Výkonové charakteristiky bezpilotních prostředků. Bezpilotní prostředky: teorie a praxe. Začátek bezpilotní éry
Těžký ruský dron 18. září 2016
V této oblasti jsme samozřejmě dost pozadu, ale v poslední době to aktivně doháníme. Nedávné zkušenosti ukazují, že bez nich nemůžete žít!
V Rusku začaly letové zkoušky těžkého dronu Altair. „Altair odstartoval v Kazani v polovině července. Dron má před sebou rozsáhlý program letových testů,“ uvedl zdroj.
Účastník připomněl, že „práce na vytvoření komplexu UAV zadané ruským ministerstvem obrany byly prováděny kazaňským NPO Simonov Design Bureau (dříve Sokol Design Bureau) od konce roku 2011.
„Zařízení se vzletovou hmotností kolem pěti tun patří do třídy středně výškových UAV s dlouhou dobou letu. UAV je hornoplošník s ocasem ve tvaru V. Rozpětí křídel zařízení je asi 28,5 m, délka 11,6 m,“ uvedl.
Tento stroj o hmotnosti 5 tun je určen k letu s maximálním doletem až 10 000 kilometrů. Zároveň může UAV zůstat ve vzduchu bez přistání až 2 dny a operovat ve vysokých nadmořských výškách až 12 kilometrů. Uvádí se, že jedním z hlavních území, kde bude těžký ruský dron použit, bude naše Arktida.
Konstrukční prvky Altairu podle zdroje vyrobila kazaňská společnost KAPO-Composite. UAV je „poháněno dvěma dieselovými motory Red Aircraft s vrtulemi traktoru,“ dodal.
Motory RED A03 V12 byly testovány na Yak-52 v roce 2014. Jedním z hlavních investorů do projektu tvorby motoru byl ruský investiční holding FINAM. Developerem je RED aircraft GmbH. Jeho zakladatel Vladimir Raikhlin, světově proslulý automechanik a závodní jezdec, je prvním, komu se podařilo dosáhnout významného úspěchu ve vytvoření účinného vznětového motoru na letecký petrolej, který by byl kromě vysoké spolehlivosti a hospodárnosti i bezpečný. , odolné a šetrné k životnímu prostředí. 12válcový vznětový motor ve tvaru V RED A03 má vzletový výkon 500 koní. a je určen pro
použití v letectví obecný účel(A ON).
UAV "Altius-M" na letišti KAPO, Kazaň, 25. srpna 2014
Expert v oblasti bezpilotních systémů Denis Fedutinov vysvětlil Interfaxu, že Altair by se měl stát „ruskou obdobou amerického Reaper UAV“.
„Podobná velikost zařízení a jejich příslušnost ke stejné třídě dává důvod předpokládat, že Altair bude schopen řešit nejen průzkumné a pozorovací mise, ale také úderné mise,“ poznamenal Fedutinov.
Dodejme, že vývojáři dokončí všechny testy UAV v příštím roce a půl: uvedení vozidla je naplánováno na rok 2018 masová produkce. Zákazníkem projektu je ruské ministerstvo obrany.
Motor UAV "Altair" v montážní dílně "KAPO-composites", Kazaň, 25.03.2014 (záběry ze zpravodajského pořadu).
Taktický Specifikace:
- Hmotnost - do 5000 kg.
- Dolet - až 10 000 km.
- Délka letu - 48 hodin.
- Typ motoru - 2 dieselové motory RED A03 / V12 s přeplňováním turbodmychadlem a kapalinovým chlazením.
- Objem motoru - 6134 ccm...
- Turbodmychadlo motoru, typ: 2 ks. (1800–2200 MBAR).
- Výkon motoru, hp: 500 (373 kW).
- Maximální trvalý výkon motoru, hp: 480.
- Maximální otáčky motoru - 4000 ot./min.
- Točivý moment motoru, Nm: 1100 při 3800 ot./min.
- Životnost motoru - 3000 hodin.
- Druh paliva: JET A (petrolej) nebo motorová nafta.
Informace o výzbroji dronu zatím nebyly zveřejněny.
Obecně platí, že na příkaz ministerstva obrany v Rusku probíhají práce na vývoji tří typů UAV. Prvním z nich je středně výškový operačně-taktický dron „Pacer“ se vzletovou hmotností do 1 tuny. Druhým je samotný Altair. Třetí je těžký útočný UAV (výzkumné práce na projektu Ochotnik).
Předpokládá se, že Altair bude vybaven optickou průzkumnou stanicí s opticko-elektronickým systémem na gyroskopicky stabilizované platformě a v přídi bude instalován radar AFAR. UAV je určeno k provádění průzkumných prací a úderů na pozemní cíle. Užitečné zatížení až 2 tuny naznačuje možnost umístit na palubu cokoli, dokonce i řízenou střelu s jadernou hlavicí.
Zdroje
V myslích většiny lidí nesouvisejících s letectvím, bezpilotní letadla jsou trochu složitější verze rádiem řízené modely letadla. V jistém smyslu je to pravda. Funkce těchto zařízení jsou však v poslední době natolik rozmanité, že se již nelze omezovat pouze na tento pohled na ně.
Začátek bezpilotní éry
Pokud se budeme bavit o automatickém létání a vesmíru na dálku spravované systémy, pak toto téma není nové. Jiná věc je, že v posledním desetiletí je pro ně určitá móda. Ve svém jádru je sovětský raketoplán Buran, který provedl bezposádkový vesmírný let a bezpečně přistál v nyní vzdáleném roce 1988, také dron. Fotografie povrchu Venuše a mnoho vědeckých údajů o této planetě (1965) byly také získány automaticky a telemetricky. A lunární vozítka jsou zcela v souladu s myšlenkou bezpilotních vozidel. A mnoho dalších úspěchů sovětské vědy na poli vesmíru. Kde se zmíněná móda vzala? Zřejmě to byl výsledek zkušeností bojové použití podobnou technologii a byl bohatý.
Jak to použít?
Ovládání bezpilotních letounů je stejná specialita jako u obyčejného. Drahý a složitý stroj lze snadno srazit na zem nešikovným přistáním. Může se ztratit v důsledku neúspěšného manévru nebo ostřelování nepřítelem. Stejně jako běžné letadlo nebo vrtulník se musíte pokusit dron zachránit a odstranit ho z nebezpečné zóny. Riziko samozřejmě není stejné jako u „živé“ posádky, ale také k vyhození drahé vybavení Nestojí to za to. Dnes je ve většině zemí instruktor a akademické práce jsou prováděny zkušenými piloty, kteří si osvojili ovládání UAV. Obvykle nejsou profesionální učitelé a specialisté v počítačová technologie, takže tento přístup pravděpodobně nebude trvat dlouho. Požadavky na „virtuálního pilota“ se liší od požadavků, které platí pro budoucího kadeta při přijetí do letecké školy. Lze předpokládat, že konkurence mezi uchazeči o odbornost „UAV operátor“ bude značná.
Hořká ukrajinská zkušenost
Aniž bychom zacházeli do politického pozadí ozbrojeného konfliktu ve východních oblastech Ukrajiny, můžeme si povšimnout extrémně neúspěšných pokusů o provedení leteckého průzkumu letouny An-30 a An-26. Pokud byl první z nich vyvinut speciálně pro letecké snímkování (hlavně mírové), pak druhý je výhradně dopravní modifikací osobního An-24. Obě letadla byla sestřelena palbou rebelů. A co ukrajinské drony? Proč nebyly použity k získání informací o poloze povstaleckých sil? Odpověď je jednoduchá. Žádný z nich není.
Na pozadí trvalého finanční krize země neměla prostředky potřebné k vytvoření moderních zbraní. Ukrajinské drony jsou ve fázi předběžných návrhů nebo nejjednodušších domácí zařízení. Některé z nich jsou sestaveny z rádiem řízených modelů letadel zakoupených v obchodě Pilotage. Milice jednají úplně stejně. Není to tak dávno, co údajně sestřelený ruský dron ukazovala ukrajinská televize. Fotografie, na níž je malý a ne nejdražší model (bez poškození) s připevněnou provizorní videokamerou, jen stěží může sloužit jako ilustrace agresivní vojenské síly „severního souseda“.
Je nepravděpodobné, že roboti někdy zcela nahradí lidi v těch oblastech činnosti, které vyžadují rychlé přijímání nestandardních rozhodnutí jak v mírovém životě, tak v boji. Přesto se vývoj dronů v posledních devíti letech stal módním trendem vojenského leteckého průmyslu. Mnoho vojensky vedoucích zemí hromadně vyrábí UAV. Rusku se zatím nepodařilo nejen zaujmout svou tradiční vedoucí pozici v oblasti konstrukce zbraní, ale ani překonat mezeru v tomto segmentu obranných technologií. Práce v tomto směru však probíhají.
Motivace pro vývoj UAV
První výsledky používání bezpilotních letounů se objevily již ve čtyřicátých letech, ale tehdejší technologie více odpovídala konceptu „letadlového projektilu“. Střela V-fau mohla letět jedním směrem vlastní systémřízení kurzu, postavené na inerciálně-gyroskopickém principu.
V 50. a 60. letech dosáhly sovětské systémy protivzdušné obrany vysoká úroveňúčinnosti a začaly představovat vážné nebezpečí pro letoun potenciálního nepřítele v případě skutečné konfrontace. Války ve Vietnamu a na Středním východě vyvolaly mezi americkými a izraelskými piloty skutečnou paniku. Případy odmítnutí provést bojové mise v oblastech pokrytých protiletadlové systémy sovětská výroba. Nakonec neochota vystavit životy pilotů smrtelnému riziku přiměla konstrukční společnosti hledat cestu ven.
Začátek praktické aplikace
První zemí, která použila bezpilotní letouny, byl Izrael. V roce 1982 se během konfliktu se Sýrií (údolí Bekaa) na obloze objevily průzkumné letouny pracující v robotickém režimu. S jejich pomocí se Izraelcům podařilo odhalit bojové formace Nepřátelská protivzdušná obrana, která na ně umožňovala zahájit raketový úder.
První drony byly určeny výhradně pro průzkumné lety nad „horkými“ územími. V současnosti se využívají i útočné drony, které mají na palubě zbraně a munici a přímo provádějí bombové a raketové útoky na podezřelé pozice nepřítele.
Největší počet jich mají Spojené státy americké, kde se sériově vyrábí Predators a další typy bojových letounů.
Zkušenosti s aplikací vojenské letectví v moderní době, zejména operace na uklidnění konfliktu v Jižní Osetii v roce 2008, ukázala, že Rusko také potřebuje bezpilotní prostředky. Provádění těžkého průzkumu tváří v tvář nepřátelské PVO je riskantní a vede k neoprávněným ztrátám. Jak se ukázalo, v této oblasti existují určité nedostatky.
Problémy
Dominantní moderní myšlenkou je dnes názor, že Rusko potřebuje útočné UAV v menší míře než průzkumné. Nepřítele můžete zasáhnout palbou pomocí různých prostředků, včetně vysoce přesných taktických střel a dělostřelectva. Mnohem důležitější jsou informace o rozmístění jeho sil a správné určení cíle. Jak ukázala americká zkušenost, použití dronů přímo k ostřelování a bombardování vede k četným chybám, smrti civilistů i vlastních vojáků. To nevylučuje úplné opuštění modelů úderů, ale pouze odhaluje slibný směr, kterým se budou v blízké budoucnosti vyvíjet nové ruské UAV. Zdálo by se, že země, která ještě nedávno zaujímala přední místo ve výrobě bezpilotních vzdušných prostředků, je dnes odsouzena k úspěchu. Ještě v první polovině 60. let vznikly letouny létající v automatickém režimu: La-17R (1963), Tu-123 (1964) a další. Vedení zůstalo v 70. a 80. letech. V devadesátých letech se však technologická mezera stala zřejmou a pokus o její odstranění v posledním desetiletí, doprovázený výdaji pěti miliard rublů, nepřinesl očekávaný výsledek.
Současná situace
V současné době jsou nejslibnější UAV v Rusku zastoupeny následujícími hlavními modely:
V praxi jediné sériové UAV v Rusku nyní představuje dělostřelecký průzkumný komplex Tipchak, schopný plnit úzce vymezený rozsah bojových úkolů souvisejících s určením cíle. Dohodu mezi Oboronprom a IAI, podepsanou v roce 2010 o rozsáhlé montáži izraelských dronů, lze považovat za dočasné opatření, které nezajišťuje vývoj Ruské technologie, ale pouze pokrývající mezeru v sortimentu domácí obranné výroby.
Některé nadějné modely mohou být přezkoumány jednotlivě jako součást veřejně dostupných informací.
"Pacer"
Vzletová hmotnost- jedna tuna, což na dron není tak málo. Konstrukční vývoj provádí společnost Transas a v současné době probíhají letové zkoušky prototypů. Uspořádání rozložení, ocas ve tvaru V, široké křídlo, způsob vzletu a přistání (letadlo) a Obecná charakteristika zhruba odpovídají výkonu aktuálně nejrozšířenějšího amerického Predatora. Ruský UAV „Inokhodets“ bude schopen nést celou řadu zařízení umožňujících průzkum v kteroukoli denní dobu, letecké snímkování a telekomunikační podporu. Předpokládá se, že bude možné vyrábět úderné, průzkumné a civilní modifikace.
"Hodinky"
Hlavní model je průzkumný, je vybaven videokamerou a fotoaparátem, termokamerou a dalšími registrační zařízení. Útočné UAV lze také vyrábět na základě těžkého draku letadla. Rusko potřebuje Dozor-600 spíše jako univerzální platformu pro testování technologií pro výrobu výkonnějších dronů, ale nelze vyloučit ani uvedení tohoto konkrétního dronu do sériové výroby. Projekt je v současné době ve vývoji. Datum prvního letu je 2009, zároveň byl vzorek prezentován v mezinárodní výstava"MAX". Designed by Transas.
"Altair"
Dá se předpokládat, že v současnosti jsou největšími útočnými UAV v Rusku Altair, vyvinutý Sokolským Design Bureau. Projekt má také jiný název - „Altius-M“. Vzletová hmotnost těchto dronů je pět tun, postaví je Kazaňský Gorbunovův letecký závod, součást Akciová společnost"Tupolev". Náklady na kontrakt uzavřený s ministerstvem obrany jsou přibližně jedna miliarda rublů. Je také známo, že tyto nové ruské UAV mají rozměry úměrné rozměrům stíhacího letadla:
- délka - 11 600 mm;
- rozpětí křídel - 28 500 mm;
- rozpětí ocasu - 6 000 mm.
Výkon dvou šroubových leteckých dieselových motorů je 1000 koní. S. Tyto ruské průzkumné a útočné bezpilotní letouny budou schopny zůstat ve vzduchu až dva dny, přičemž urazí vzdálenost 10 tisíc kilometrů. O elektronických zařízeních se toho ví jen málo;
Jiné typy
Slibně se vyvíjejí i další ruské bezpilotní letouny, například výše zmíněný „Ochotnik“, bezpilotní těžký dron, který je rovněž schopen plnit různé funkce, jak informační, tak průzkumné a úderné. Kromě toho existuje také rozmanitost v principu zařízení. Bezpilotní letouny se dodávají v typech letadel i vrtulníků. Velký počet rotorů poskytuje schopnost efektivně manévrovat a vznášet se nad objektem zájmu a vytvářet vysoce kvalitní fotografie. Informace mohou být rychle přenášeny šifrovanými komunikačními kanály nebo akumulovány ve vestavěné paměti zařízení. Řízení UAV může být algoritmicko-softwarové, vzdálené nebo kombinované, ve kterém se návrat na základnu provádí automaticky v případě ztráty kontroly.
Zřejmě bez posádky Ruská zařízení brzy nebudou ani kvalitativně, ani kvantitativně horší než zahraniční modely.
Momentálně bez posádky letecké systémy zažívají rychlý růst po celém světě. Země, které dosud neprováděly vědecký vývoj a výrobu těchto high-tech komplexů, vstupují na trh tohoto segmentu moderní technologie, a to: Indie, Pákistán, Írán, Sýrie , Polsko, čeština, Norsko. Nesporní vůdci jsou USA , Izrael, Německo který nechal daleko za sebou Rusko. Výrazná vlastnost Na domácím trhu bezpilotních systémů je slabé financování ze strany státu. Významné finanční prostředky na vývoj a výrobu bezpilotních systémů přiděluje pouze ministerstvo obrany.
Nicméně poptávka po modern ruský trh v bezpilotních systémech se projevuje nejen v potřebách orgánů činných v trestním řízení, ale i v dalších, čistě civilních oblastech, a to: monitorování životního prostředí; monitorování potrubí a plynovodů; mapování; ochrana lesa, ochrana ryb. I malá aplikace bezpilotních systémů v těchto oblastech přináší hmatatelné výsledky. Během éry Sovětského svazu se vývojem bezpilotních systémů zabývali velcí letečtí výrobci, jako je Tupolev Design Bureau, nyní se tím zabývá mnoho společností, které původně nesouvisely s letectvím, které do tohoto segmentu přišly z jiných příbuzných průmyslová odvětví. Vědecký vývoj a výrobu bezpilotních systémů provádí koncern VEGA, Aerocon, Transas, Irkut, Rissa atd.
Experimenty. Drony
Podle klasifikace Ministerstva obrany existují 4 třídy bezpilotních systémů
- komplexy krátkého dosahu (do 25 km);
- UAV krátkého dosahu (do 100 km);
- střední dosah (až 500 km);
- velký dosah (více než 500 km).
Poptávka je jak po drahých zařízeních s dlouhou dobou letu (více než den), tak po nízkorozpočtových, což jsou pneumatická děla, která vystřelí cílovou zátěž do výšky 200 metrů s fotografií, videokamerou a daty. přenosový systém, spuštěný na zem pomocí padáku během 20-30 sekund
Mezi bezpilotními letouny 1. třídy získaly od specialistů ministerstva obrany dobré hodnocení komplexy Eleron-3SV a Eleron-10SV od kazaňské společnosti Enix. Tyto systémy jsou doporučeny pro použití v ruských pozemních silách. Jejich draky jsou vyrobeny pomocí integrovaného obvodu.
Drony krátkého dosahu
Hmotnost zařízení Eleon-3SV bez cílového zatížení je 4,3 kg. Lze jej přepravovat v ramenním kontejneru nebo po silnici. Doba letu je asi 2 hodiny, výška letu je 5 km. Maximální dosah přenosu dat přes digitální videokanál je 25 km. Zařízení se spouští pomocí gumičky nebo pneumatického naváděcího zařízení, přistání se provádí pomocí padáku, který se uvolní při přistání pomocí rádiového příkazu.
"Elern-10SV" má dobu letu 2,5 hodiny při rychlosti 75-135 km/h, přenáší data na vzdálenost až 50 km. Zařízení přistává pomocí padáku v obrácené poloze na zádech, což zajišťuje bezpečnost informací a křehké užitečné zatížení. Podobným způsobem přistává i izraelský UAV BirdEye-400, který byl zakoupen ruské ministerstvo obhajoba studovat.
Pro potřeby ministerstva pro mimořádné situace a ministerstva vnitra pro použití v městských podmínkách vyvinul Moskevský letecký institut minivrtulník „Raven“ se vzletovou hmotností 32 kg. (užitečná hmotnost do 16 kg). S 2hodinovou délkou letu rychlostí 100-120 km/h umožňuje areál rozlišit osoby, poznávací značky aut... "Havran" lze použít za ztížených povětrnostních podmínek, je akusticky nenápadný.
Silnými konkurenty vrtulníků jsou drony turbínového typu, což jsou vozidla s vertikálním vzletem a používají se k plnění úkolů, které vyžadují video dohled na blízko a přesné přistání v daném bodě. Lze je použít kdekoliv, vč. v městských oblastech a v lese, protože Hlavní rotor v takových zařízeních je umístěn uvnitř krytu. Jednou z mála společností vyvíjejících tak slibné UAV je společnost Rissa. Nejznámější je jeho vývoj "Typhoon". Zařízení je navrženo pro 50 minut letu a může být nepostradatelné pro studium stavu budov během nedestruktivní testování, pro zvedání zařízení do malých výšek, řízení provozu na dálnicích.
Křidélka-3SV Křidélka-10SV Bird-Eye 400
Minivrtulník "Raven" Flight-D Irkut-200
UAV "Yulia" Dozor-2 Dozor-3
Dozor-4
Drony středního doletu
Bezpilotní systémy středního dosahu "Reis-D", které jsou v provozu s ruskou armádou, byly vyvinuty Design Bureau pojmenované po. Tupolev. V současné době je vyvíjen projekt UAV středního doletu na základě průzkumného a úderného komplexu s vozidlem Tu-300 (startovní hmotnost - 3 tuny, rychlost až 950 km/h, letový dosah - 300 km, schopný nést zbraně o hmotnosti do 1 tuny).
Firma Irkut vyvinula komplex Irkut-200 (délka 4,53 m, rozpětí křídel 5,34 m, dolet až 200 km). Konstrukčně se jedná o hornoplošník. Používání kompozitní materiály umožnilo snížit hmotnost zařízení. UAV unese náklad o hmotnosti až 30 kg. a do 60 kg. paliva, což umožňuje lety trvající až 12 hodin. Vzlet a přistání se provádí na plošině dlouhé až 250 m. Výhodou komplexu je vysoký stupeň autonomie a také nízká cena životní cyklus a provoz.
Větším zařízením je Yulia UAV se vzletovou hmotností 550 kg. s nosností do 100 kg. - vyvinutý Moskevským výzkumným ústavem "Pendant". Dron je navržen tak, aby létal 12 hodin a přenášel informace na vzdálenost až 250 km. Vzlet a přistání se provádí „jako letadlo“.
KDY ZAČNE NAŠE DRONY BOMOBOVAT ISIS?
Bezpilotní systémy dlouhého dosahu
Problematika zajištění Vysoká kvalita informacím přenášeným UAV přikládá velký význam společnost Transas, která je vývojářem námořních a leteckých navigační systémy. Tento problém se stal klíčovým při vytváření komplexu Dozor-3, který patří do třídy těžkých středně výškových UAV s dlouhou dobou letu. Užitečné zatížení UAV může být: videokamery a přední a boční radar, termokamera, automat digitální fotoaparát vysoké rozlišení, cílový systém řízení zátěže a zařízení pro ukládání informací. Pro hlídkování námořních a pozemních hranic, monitorování přírodních katastrof, mimořádných situací a zajišťování pátracích a záchranných operací nabízí Transas Dozor-2 a Dozor-4. Zejména "Dozor-4" používá pohraniční služba FSB k přeletu hlavní plynovody a letecké snímkování.
Transas využívá nanotechnologie, aby byla jeho zařízení stabilnější a méně nápadná pro radary.
Nové ruské bezpilotní vozidlo ORION Kopie amerického bezpilotního prostředku MQ-9 Reaper
Problémy a perspektivy rozvoje průmyslu
Ruští výrobci jsou závislí na dovážených komponentech (spalovací motory, elektronická zařízení atd.). Zpoždění se týká také malých kamerových systémů, vysokokapacitních napájecích zdrojů, pístových a elektrických pohonných systémů. Výroba levných perspektivních kompozitních materiálů není dostatečně rozvinutá. Práce v oblasti bezpilotních letadel však pokračují. Podle odborníků lze s dostatečnými finančními prostředky překonat propast Ruska s předními zeměmi vyvíjejícími a vyrábějícími UAV za 5–6 let. Nyní, na příkaz ministerstva obrany, společnost Suchoj vyvíjí dva letouny typu UAV - průzkumný a úderný. Transas vyvíjí UAV o hmotnosti do 1 tuny Kazaňský podnik OKB Sokol pracuje na vytvoření UAV o hmotnosti 5 tun. Vývoj 3 bezpilotních letounů, ale vrtulníkového typu (bezpilotní letoun s krátkým dosahem o hmotnosti 300 kg, bezpilotní letoun se vzletovou hmotností 700 kg a těžký útočný bezpilotní vrtulník) je dle nařízení obrany státu realizován holdingová společnost Russian Helicopters. Testování komplexů vytvořených těmito společnostmi by se mělo očekávat nejdříve v roce 2014.
Článek popisuje všechny důležité technické charakteristiky modelů bezpilotních letadel a jejich vliv na získaný výsledek, poskytuje výpočty výkonu a předpisy jsou popsána kritéria pro výběr UAV pro řešení určitých mapovacích problémů.
Klasifikace UAV
| Typy UAV | Podtypy | Systém |
|---|---|---|
| Letoun | létající křídlo, Trup |
|
| Vícerotorový | 4, 8 rotor |
|
| Helikoptéra |
|
Při výběru bezpilotních systémů pro řešení mapovacích problémů je důležité porozumět rozdílům v konstrukci a technických řešeních různých typů a modelů UAV. Přezkum bude zvažovat vlastnosti bezpilotních letounů typu letadla (modely pouze s možností volného startu a přistání, bez potřeby letištní základny); multirotorů a vrtulníků. Bez ohledu na typy a modely jsou hlavními charakteristikami zařízení velikost, hmotnost a tvar. Právě tyto parametry určují způsob startu, přistání, nosnost a hlavně chování prkna při letu a natáčení.
Hmotnost zařízení
Prázdná hmotnost a maximální vzletová hmotnost udávají, jaký hardware lze použít k provádění leteckého snímkování. Čím větší je vzletová hmotnost, tím přesnější zařízení lze použít k získání vysoce kvalitních výsledků. Síla vibrací UAV se vzduchovými proudy závisí na hmotnosti zařízení, takže čím těžší je strana, tím stabilnější je trajektorie pohybu a tím stabilnější je geometrie obrazu.
Rozměry a tvar zařízení
Aerodynamické vlastnosti UAV závisí na délce a rozpětí křídla. Podle tvaru se bezpilotní letouny typu letadla dělí na létající křídlo a trup. Výhodou trupového typu je schopnost nést větší užitečné zatížení a provádět průzkumy stabilněji, protože Hmotnost takových stran je obvykle větší. Nevýhodou tohoto typu UAV je složitost konstrukce, která zvyšuje požadavky na provozní řád a náklady na opravy. Výhodou typu létajícího křídla je jednoduchost konstrukce a ovládání. Nevýhody: malé rozměry a hmotnost, které neumožňují nést další užitečné zatížení.
Pro multi-roty je důležitou charakteristikou počet šroubů. Věřilo se, že počet vrtulí ovlivňuje stabilitu letu, takže vrtulníky s 8 vrtulemi létaly mnohem stabilněji než ty se 4 a 6 vrtulemi, ale dnes, díky vývoji letových algoritmů, létají všechny vrtulníky stejně stabilně, i když jedna selže. šroub
|
|
Motory
Většina modelů UAV používá elektromotory. Charakteristiky motoru jsou zodpovědné za maximální dolet a dobu letu. Elektromotory jsou poháněny bateriemi různé typy a závisí na velikosti UAV. Kompaktní modely mohou strávit 40 minut ve vzduchu, velké modely - až 4 hodiny, urazit vzdálenost až 300 km. Některé modely používají spalovací motor. Zpravidla se jedná o těžké modely (od 20 kilogramů), jejichž délka letu dosahuje 10 hodin, což jim umožňuje urazit až 1000 km. Pro benzínové motory se používá směs benzínu AI-92,95 syntetický olej pro dvoudobé motory. Spotřeba paliva je přibližně 0,5 l/h v režimu horizontálního letu. Objem standardní palivové nádrže je 5 l. Pro fotografování velkoplošných objektů je cenově výhodné použít modely se spalovacími motory.
Výška letu
Výška záběru ovlivňuje velikost pixelů a počet snímků. Ruská legislativa neomezuje možnosti letových misí, na rozdíl od většiny evropských zemí, kde je přísná regulace využití vzdušného prostoru do 100 m Vlastnosti regulace letu lze nalézt ve zprávě Amira Vilieviče Valijeva. generální ředitel společnosti "AFM-Servers" na katastrální konferenci GIS-Association pro rok 2012. Maximální praktický letový strop zařízení je relevantní pro ruské prostory, protože Úpravou výšky snímání můžete změnit hodnoty velikosti pixelů a počet snímků.
Rychlost
Maximální a cestovní rychlost ovlivňují schopnost použití UAV ve větrných podmínkách a výkon průzkumu. Průměrná cestovní rychlost malých modelů (létajících křídel) je cca 50 - 60 km/h, rychlost větších modelů cca 100 km/h. Omezení použití UAV z hlediska rychlosti větru při vzletu a přistání jsou v průměru asi 10 m/s. Obvykle je obtížné předpovědět rychlost a poryvy větru ve výšce letu. Ovlivňují geometrii snímání a zachování přesahů, stejně jako kvalitu snímků, například rozostření.
Vzlet a přistání
UAV jsou klasifikovány podle způsobu startu a přistání. Hlavní startovací metody jsou: z rukou a z katapultu. Hlavní způsoby přistání jsou: s padákem a na trupu.
Ruční start |
Start z katapultu |
Na rozdíl od pilotovaných letadel a vrtulníků nevyžadují bezpilotní systémy základnu na letišti, letová mise se provádí automaticky a jsou pro posádku bezpečné.
Přistání na padáku |
Přizpůsobení těla |
V poslední době mají téměř všechny modely UAV automatický provozní režim, od startu až po dokončení mise a přistání. U některých modelů je to možné ruční ovládání prostřednictvím pozemní stanice a poloautomatického řízení (možnost upravit trasu, výšku a bod přistání během mise).
Autopilot
Autopilot je „mozkem“ UAV. Donedávna se ve většině případů používaly jednoduché autopiloty určené pro amatérské modely letadel, které nesplňují požadavky na letecké snímkování. Na tento moment Většina vývojářů UAV pracuje na vývoji vlastních autopilotů, aby splnili požadavky leteckého snímkování.
Natáčecí zařízení
Většina UAV je malých rozměrů a nosnosti. V tomto ohledu se pro letecké fotografování často používají point-and-shoot kamery. Těžké modely jsou vybaveny plnoformátovými zrcadlovkami jako Canon (EOS) nebo Nikon (D800). Obsluha kamerových závěrek je důležitá v procesu leteckého snímkování pro kartografické a geodetické práce, doporučuje se používat kamery s centrální nebo elektronickou závěrkou.
Některé modely UAV jsou vybaveny profesionálními leteckými kamerami navrženými speciálně pro použití na UAV, jako je Phase One. Tato kamera poskytuje požadovaná kvalita obrázky, ale má vysokou cenu (35-45 000 Euro) a váží 2,9 kg. Velikost snímače a výkon fotoaparátu ovlivňují počet snímků a tím i čas potřebný pro následné zpracování. Příklad výkonu některých kamer je uveden v tabulce:
Výkon spotřebitelských kamer v leteckém snímkování UAV
| Možnosti | Nikon D800 | Ricoh GR | Canon IXUS | Sony RX1 | Sony NEX5 | Canon_EOS 5D mark2 | První fáze IXU 150 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rozloha (km čtverečních) | 30 | ||||||
| Šířka rámu (v pixelech) | 4912 | 2736 | 3000 | 4000 | 3264 | 3744 | 6208 |
| Délka rámu (pixely) | 7360 | 3168 | 4000 | 6000 | 4912 | 5616 | 8280 |
| MPix. | 36 | 9 | 12 | 24 | 16 | 21 | 51 |
| Phys. velikost pixelu (µm) | 5,0 | 2,0 | 1,5 | 6,0 | 4,9 | 6,5 | 5,3 |
| GSD, cm | 5 | ||||||
| Rámová plocha (km2) | 0,09 | 0,02 | 0,03 | 0,06 | 0,04 | 0,05 | 0,13 |
| Podélné překrytí (%) | 80 | ||||||
| Křížové překrytí (%) | 60 | ||||||
| Ohnisková vzdálenost (mm) | 50 | 6 | 4 | 35 | 16 | 50 | 55 |
| Interval fotografování (s) | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 1 | 1 | 0,8 | 0,8 |
| Počet fotografií | 4149 | 17306 | 12500 | 6250 | 9356 | 7134 | 2918 |
| Doba focení (hodina) | 0,7 | 2,9 | 2,1 | 1,7 | 2,6 | 1,6 | 0,6 |
| Výška střelby (m) | 500 | 150 | 133 | 292 | 163 | 385 | 519 |
Navigační zařízení
Pro UAV navigaci se používají levná jednofrekvenční zařízení GPS/IMU (Global Positioning System/Inertial Measurement Unit). Používají se také pro vnější orientační prvky obrázků. V poslední době někteří vývojáři používají dvoufrekvenční GPS přijímače a porovnávají svá měření s daty ze základnových stanic GNSS. Protože Většina modelů UAV nemá možnost používat stabilizační platformy pro kamery z důvodu nedostatečné nosnosti je doporučeno použít přesné inerciální systémy INS, které umožní určit orientační prvky průzkumu s uspokojivou přesností. Rádiové kanály se používají ke komunikaci s UAV během letu. Frekvence těchto kanálů se pohybuje od 433 MHz do 2,4 GHz. Komunikace je nezbytná pro to, aby operátor mohl sledovat provádění úkolu v reálném čase a upravovat úkol. Někdy jsou video a fotografické materiály získané během natáčení přenášeny pomocí rádiového kanálu.
Provozní omezení
Použití UAV má širokou geografii. Rozsah provozních teplot (od -30°C do +50°C) umožňuje použití UAV v různých klimatických zónách. Jediným provozním omezením pro výrobce, které má zajistit pečlivý provoz, je rychlost větru při startu a přistání. V průměru se pohybuje od 4 do 15 m/s v závislosti na typu a hmotnosti zařízení.
Kromě kamer lze na palubu UAV nainstalovat různá další zařízení, jako je termokamera, laserový skener nebo videokamera. Pomocí těchto zařízení můžete řešit výrobní problémy související s monitorováním a technickou diagnostikou objektů.
Záruka a pojištění
Záruka na všechny modely UAV je zpravidla 12 měsíců. Zároveň je v poslední době možné pojistit UAV jako plnohodnotný geodetický přístroj.
Licence a certifikace
V tuto chvíli není vyřešena otázka státní certifikace UAV jako nástroje pro provádění inženýrských, geodetických a kartografických prací. Kromě certifikace samotného zařízení je nutná certifikace provozních organizací. U velkých UAV se musí tým údržby skládat alespoň z operátora a technika. U malých modelů stačí jedna osoba. Certifikaci v současnosti provádějí přímo vývojové společnosti. Bez získání certifikátu není používání UAV pro provádění inženýrských, geodetických a kartografických prací výrobci doporučováno.
Hlavní kritéria pro výběr UAV
Hlavní kritéria výběru lze určit na základě typu práce. Protože Pokud jsou uvažovány modely pro vysoce přesná měření, pak materiál musí odpovídat aktuální regulační dokumentaci pro fotogrammetrické, geodetické a pozemkové práce. Podle instrukcí GKINP (GNTA)-02-036-02 pro fotogrammetrickou práci při vytváření digitálních topografických map a plánů se za kartografický materiál považuje plánovaný průzkum do 3˚ od nadiru, splňující stanovená kritéria dekódování v závislosti na měřítku. . V tuto chvíli není vytvořena žádná speciální dokumentace pro kontrolu kvality materiálů získaných z UAV, proto je nutné brát v úvahu aktuální návody pro fotogrammetrické práce. Podobné požadavky na střelbu splňují modely s dostatečnou hmotností nebo stabilizační platformou. V následující tabulce jsou uvedeny požadavky na přesnost a způsoby stanovení charakteristických bodů hranic pozemku, jakož i charakteristických bodů obrysu budovy, stavby nebo objektu nedokončené stavby na pozemek, používané v hospodaření s půdou.
Vyhláška Ministerstva hospodářského rozvoje Ruské federace ze dne 17. srpna 2012. N 518 Moskva
| p/p | Kategorie pozemku | Odmocnina střední kvadratická chyba umístění charakteristických bodů, ne více než m |
|---|---|---|
| 1 | Země osad | 0,10 |
| 2 | Pozemky určené pro osobní vedlejší hospodaření, zahradnictví, zelinářství, samostatné garáže nebo individuální bytová výstavba na pozemcích sídel a zemědělských pozemků | 0,20 |
| 3 | Zemědělská půda | 2,50 |
| 4 | Země průmyslu, energetiky, dopravy, spojů, rozhlasového vysílání, televize, informatiky, země podporující kosmické aktivity, země obrany, bezpečnosti a další speciální účely | 0,50 |
| 5 | Pozemky zvláště chráněných přírodních území a objektů | 2,50 |
| 6 | Pozemky lesního fondu, pozemky vodního fondu, rezervní pozemky | 5,00 |
Pro získání požadovaná kvalita a geometrie zaměřování obydlených oblastí a průmyslových zařízení jsou vyžadovány modely UAV s velikostí a hmotností, které umožňují použití vysoce přesných přístrojů (GPS/INS) a kamer s velkou matricí a centrální závěrkou. Je velmi důležité, aby byly algoritmy autopilota modelů uzpůsobeny pro střelbu s přesně specifikovanými parametry. Pro řešení problémů se zdaněním nebo monitorováním zemědělských pozemků nebo pozemků lesních a vodních zdrojů můžete použít modely menší hmotnosti a velikosti a zanedbávat přesnější nástroje, ale vyvstává problém produktivity, protože Podobné kategorie půdy zabírají velké plochy. Zde je důležité, aby modely UAV měly vysokou odolnost vůči povětrnostním podmínkám.
»