Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние
Шрифт:
Рис. 1.62. Экспериментальный дирижабль "Анюта" Долгопрудненского конструкторского бюро автоматики (Россия, 2011)
В другой разработке российских дирижаблестроителей (компания "Локомоскай" в сотрудничестве с ульяновским ЗАО "Авиастар-СП" [47]) основной особенностью является то, что помимо объемов гелия в аппарате присутствует полость, заполняемая подогреваемым воздухом (идея, предложенная К.Э. Циолковским в 90-х гг. XIX века). Благодаря такой конструкции, позволяющей контролировать подъемную силу, аппарат сможет совершать не только вертикальный взлет, но и зависать в одной точке или садиться на любую ровную площадку – в отличие от классических дирижаблей, которым необходимы специальные мачты для причаливания. Для передвижения аппарата используются электродвигатели (рис. 1.63). Кроме этого, по краям дирижабля планируется расположить небольшие крылья, которые тоже будут создавать некоторую подъемную силу. Дискообразная форма позволяет обеспечить устойчивость под напором ветра (до 20 м/с) при зависании аппарата
Рис. 1.63. Демонстрационная модель "Локомоскайнера" (Россия, 2010)
Интересны гибридные концепты, в которых объединяются, как правило, аэростатическая и аэродинамическая подъемные силы. Обычные дирижабли иногда обозначают в англоязычных источниках как LTA (Lighter Than Air – легче воздуха). Гибридные аппараты несколько тяжелее воздуха, поэтому обозначаются как НТА (Heavier Than Air). Обычно они представляют собой гибрид дирижабля и самолета. Пример – аппарат Dynalifter DL-100 американской фирмы Ohio Airships (рис. 1.64). Для взлета и посадки аппарату нужна ВПП, однако это окупается очевидными достоинствами по сравнению с обычными дирижаблями: простота взлета и посадки без необходимости иметь специальные персонал и приспособления, устойчивость к ветровым нагрузкам, в том числе при нахождении на земле. В то же время сохраняется, как у всех дирижаблей, способность летать на очень низких скоростях при малых энергетических затратах [49].
Рис. 1.64. Гибридный аппарат Dynalifter DL-100 (США, 2012): а – взлет; б – распределение подъемной силы
В России несколько лет назад был разработан гибрид дирижабля, самолета, вертолета, а также судна на воздушной подушке (СВП) (рис. 1.65). Этот уникальный проект Сибирского научно- исследовательского института авиации (СибНИИА) и ОАО "Тюменьэкотранс" был назван "БАРС" (Безаэродромный с Аэростатической Разгрузкой Самолет) [50]. Создателям БАРСа удалось в этом аппарате исключить недостатки дирижабля, самолета, вертолета и СВП, но сохранив их положительные качества. Так, например, были исключены такие недостатки: у дирижабля – парусность, необходимость иметь сложную систему обслуживания; у самолета – необходимость иметь аэродром; у вертолета – небольшую дальность и дороговизну перевозок. Применение же элементов СВП и несущего винта вертолета позволило обеспечить безаэродромность базирования и эксплуатацию с любой ровной поверхности (воды, болота, снега, грунта). Сохранение элементов самолета (несущие поверхности) и дирижабля (подъемный газ) позволило получить большую грузоподъемность, дальность и высокую экономичность перевозок. Грузоподъемность аппарата может достигать 500 тонн, крейсерская скорость – до 300 км/ч, а дальность полета составляет 3350-4500 км.
Рис. 1.65. Макет гибридного аппарата БАРС (Россия, 2012)
Среди серийно производимых беспилотных гибридов на базе дирижаблей стоит выделить интересную разработку итальянской фирмы Nimbus, которая представляет собой своеобразную комбинацию дирижабля и дельтаплана [51] (рис. 1.66). Очевидные достоинства аппарата: легкость, экономичность, способность летать на низких скоростях, бесшумность, простота транспортировки, низкая стоимость (в т.ч. обслуживания). Недостаток – невозможность работы при сильном ветре.
Рис. 1.66. Гибрид дирижабля и дельтаплана компании Nimbus (Италия, 2013)
Одним из самых успешных проектов в области разработки гибридных аппаратов, использующих одновременно аэростатический и аэродинамический принципы создания подъемной силы, является аппарат Р-791 американской компании Lockheed Martin [52] (рис. 1.67). Он разрабатывается как в пилотируемом, так и в беспилотном вариантах. Первый полёт прототипа этого воздушного судна состоялся в январе 2006 г. Для взлёта аппарату необходима взлётная полоса. В дирижабле Р-791 решена проблема надёжной посадки дирижабля – для этой цели используются 4 воздушные подушки-присоски. Аппарат обладает большой грузоподъёмностью – в новых моделях дирижаблей заложена возможность перемещения грузов массой до 1000 тонн (проект "Морж" (Walrus)).
Рис. 1.67. Гибридный аппарат компании Lockheed Martin (США, 2010)
1.2.3. Классификация БПЛА по летным параметрам
1.2.3.1. Классификация UVS International
Кроме принципа полета, для классификации БПЛА может быть использовано большое количество объективных критериев: взлетная масса, дальность, высота и продолжительность полета, размеры аппарата и т.д. [53].
Международной ассоциацией по беспилотным системам AUVSI (Association for Unmanned Vehicle Systems International, до 2004 она называлась Европейской ассоциацией по беспилотным системам – EURO UVS) была предложена универсальная классификация БПЛА, которая объединяет многие из названных критериев [9, 11, 54, 55]. В табл. 1.4 показана эта классификация с приведением англоязычных эквивалентов категорий и аббревиатур.
| Таблица 1.4 Универсальная
| ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Группа | Категория | Взлетная масса, кг | Дальность полета, км | Высота полета,м | Продолжительность полета,ч | |
| рус. | англ. | |||||
| Малые БПЛА Нано-БПЛА | Nano | < 0,025 | < 1 | 100 | 1 | |
| Микро-БПЛА | Micro (μ) | <5 | < 10 | 250 | 1 | |
| Мини-БПЛА | Mini | 5-150* | < 10 | 150-300* | <2 | |
| Тактические | Легкие БПЛА для контроля переднего края обороны | Close Range (CR) | 25-150 | 10-30 | 3000 | 2-4 |
| Легкие БПЛА с малой дальностью полета | Short Range (SR) | 50-250 | 30-70 | 3000 | 3-6 | |
| Средние БПЛА | Medium Range (MR) | 150-500 | 70-200 | 5000 | 6-10 | |
| Средние БПЛА с большой продолжительностью полета | Medium Range Endurance (MRE) | 500-1500 | >500 | 8000 | 10-18 | |
| Маловысотные БПЛА для проникновения в глубину обороны противника | Low Altitude Deep Penetration (LADP) | 250-2500 | >250 | 50-9000 | 0,5-1 |
| Группа | Категория | Взлетная масса, кг | Дальность полета,км | Высота полета,м | Продолжительность полета,ч | |
| рус. | англ. | |||||
| Тактические | Маловысотные БПЛА с большой продолжительностью полета | Low Altitude Long Endurance (LALE) | 15-25 | >500 | 3000 | >24 |
| Средневысотные БПЛА с большой продолжительностью полета | Medium Altitude Long Endurance (MALE) | 1000-1500 | >500 | 5000-8000 | 24-48 | |
| Стратегические | Высотные БПЛА с большой продолжительностью полета | High Altitude Long Endurance (HALE) | 2500-5000 | >2000 | 20000 | 24-48 |
| Боевые (ударные) БПЛА | Unmanned Combat Aerial Vehicles (UCAV) | >1000 | 1500 | 12000 | 2 | |
| Специального назначения | БПЛА, оснащенные боевой частью (летального действия) | Lethal (LET) (Offensive) | 300 | 4000 | 3-4 | |
| БПЛА - ложные цели | Decoys (DEC) | 150-500 | 0-500 | 50-5000 | <4 | |
| Стратосферные БПЛА | Stratospheric (STRA) | >2500 | >2000 | >20000 | >48 | |
| Экзостратосферные БПЛА | Exo-stratospheric (EXO) | – | – | > 30500 | – | |
| * - зависит от ограничений, принятых в конкретной стране |
Приведенная классификация распространяется как на уже существующие, так и на перспективные разрабатываемые БПЛА. В основном эта классификация сложилась к 2000 г., но с тех пор много раз пересматривалась. Ее и сейчас нельзя считать устоявшейся. Кроме того, многие особые типы аппаратов с нестандартными комбинациями параметров трудно отнести к какому-либо определенному классу. В некоторых версиях этой классификации специфичные для военного применения классы UCAV, Lethal и Decoys выделяют в отдельную группу БПЛА. Есть также тенденция, в связи с быстрорастущим числом гражданских применений БПЛА, вообще не подразделять БПЛА на стратегические и тактические.
На рис. 1.68 показаны примеры БПЛА, относящихся к категориям Мини и Микро. В примерах указаны страна и фирма-производитель и модель аппарата. В этих категориях встречаются аппараты с самыми различными принципами полета: самолетного, вертолетного типов, с гибким и машущим крылом, аэростатические. В категории Мини особую подгруппу составляют БПЛА аэростатического типа (Mini – Lighter-than-Air), т.к. формально их масса обычно не превышает 150 кг, но по объему они резко выделяются среди остальных. Категория Нано-БПЛА появилась в последние годы в связи с успехами создания сверхлегких (‹ 25 г) аппаратов (в т.ч. насекомоподобных – энтомоптеров).