» состоит из базовой станции, которая размещается в рюкзаке, планшетного компьютера (на него транслируется изображение с камер беспилотников, он же служит консолью управления беспилотным летательным аппаратом) и двух аппаратов Т-4 массой 1,3 кг каждый. Беспилотники запускаются «с руки», продолжительность полёта аппарата – 40 мин. Оптимальную картинку местности аппарат передаёт с высоты 200 м, но способен подняться на высоту до 4 тыс. м, то есть работать в условиях горной местности. Беспилотник оснащён электрическим двигателем, размах крыла аппарата – 0,6 м. В 2015 в России был разработан для БПЛА свой собственный поршневой двигатель АПД-500, который может обеспечить полёт беспилотной машины на высоте более 6000 м, мощностью около 37 кВт, а его масса составляет 30 кг. Серийное производство двигателя планируется к концу 2017 – началу 2018.

Беспилотные аппараты в в США

В Вооружённых силах США первым ударным БПЛА стал разведывательный MQ-1 Predator, оснащённый ракетами AGM-114C Hellfire. На 2012 БПЛА составляют почти одну треть парка стоящих на вооружении летательных аппаратов. Наиболее распространёнными аппаратами стали RQ-11 Raven и RQ-7 Shadow 200. В 2008 на вооружение ВВС США поступили БПЛА MQ-9 Reaper и MQ-8B Fire Scout (корабельного базирования). Ещё один класс беспилотных летательных аппаратов – это платформы вертикального взлёта и посадки (Vertical Take Off and Landing – VTOL). По сравнению с другими воздушными БПЛА такие летательные аппараты обладают рядом преимуществ, которые особенно ярко проявляются в двух случаях: при ведении боевых действий в населённых пунктах и при базировании на кораблях (например, платформа Micro Air Vehicle – MAV, а также беспилотный летательный аппарат корабельного базирования MQ-8B Fire Scout). К классу БПЛА вертикального взлёта и посадки относятся также система Fire Scout, разрабатывающаяся для ВМФ и армии США, и ряд менее известных платформ, в том числе А-160 Hummingbird и аппараты серии GoldenEye. Семейство БПЛА гражданского назначения включает модели Wasp («Оса»), Raven («Ворон») и Puma («Пума») в весовом диапазоне от 5,5 до 6,5 кг. Все аппараты в полевых условиях переносятся в рюкзаке, собираются за считанные минуты и запускаются с рук. БПЛА оснащены цветными и инфракрасными камерами высокого разрешения, передающими изображение в режиме реального времени. Управление производится с носимого пульта.

Беспилотные аппараты в Израиле

В армии обороны Израиля БПЛА используют с 1969. На вооружении эскадрилий БПЛА в составе ВВС находится полный спектр БПЛА, от лёгких тактических разведчиков и наблюдателей до самого тяжёлого в мире БПЛА «Эйтан» (размах крыльев 26 м, приблизительно как у Боинга-737), включающий все виды назначений: наблюдение, разведка, целеуказание, координация действий наземных частей, штурмовые ударные БПЛА и т. д. Сухопутные подразделения также оснащаются носимыми сверхминиатюрными БПЛА, используемыми непосредственно в ходе боя. В 1992 израильский БПЛА впервые использован как боевое средство для целеуказания при операции по точечной ликвидации террористов. БПЛА дальнего радиуса действия использовались Израилем в ходе ряда операций по перехвату и уничтожению контрабандных поставок вооружений. В апреле 2015 БПЛА X-47B произвёл первую в истории дозаправку в воздухе полностью в автоматическом режиме.

Беспилотные аппараты в Европе

Основные работы в Европе в области БПЛА сосредоточены во Франции, где они ведутся как по национальным программам, так и по общеевропейским. Созданные во Франции различные беспилотники активно применялись во время событий на Балканах в конце 1990-х гг. Наиболее известные французские БПЛА – Sagem Sperwer, разрабатывается разведывательный аппарат Eagle 1, предназначенный для продолжительных полётов на средних высотах (7000–8000 м), а также высотные аппараты HALE, способные в течение 24–36 ч летать на высоте около 18 000 м. В Германии спроектированы разведывательные БПЛА LUNA Х-2000, KZO (Вrevel) и др.

По прогнозу Forecast International, опубликованному в апреле 2014, в ближайшие 10 лет объём продаж БПЛА в мире вырастет с 0,942 млрд. долл. в 2014 до 2,3 млрд. долл. в 2023. Лидерство будут уверенно сохранять США, на долю которых придется 65% рынка. Оставшиеся 35% придутся на остальные страны, среди которых Израиль, Франция, Великобритания, Италия и т. д. Среди различных типов БПЛА по объёмам продаж будут лидировать тактические TUAV (Tactical Unmanned Aerial Vehicle) – 40,7%, на аппараты с большой продолжительностью полёта MALE (Medium-Altitude, Long-Endurance) придётся 34,6%, на высотные с большой продолжительностью полёта HALE (High-Altitude, Long- Endurance) и ударные UCAV (Unmanned Combat Aerial Vehicle) – 21,4%. Объём рынка портативных беспилотников составит 1,7%, на гражданские аппараты придется 1,6%.

Лит.: Общие виды и характеристики беспилотных летательных аппаратов: справочное пособие / А. Г. Гребеников, А. К. Мялица, В. В. Парфенюк и др. Xарьков, 2008; Восс Л. Рынок беспилотных систем растёт и меняется (перевод аналитического обзора компании Frost amp; Sullivan) // Мир компьютерной автоматизации: мир ВКТ. 2009.  № 1. (http://www.rtsoft.ru/press/articles/detail.php?ID=778); Сенюшкин Н. С., Ямалиев Р. Р., Усов Д. В., Мураева М. А. Особенности классификации БПЛА самолетного типа // Молодой ученый. 2010.  №11. Т.1.  С. 65–68; Лоскутников А. А., Сенюшкин Н. С., Парамонов В. В. Системы автоматического управления БПЛА // Молодой ученый.  2011.  №9.  С. 56-58; Официальный сайт корпорации AAI. http://www.aaicorp.com; Официальный сайт компании AeroVironment. http://www.avinc.com; Официальный сайт компании General Atomics http://www.ga.com/unmanned-aircraft-systems-and-sensors; Официальный сайт компании Northrop Grumman. http://www.northropgrumman.com; Официальный сайт компании Aeronautics Defense Systems. http://www.aeronautics-sys.com; Официальный сайт компании Elbit Systems. http://www.elbitsystems.com; Официальный сайт компании Israel Aerospace Industries. http://www.iai.со.il.

Вернуться к началу