Типы беспилотных летательных аппаратов, их особенности, области применения

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РФ

Тульский государственный университет

Институт высокоточных систем им. В.П.Грязева

Кафедра систем автоматического управления

Отчет о практике «производственная практика (НИР)»

Тема: «Типы беспилотных летательных аппаратов, их особенности, области применения»

Выполнил: ст. группы 131791 Кирьянов Г.А.

Принял: Макаров Н.Н.

Тула 2023

Введение

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) - это автономные или дистанционно управляемые летательные системы, которые могут выполнять задачи без участия человека на борту. В последние годы БПЛА стали все более популярными и нашли широкое применение в различных областях.

1. Виды БПЛА

Виды БПЛА можно разделить на несколько категорий в зависимости от их размера, назначения и функциональности. Одна из основных классификаций основывается на размере БПЛА: микро (длиной до 15 см), мини (до 1 м), средний (от 1 до 25 м) и большой (свыше 25 м). Каждый из этих классов имеет свои особенности и области применения.

Микро- и мини-БПЛА часто используются для наблюдения и разведки в труднодоступных местах, таких как горные районы или лесные массивы. Они также могут использоваться для мониторинга экологической обстановки или для поиска людей в затруднительных условиях.

Средние и большие БПЛА нашли применение в военной сфере, где они выполняют задачи разведки, атаки и поддержки. Они также используются для геодезических и картографических работ, аэрофотосъемки, поиска и спасения, доставки грузов и многих других задач.

2. БПЛА малого класса

Главной особенностью радиоуправляемых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) малого класса является то, что их полезная нагрузка может составлять от десятков граммов до десятков килограммов и полёт БПЛА малого класса осуществляется, как правило, на малых высотах - от десятков до нескольких сотен метров. Поэтому борьба с такими маловысотными целями существующими системами контроля резко затруднена из-за влияния неоднородностей подстилающей поверхности.

Кроме того, маломерный летательный аппарат может быть доставлен в разобранном виде на автомобиле непосредственно к охраняемому объекту, где он может быть быстро собран и использован в различных целях, в том числе террористических.

Предлагаем разобрать виды дронов, квадрокоптеров и других БПЛА малого класса, для понимания того, с чем придётся столкнуться при охране защищаемых территорий.

3. Классификация современных БПЛА малого класса

В настоящее время в мире разработано несколько сотен различных типов БПЛА малого класса. Когда речь заходит о коммерческих беспилотниках, то в обиходе используются такие названия как "дрон", "квадрокоптер", "мультикоптер", "самолёт".

По конструкции и способу применения БПЛА малого класса могут быть разделены на два типа:

1) БПЛА самолетного типа

Микро БПЛА самолетного типа представляют собой очень маленькие беспилотные летательные аппараты, длиной до 15 см, которые имеют форму и характеристики, схожие с обычными самолетами. Они обычно оснащены мотором и крыльями, что позволяет им летать и маневрировать в воздухе.

Эти микро БПЛА широко используются для наблюдения и разведки в труднодоступных местах, таких как горные районы или лесные массивы. Их небольшой размер и легкость позволяют им проникать в узкие проходы и изучать территорию с воздуха. Они также могут использоваться для мониторинга экологической обстановки и поиска людей в затруднительных условиях.

Микро БПЛА самолетного типа обычно оснащены камерами или другими датчиками, которые позволяют им собирать информацию и передавать ее на землю. Это делает их полезными инструментами для научных исследований, а также для контроля и наблюдения за природными ресурсами.

Взлет модели, как правило, производится «с руки», посадка методом «планирования».

Внешний вид БПЛА самолетного типа представлен на рисунке 1.

Рис.1 Внешний вид БПЛА самолетного типа

В таблице 1 приведены обобщенные технические характеристики дистанционно-управляемых и автопилотируемых БПЛА самолетного типа.

Таблица 1.

8. Пример БПЛА тяжелого класса

В качестве примера рассмотрим Heron TP - беспилотный всепогодный летательный аппарат разведывательного назначения, производства Израильского концерна Israel Aerospace Industries.

Технические характеристики тяжелого Израильского БПЛА Heron TP приведены в таблице 6.

Таблица 6.

Внешний вид тяжелого Израильского БПЛА Heron TP представлен на рисунках 5,6

Рис. 5 Heron TP на земле.

Рис. 6 Heron TP в воздухе.

9. Конструкционные особенности БПЛА

По разнообразию конструкции существует 4 основных типа беспилотных летательных аппаратов:

1) мультироторные - мультикоптерные дроны - самый распространенный тип. Представляют собой летающие платформы с 3, 4, 6, 8, 12 бесколлекторными двигателями с пропеллерами. В полете держат горизонтальное положение относительно поверхности земли и могут зависать над определенным местом, перемещаться в стороны, вперед, назад, вверх и вниз, поворачиваться вокруг своей оси. Действия совершаются путем изменения тяги на каждом моторе;

Рис.7 внешний вид мультикоптерного БПЛА

2) БПЛА с неподвижным крылом - беспилотники, которые для полета и создания подъемной силы используют «крыло», как и обычные самолеты. Они не могут зависать на месте в воздухе, борясь с гравитацией, но могут двигаться вперед по заданному курсу до тех пор, пока позволяет их источник энергии. Чаще всего пилотируются находящимся на борту воздушного судна пилотом, однако некоторые предназначены для дистанционного управления или управляются компьютером;

Рис 8. Внешний вид БПЛА с неподвижным крылом

3) Однороторные дрон - беспилотные вертолеты - БПЛА, похожие по конструкции на настоящие вертолеты. В отличие от многороторного дрона имеют 1 большой ведущий винт и небольшой по размеру винт на хвосте для контролирования курса. Эффективнее, чем многороторные: имеют более высокое время полета и могут приводиться в действие двигателями внутреннего сгорания. Но из-за более сложной конструкции имеют высокую стоимость и эксплуатационные затраты;

Рис 9. Внешний вид однороторного БПЛА

4) Гибридные дроны - беспилотные летательные аппараты, сочетающие в себе преимущества моделей с неподвижным крылом (например, более высокое время полета) с преимуществами моделей на основе винтов (например, возможность парения). Гибридные конструкции летательных аппаратов проектировались с 1960х гг., но тогда не имели особого успеха. Однако с появлением датчиков нового поколения (гироскопов и акселерометров) гибридность конструкции получила новую жизнь и направление развития.

Рис 10. Внешний вид гибридного БПЛА

10. Области применения БПЛА

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) имеют широкий спектр применения в различных отраслях. Вот некоторые из основных областей, где они применяются: радиоуправляемый беспилотный летательный аппарат

1. Мониторинг и исследования: БПЛА используются для мониторинга и исследования окружающей среды, включая наблюдение за изменениями климата, состоянием почвы, лесами и водными ресурсами. Они также могут использоваться для изучения дикой природы и популяций животных.

2. Аграрная отрасль: БПЛА применяются в сельском хозяйстве для оптимизации управления полями, контроля состояния посевов и определения уровня урожайности. Они также могут использоваться для распыления удобрений и пестицидов.

3. Геодезия и картография: БПЛА применяются для создания высокоточных карт и моделей местности, а также для обновления геодезических данных. Они могут использоваться для создания 3D-моделей городов, мониторинга строительных работ и оценки повреждений после природных катастроф.

4. Транспорт и доставка: БПЛА используются для доставки товаров и почты в отдаленные районы, где трудно или дорого организовать традиционные способы доставки. Они также могут использоваться для экстренной медицинской помощи и поиска пропавших людей.

5. Безопасность и оборона: БПЛА применяются в области безопасности и обороны для наблюдения за территорией, обнаружения и отслеживания подозрительной активности, а также для поиска и спасения. Они могут использоваться для патрулирования границ, контроля массовых мероприятий и обнаружения вражеских объектов.

6. Киноиндустрия: БПЛА используются для съемок из воздуха в киноиндустрии, что позволяет получать уникальные ракурсы и панорамные виды. Они также могут использоваться для создания аэрофотосъемки и видеоматериалов для рекламы и туризма.

7. Научные исследования: БПЛА применяются в научных исследованиях для сбора данных и образцов из воздуха. Они могут использоваться для изучения атмосферы, погоды, геологических формаций и других научных объектов.

Это лишь некоторые из множества областей применения БПЛА. С развитием технологий и возрастанием интереса к беспилотным системам, ожидается, что их применение будет продолжать расширяться.

Вывод

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) имеют широкий спектр применения в различных отраслях. Они могут быть использованы для мониторинга и исследования окружающей среды, оптимизации управления в сельском хозяйстве, создания высокоточных карт и моделей местности, доставки товаров и почты в отдаленные районы, обеспечения безопасности и обороны, съемок из воздуха в киноиндустрии, научных исследований и многого другого.

Применение БПЛА позволяет получать уникальные данные и обзоры с высоты, что помогает в принятии решений и оптимизации процессов в различных отраслях. Они также могут быть более эффективными и экономически выгодными по сравнению с традиционными методами.

Однако, необходимо учитывать и некоторые ограничения и риски, связанные с использованием БПЛА. Это включает потенциальные проблемы с приватностью, безопасностью данных, возможностью аварий и неправильного использования.

В целом, БПЛА представляют собой инновационную и перспективную технологию, которая может принести значительные преимущества в различных отраслях. С развитием технологий и улучшением законодательства, ожидается, что применение БПЛА будет продолжать расширяться и становиться все более востребованным.

Источники информации

1. https://ores.su/media/filer_public/13/ff/13ff0c83-e6e7-4e89-a258-06fc95685ce3/10_klassifikatsiia_bespilotnykh_letatelnykh_apparatov.pdf

2. https://docs.geoscan.aero/ru/master/database/base-module/sphere/sphere.html

3. https://zvezdaweekly.ru/news/20215171522-dr1QZ.html

4. https://apni.ru/article/2568-miniatyurnij-razvedivatelnij-bpla-black-horne

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Black_Hornet_Nano

6. https://topwar.ru/86216-mini-i-mikro-bespilotnye-letatelnye-apparaty.html

7. https://aviatest.aero/articles/tipy-bespilotnykh-letatelnykh-apparatov-obzor/

Размещено на Allbest.ru