Беспилотный летательный аппарат

БПЛА БВС-ВТ 450 НПП «Стрела» на выставке «Армия-2021»

Беспило́тный лета́тельный аппара́т (БПЛА; беспилотное воздушное судно, также известный как дрон, (от англ. drone «трутень») — авиационное средство, осуществляющее полёт с полезной нагрузкой, но без присутствия пилота в кабине. Управление таким аппаратом может осуществляться удалённо с наземной станции, с другого воздушного судна, из космического пространства, либо же по заранее заданной программе в полностью автономном режиме.

Применение БПЛА охватывает широкий спектр задач, как в военной, так и в гражданской сферах. В военной области БПЛА используются для разведывательных операций, нанесения ударов по наземным и морским объектам, перехвата воздушных целей, радиоэлектронной борьбы, координации огня и наведения, ретрансляции информации и транспортировки грузов. В гражданском секторе БПЛА применяются для инспекции трубопроводных систем и линий электропередач высокого напряжения, доставки разнообразных грузов, включая продовольствие и медикаменты, мониторинга пожарной обстановки, проведения спасательных операций, обеспечения правопорядка и других целей.

История

Россия

В Советском Союзе первые шаги по разработке авиации, управляемой дистанционно предприняты в 1920-х годах. Эти изыскания преследовали исключительно военные цели: создание самолётов-разведчиков и бомбардировщиков, действующих без экипажа. 28 июля 1927 года состоялся первый испытательный полёт радиоуправляемого биплана У-1. В течение 1930-х годов протестирована радиоуправляемая модификация тяжёлого бомбардировщика ТБ-1, оснащённая автопилотом АВП-2. Во второй половине 1930-х годов Красная армия приняла на вооружение телеуправляемые версии У-2 и ТБ-2.

Начало Великой Отечественной войны приостановило эти работы, но после её окончания СССР продолжил изыскания в области БПЛА, используя серийные самолёты в качестве базы. В 1949 году для оценки радиационной обстановки на территориях, где проводились ядерные испытания, в КБ Яковлева (на 2025 год ПАО «Яковлев», входящее в объединённую авиастроительную корпорацию (ОАК)) разработан Як-9В — самолёт дозиметрического контроля с радиоуправлением. Также самолёты-истребители, выработавшие свой ресурс, переоборудовались для использования в качестве мишеней.

В 1960-1970-е годы программы по созданию военных БПЛА сместились в сторону разработки аппаратов, способных выполнять разведывательные задачи на большой дальности. Конструкторское бюро Туполева (на 2025 год ПАО «Туполев», часть ОАК) разработало и запустило в производство ряд разведывательных беспилотных аппаратов: Ту-123 «Ястреб», Ту-141 «Стриж», Ту-143 «Рейс», предназначенных для стратегической и тактической разведки. Начиная с 2014 года, эти аппараты модернизировались Вооружёнными силами Украины в ударные беспилотники.

В 1963 году впервые поднялся в воздух специализированный самолёт-мишень Ла-17, разработанный в КБ им. Лавочкина (на 2025 год АО «НПО Лавочкина» в составе Роскосмоса). С 1960-х годов в Московском авиационном институте (МАИ) велось проектирование гражданских БПЛА различных типов и конструкций («Синица», «Потап», «Комар» и другие). Некоторые из этих разработок использовались в народном хозяйстве.

В 1980-е годы Советская армия стала получать новые разведывательные и ударные комплексы, оснащённые более совершенными двигателями и авионикой. Среди наиболее значимых разработок этого периода — стратегический ударный Ту-300 «Коршун», тактические ударные беспилотники «Пчела-60С» и «Шмель», а также Ка-37 и Ка-137 вертолётного типа. Эти беспилотные системы поступали на вооружение Военно-воздушных сил, сухопутных войск и использовались для обучения подразделений ПВО. Параллельно с этим, в МАИ проводились эксперименты с гражданскими аппаратами различных типов: с гибким крылом, вертолётного типа, конвертопланами, а также самолётами вертикального взлёта и посадки.

После распада Советского Союза российское авиастроение переживало тяжёлые времена, характеризующиеся финансовыми трудностями и утечкой кадров. В начале 2000-х годов, интерес к разработкам беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) вновь возрос. В оборонной сфере созданы такие аппараты, как разведывательный «Орлан-10» (в эксплуатации с 2010 года) и «Орион» — беспилотник, способный выполнять задачи в течение длительного времени на средних высотах, предназначенный для ведения разведки и нанесения ударов (первый полёт состоялся в 2016 году).

Российские БПЛА прошли проверку боем в ходе военной кампании в Сирии. Активно они используются в ходе специальной военной операции (СВО) российских Вооружённых сил на территории Украины, преимущественно на тактическом уровне. В рамках СВО прошли испытания новейшие беспилотные системы. Российская армия применяет разведывательные, транспортные и ударные БПЛА различных типов, базирующихся в воздухе, на земле и на море, включая FPV-дроны (управление осуществляется с использованием камеры на дроне, изображение с которой передается в шлем или очки оператора).

В 2024 году российская армия начала применять авиационные FPV-дроны, использующие оптоволоконную связь. Управление такими аппаратами происходит не по радиоканалу, а посредством тонкого кабеля, что обеспечивает устойчивость к радиоэлектронным помехам. Беспилотники также применяются для корректировки артиллерийского огня. Кроме того, в составе Вооружённых сил Российской Федерации появились мобильные группы оперативного реагирования, предназначенные для борьбы с беспилотниками, используемыми украинской стороной.

США

История разработки беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) берёт своё начало в начале XX века, когда в США проводились пионерские эксперименты с аппаратами, управляемыми дистанционно. В 1917 году американский изобретатель Арчибальд Маклиш сконструировал Kettering Bug, который стал одним из первых БПЛА. Аппарат спроектирован для использования в Первой мировой войне в качестве средства поражения целей с воздуха.

К концу Первой мировой войны авиация прочно вошла в военный арсенал, заняв свое место наряду с танками и артиллерией. В том же 1917 году инженеры Питер Купер и Элмер Сперри разработали автоматический гиростабилизатор, обеспечивающий устойчивость самолёта в полёте. Нововведение позволило трансформировать учебный самолёт Curtiss N-9 в прототип управляемой авиационной бомбы.

Завершение Первой мировой войны не привело к прекращению разработок в области беспилотной авиации. Развитие радиосвязи и конструирования самолётов оказало положительное влияние на результаты экспериментов с ранними БПЛА. В сентябре 1924 года гидросамолёт Curtiss F-5L выполнил первый в истории полёт, полностью контролируемый по радио, включая взлёт, манёвры в воздухе и посадку на воду.

По мере развития боевой авиации и повышения её эффективности в нанесении урона в военных конфликтах, возникла необходимость в совершенствовании средств противодействия самолётам, таких как зенитная артиллерия. С целью обучения расчётов зенитных орудий в Великобритании разработан и в 1935 году впервые поднялся в воздух радиоуправляемый самолёт-мишень De Havilland DH82B Queen Bee, созданный на базе учебно-тренировочного самолёта Tiger Moth. Он стал первым серийным полноразмерным радиоуправляемым самолётом.

Вторая мировая война послужила стимулом для активизации гонки вооружений. Одним из многообещающих направлений стали системы дистанционного управления, при этом объектами управления могли быть танки, самолёты-бомбардировщики (американский Interstate TDR-1 и советские ТБ-1 и ТБ-3), управляемые планирующие бомбы (немецкие Henschel Hs 293 и Fritz-X) и другие типы военной техники. Некоторые из этих разработок производились в относительно больших масштабах и, хотя и не сыграли определяющей роли в войне, использовались в боевых условиях.

Наиболее известным беспилотным аппаратом того времени стала немецкая крылатая ракета Фау-1, продемонстрировавшая потенциал массового применения БПЛА в военных операциях. После завершения войны, во второй половине XX века, вооружённые силы США активно инвестировали средства в перспективные проекты. Примером такого проекта «летающий джип» Curtiss-Wright VZ-7, совершивший свой первый полёт в 1958 году.

Армия США нуждалась в малозаметном скоростном разведывательном аппарате, способном проникать в труднодоступные районы с минимальным риском обнаружения. Этот аппарат, выполненный по схеме квадрокоптера, мог развивать скорость до 51 км/ч, подниматься на высоту до 60 м и перевозить одного человека или около 100 кг груза.

Конструкция и виды

БПЛА имеют раму из лёгких композитных материалов или сплавов лёгких металлов, к которой крепятся остальные элементы:

• полётный контроллер, принимающий сигналы от наземного пульта управления или бортового компьютера и перенаправляющий их на другие элементы конструкции. В базовый набор элементов контроллера входят:
  • датчики высоты (барометр) и положения в пространстве (гироскоп);
  • устройство для измерения ускорения (акселерометр);
  • GPS-навигатор, Wi-Fi, ОЗУ;
• двигатели, пропеллеры и регуляторы оборотов, обеспечивающие полёт;
• элементы питания — аккумуляторы.

По конструктивным особенностям выделяют четыре базовых типа беспилотных аппаратов:

• Мультироторные аппараты, или мультикоптеры — наиболее распространённый вид. Это платформы для полётов, оснащённые от трёх до двенадцати бесколлекторными двигателями с пропеллерами. В полёте они сохраняют горизонтальное положение и способны зависать, перемещаться во всех направлениях и вращаться вокруг своей оси. Управление осуществляется путём регулировки тяги каждого мотора.
• БПЛА с фиксированным крылом — беспилотники, использующие крыло для создания подъёмной силы, как обычные самолёты. Они не способны зависать, но могут лететь по заданному маршруту, пока не закончится запас энергии. Часто управляются пилотом на борту, но также могут быть дистанционно управляемыми или автоматизированными.
• Однороторные дроны, или беспилотные вертолёты, конструктивно схожи с обычными вертолётами. В отличие от мультироторных, они имеют один большой несущий винт и небольшой хвостовой винт для управления курсом. Они более эффективны по времени полёта и могут оснащаться двигателями внутреннего сгорания, но из-за сложности конструкции обходятся дороже в производстве и эксплуатации.
• Гибридные дроны сочетают достоинства аппаратов с фиксированным крылом (например, увеличенное время полёта) и винтовых моделей (например, возможность зависания). Разработки гибридных конструкций велись с 1960-х годов, но тогда не получили широкого распространения. С появлением современных датчиков (гироскопов и акселерометров) гибридная конструкция вновь стала перспективным направлением.

Согласно российской универсальной классификации беспилотных летательных аппаратов (БЛА), которая ориентирована пока только на военное назначение аппаратов, БЛА можно систематизировать следующим образом:

• микро- и мини- БЛА ближнего радиуса действия — взлётная масса до 5 кг, дальность действия до 25.. .40 км;
• лёгкие БЛА малого радиуса действия — взлётная масса 5.50 кг, дальность действия 10.70 км;
• лёгкие БЛА среднего радиуса действия — взлётная масса 50.100 кг, дальность действия 70.150 (250) км;
• средние БЛА — взлётная масса 100.300 кг, дальность действия 150.1000 км;
• средне-тяжёлые БЛА — взлётная масса 300.500 кг, дальность действия 70.300 км;
• тяжёлые БЛА среднего радиуса действия — взлётная масса более 500 кг, дальность действия 70-300 км;
• тяжёлые БЛА большой продолжительности полёта — взлётная масса более 1500 кг, дальность действия около 1500 км;
• беспилотные боевые самолёты — взлётная масса более 500 кг, дальностью около 1500 км.

Применение

Основные сферы применения БПЛА и задачи операторов:

• Строительство и ЖКХ — аэрофотосъёмка объектов, мониторинг хода работ, тепловизионная съёмка зданий.
• Сельское хозяйство — оценка состояния посевов, орошение, агрономический анализ, опрыскивание.
• Охрана и безопасность — патрулирование территорий, контроль периметра, поиск нарушителей.
• Геодезия и картография — съёмка местности, создание 3D-карт, анализ рельефа.
• Мониторинг инфраструктуры — осмотр ЛЭП, мостов, трубопроводов, выявление повреждений.
• Экология и природные ресурсы — учёт популяций, мониторинг лесов, рек, пожаров, загрязнений.
• Медицина и спасательные службы — доставка медикаментов, поиск пострадавших, оперативная связь.
• Военная и оборонная сфера — разведка, наблюдение, сопровождение техники.
• Логистика и доставка — автоматическая доставка грузов в труднодоступные районы.
• Медиа и киноиндустрия — воздушная съёмка фильмов, репортажей, мероприятий.

Почтовый БПЛА БАС-200 для доставки грузов по Чукотке

БПЛА используются в коммерческих, правоохранительных и военных областях. В коммерческой сфере, они используются для фотографии и видеосъёмки, мониторинга сельского хозяйства и распыление удобрений и средств защиты растений. В правоохранительной сфере они используются для мониторинга общественных мест и событий, поиска пропавших людей и преступников. В военной сфере они используются для нанесения ударов по наземным и морским целям, перехвата воздушных целей, постановки радиопомех, управления огнём и целеуказания, ретрансляции сообщений и данных, доставки грузов.