01.09.2024 Новости
Небольшой ликбез: из чего состоит беспилотная авиация
История развития БАС
Отрасль БАС (беспилотные авиационные системы) берет свое начало в далеком 1988 году. Именно тогда в небо взлетел советский космический шаттл «Буран», полет которого проходил полностью в автоматическом режиме без участия человека. К сожалению «Буран» стал первым и последним шаттлом в истории СССР и современной России. Космическая программа в этом направлении более никогда не развивалась в нашей стране. Однако изделие советских инженеров по праву считается первым в мире беспилотным летательным аппаратом, и именно это событие положило начало развития отрасли.
В дальнейшем развитие беспилотной авиации стало набирать обороты лишь в 2010 году, когда впервые стали задумываться о применении БПЛА в гражданской сфере, а не только в военной. В своем развитии отрасль БАС столкнулась не только с технологическими препятствиями, но и с законодательными. Из-за отсутствия человека на борту, путь даже он и осуществляет непосредственный контроль с земли, возникло много вопросов к безопасности подобных систем. Не смотря на это, количество беспилотников растет с каждым днем, и по некоторым прогнозам, через 10 лет их количество может превысить 20 млн.
Сферы применения БАС
Что касается сфер применения беспилотников, то они задействованы практически во всех отраслях где нужен оперативный мониторинг или сбор данных, быстрая доставка по воздуху, и выполнения разного рода автоматизированных работ. БПЛА задействованы в таких отраслях как энергетика, нефтегазовый сектор, строительство и промышленность, кадастр, сельское и лесное хозяйство, логистика и многие другие.
Вот некоторые примеры использования БПЛА и их преимущества:
Логистика и доставка
- Дроны используются для транспортировки медикаментов, предметов первой необходимости, прессы и посылок в труднодоступные регионы страны.
- В том числе для коммерческой доставки грузов.
- Дроны практически не зависят от погодных условий и человеческого фактора.
- Позволяют сократить издержки и время при перевозке.
Энергетика
- При помощи беспилотников осуществляется мониторинг ЛЭП и трубопроводов.
- Устраняются аварии без риска для людей.
- Сокращаются издержки — БПЛА работают быстрее и дешевле чем бригады.
Нефтегазовый сектор
- Мониторинг трубопроводов и инфраструктуры. Инвентаризация объектов.
- Экологический мониторинг.
- Устранение аварий без риска для людей.
- Сокращение издержек.
Сельское хозяйство
- Опрыскивание растений с помощью дронов.
- Составление электронных карт посевов и местности.
- Мониторинг за растениями.
- Сокращение издержек. Более производительная работа. Как следствие — повышение урожайности.
Лесное хозяйство
- Составление электронных карт местности.
- Мониторинг состояния лесов.
- Повышение точности при определении лесных границ.
Кадастр и землеустройство
- Сбор данных о земельных участках.
- Составление кадастровых карт.
- Повышение точности при кадастровых съемках.
- Увеличение скорости работ.
Строительство
- Использование при проектировании строительных объектов (геодезические и изыскательские работы).
- Мониторинг и контроль качества.
- Ускорение работ по проектированию.
- Значительная экономия денежных средств при строительстве.
Практически везде мы видим, что применение БПЛА позволяет выполнять все работы быстрее и эффективнее, а также значительно экономит денежные средства. Кроме того, беспилотники способны выполнить работу не подвергая риску жизнь и здоровье людей.
Типы беспилотных летательных аппаратов
В основном все беспилотники условно можно разделить на три типа:
- аппараты самолетного типа
- аппараты вертолетного типа (квадрокоптеры и т.д.)
- гибридные беспилотники
БПЛА самолетного типа отлично справляются с задачами, где нужно обследовать огромный участок земли или протяженный линейный объект. Так, например, аппараты «Геоскан 201» и «Птеро G1» могут отснять ортофотопланы высокого разрешения с привязкой каждого снимка к географическим координатам. Это позволяет решить множество вопросов в сфере кадастра, мониторинга объектов и во многих других задачах. Такие беспилотники способны преодолевать большие расстояния за очень короткий промежуток времени, однако им, в отличие от квадрокоптеров, не хватает маневренности. Обычно их запускают с катапульты, а приземляются они при помощи парашюта.
Беспилотники вертолетного типа обладают хорошей маневренностью, но не могут быстро покрывать большие расстояния. Вертикальные влет и посадка, и возможность оснащение различной полезной нагрузкой делают их незаменимыми помощниками при аэросъемке, мониторинге, а также в спасательных операциях. Наверно самый известный бренд квадрокоптеров, который сегодня у всех на слуху, это китайский DJI. Хотя западные и отечественные производители также активно производят беспилотники данного типа.
Гибридные БПЛА сочетают в себе качества первых двух типов беспилотников. Они обладают способностью вертикального взлета и посадки, но при этом их конструкция позволяет летать на дальние дистанции как аппараты самолетного типа. По аналогии с пилотируемой авиацией они получили название конвертопланы или VTOL (англ. Vertical Take-Off and Landing — вертикальные взлет-посадка). Такие БПЛА просто незаменимы при доставке грузов и посылок. Их активно используют почтовые компании, грузоперевозчики, логистические и торговые сети.
К слову, в грузоперевозках также используют беспилотники, конструкция которых во многом повторяет классический вертолет. Такой, например, использует «Почта России» для доставки корреспонденции и посылок в труднодоступные места.
БПЛА можно классифицировать по грузоподъемности, максимальной взлётной массе, а также по типу используемого топлива. Большинство аппаратов работают на электричестве. Но есть и работающие на двигателе внутреннего сгорания или на водородном топливе. Это очень актуально в условиях крайнего севера, или когда предстоит очень длительный полет.
Комплекс применяемых технологий
Беспилотная авиация невозможна без комплекса научно-технических сфер, которые оказывают большое влияние на качество работы. Это и робототехника, системы искусственного интеллекта и обработки данных, VR/AR технологии, телекоммуникация и многое другое.
Создание современных БПЛА невозможно без разработки новых композитных материалов, из которых изготавливается корпус, винты и другие части. В сфере энергетики ведутся работы по созданию более эффективных аккумуляторных батарей. Новые мобильные источники энергии, а также материалы и вещества позволят беспилотникам гораздо дольше работать без подзарядки. Для БПЛА самолетного типа также разрабатывают турбореактивные двигатели и тестируют новые аэродинамические корпуса.
Не стоит забывать и об оптико-электронных системах. Ведь беспилотники активно применяются для мониторинга, поисково-спасательных работ, геолого-разведочных и т.д. Лидары, радары, инфракрасные камеры, приборы ночного видения и обычные камеры высокого разрешения — все это просто незаменимые компоненты современной беспилотной авиации.
Инфраструктура и космические спутники
Стабильная и бесперебойная работа БАС обеспечивается целым комплексом инфраструктурных решений. В настоящее время есть большой спрос на разработку технологий по наземному обслуживанию дронов и управлению беспилотной авиацией.
Условно можно разделить всю необходимую инфраструктуру на системы базирования, системы обеспечения полетов и космические системы. Системы базирования представляют собой комплекс решений по наземному обслуживанию, куда входят всевозможные склады, площадки для ремонта, станции для дозаправки. Так например, отечественные и зарубежные разработчики создали немало дронопортов — специальных станций для дистанционного автономного обслуживания. Такие устройства позволяют подзарядить дрон, загрузить в него новое полетное задание, и возможно даже загрузить его товаром, если речь идет о грузовом беспилотнике.
Инфраструктура для обеспечения полетов включают в себя связь и навигацию между дронами, центрами управления и пилотируемыми воздушными судами. Интеграция БПЛА в общее воздушное пространство является одной из основных целей в ближайшие несколько лет. Об этом в частности указано в национальном проекте «Беспилотные авиационные системы», который стартовал в этом году. В настоящее время в России полным ходом идут разработки цифровых сервисов для согласования полетов, обслуживания воздушного пространства для БВС. Такими, например являются отечественные сервисы Flymarket и Небосвод. Кроме того, данные системы нуждаются в новейших разработках информационной и кибербезопасности.
Космические системы также крайне важны для полноценного функционирования БАС. Именно спутники помогают наземным компьютерам и беспилотникам ориентироваться в пространстве и передавать данные друг другу. Они также являются в своем роде беспилотными аппаратами, так как действуют автономно, практически без участия человека.
Здесь же следует отметить, то существуют так называемые «псевдоспутники», которые могут летать в верхних слоях атмосферы в течении долгого периода времени за счет солнечных батарей. Такие системы имеют широкий спектр применения, от военной разведки и крупномасштабной аэросъемки, до раздачи интернета в труднодоступные места.
Кадры решают все
Отрасль беспилотной авиации уже сейчас испытывает нехватку квалифицированных специалистов. А ведь именно от них будет зависеть качество работы и безопасность БАС. На рынке труда в этой сфере востребованы такие профессии как конструктора, проектировщики, операторы дронов, техники и разработчики специализированного программного обеспечения.
Правительство России и частные компании организуют мероприятия и кружки, направленные на привлечение молодежи к новой перспективной профессии. Школы по управлению и конструированию дронов создаются на базе государственных учебных учреждений, предприятий, военных училищ. Кроме того, различные онлайн-школы, обучающие дистанционно современным профессиями, также стали включать в свои программы курсы, связанные с БАС.
По данным Минпросвещения, в рамках национального проекта было определено 523 школы и 30 колледжей из 30 субъектов РФ, в которых будет проходить обучение работе с БАС в 2024 году. К 2030 году в России будут подготовлены около 1 млн специалистов в этом направлении.