Остановка развития беспилотных летательных аппаратов невозможна, поскольку год от года их все чаще применяют для решения разнообразных, зачастую очень сложных задач. Рассмотрим, какие новые сферы применения освоят БПЛА.
Автономный и опасный
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) часто ассоциируются с военными действиями. Еще в 1849 году австрийская армия впервые использовала управляемые по проводам воздушные шары для нанесения ударов по Венеции. Сегодня современные вооруженные силы немыслимы без применения БПЛА, которые используются как для сбора разведывательной информации, так и для поражения наземных целей. В качестве примера можно привести один показатель: по данным на 2017 год, в Вооруженных силах США было задействовано около 10 тысяч малых БПЛА.
Какие военные задачи предстоит решать беспилотным летательным аппаратам в перспективе? И смогут ли они в конечном итоге заменить пилотируемые, высокоскоростные управляемые летательные аппараты? Northrop Grumman X-47B можно считать первым шагом в этом направлении. Он является частью программы UCAS-D ВМС США, целью которой является создание беспилотного самолета, способного выполнять взлет и посадку на авианосец. Дрон уже продемонстрировал возможность самостоятельного выполнения взлетов и посадок на палубу корабля, а также решения других задач в автономном режиме, без участия оператора. В 2015 году X-47B впервые провел дозаправку в воздухе, действуя самостоятельно. Это событие можно охарактеризовать как прорыв: дозаправка в воздухе, как и посадка на палубу авианосца, относятся к сложнейшим операциям, требующим от пилота высокой квалификации.
Беспилотный летательный аппарат «Скат» может стать российским аналогом X-47B, разработки которого ведет компания «МиГ». Полноразмерный макет данного БПЛА был представлен на авиасалоне МАКС-2007. «Скат» имеет длину 10,25 метра и размах крыла 11,5 метра. Максимальная заявленная боевая нагрузка достигает 6000 кг. В качестве вооружения планируется использование управляемых бомб и ракет. Согласно имеющимся сведениям, работы над БПЛА продолжаются, однако за последние годы новая информация о «Скате» практически не публиковалась.
X-47B – это опытный образец, не создавался для массового производства. В настоящее время проект завершен, однако это не свидетельствует об отказе от заложенной в нём идеи. Напротив, ценные знания, полученные в ходе его реализации, планируется использовать при создании БПЛА, который станет первым в мире полностью автономным многоцелевым беспилотным летательным аппаратом. Круг задач, которые он сможет решать, будет сопоставим с задачами, выполняемыми, к примеру, палубным истребителем-бомбардировщиком F/A-18E/F Super Hornet. Это и сбор разведывательных данных, и уничтожение наземных, надводных и воздушных целей, и ведение радиоэлектронной борьбы, и выполнение функций самолета-заправщика. Вероятно, на определённом этапе такие БПЛА станут ядром тактического ударного потенциала военно-морских сил передовых мировых держав.
Джип-вертолет
Американские специалисты изучают и другие, ранее не используемые области применения БЛПА. Одним из наиболее перспективных проектов, представленных компанией Advanced Tactics в 2014 году, стал Black Knight Transformer. Это беспилотный летающий внедорожник, оснащенный восемью винтами и четырьмя колесами. В воздушном пространстве Black Knight Transformer сможет достигать скорости до 370 км/ч, а по земле – до 112 км/ч. По оценкам разработчиков, время полета составит до 19 часов. Машина рассчитана на транспортировку грузов весом до 1,6 тонны. Заслуживает внимания и то, что создатели предусмотрели возможность передвижения по водной поверхности, что, однако, не выглядит чем-то удивительным в свете других заявленных характеристик.
Прототип уже продемонстрировал возможность взлета и зависания под управлением оператора. Согласно представленным изображениям, серийная модель значительно будет отличаться от прототипа и, вероятно, получит конструкцию, напоминающую кабину. Поэтому нельзя исключить, что Black Knight Transformer в серийном исполнении сможет управляться пилотом по желанию.
Начало новой эпохи для беспилотных летательных аппаратов ознаменовалось 90-ми годами. В ходе операции «Буря в пустыне» (1990–1991 годы) беспилотные летательные аппараты, задействованные в антихусейновской коалиции, совершили 522 вылета, общий налет которых составил 1641 час. На протяжении всей операции в небе постоянно присутствовал как минимум один БПЛА: основной задачей операторов дронов было предоставление информации о целях для союзной артиллерии и авиации. Зафиксированы случаи, когда иракские военнослужащие сдавали оружие при обнаружении БПЛА. По оценке некоторых экспертов, это был первый в истории прецедент, когда люди капитулировали перед машиной.
Изначально потенциальным заказчиком подобного аппарата могло бы стать Министерство обороны США, поскольку он пригодился бы для транспортировки раненых. Помимо этого, джип-вертолет может быть полезен при ликвидации последствий стихийных бедствий. В целом, «рыцарь» способен найти применение как в военных, так и в гражданских целях, хотя перспективы использования в военной сфере представляются более вероятными.
Будущее изменит рой
Современный мир характеризуется тенденцией к уменьшению размеров различных устройств: от персональных компьютеров до управляемых бомб и ракет. Эта тенденция затронула и беспилотные летательные аппараты. Специалисты Массачусетского технологического института разрабатывают миниатюрного дрона под именем Perdix (от латинского «куропатка»). Его длина составляет 16,51 см, а ширина – 29,9 см. Масса Perdix составляет 290 г. Он способен достигать скорости до 112 км/ч и оставаться в воздухе в течение 20 минут.
Внешне дрон напоминает бюджетный игрушечный самолет, однако перед ним стоят серьезные задачи. Первыми возможности миниатюрных беспилотных летательных аппаратов оценили военные. Причина очевидна: сбить один, медленно движущийся беспилотник несложно, но уничтожить целый рой небольших летательных аппаратов значительно труднее. Беспилотник Perdix уже применялся при запуске с истребителей F-16 и F/А-18. При этом дроны запускались не из специальных подвесных контейнеров, а с устройств, предназначенных для выброса тепловых ловушек. Это стало возможным благодаря специальным складным крыльям у БПЛА.
Ученые из лаборатории HIRoLab, расположенной в Мичиганском технологическом университете, разработали «дрона-каннибала». Это беспилотный летательный аппарат, способный захватывать других дронов при помощи сети, наподобие Человека-паука. Ранее аналогичное устройство было использовано японской полицией. Недавно они получили подразделение антидронов, использующее крупную сеть для перехвата беспилотных летательных аппаратов, нарушающих установленный порядок.
Перспективы применения аппаратов Perdix значительно расширят возможности вооруженных сил. Благодаря встроенным датчикам они способны собирать данные и передавать их на самолет-носитель, что обеспечит более точное наведение на наземные цели. Стоимость такого беспилотника будет относительно невысокой, поскольку корпус Perdix изготавливается из пластика методом 3D-печати. Движение аппарата обеспечивается небольшим электродвигателем с толкающим винтом.
В воздухе и под водой
Среди новейших разработок в сфере беспилотных летательных аппаратов выделяется Naviator, созданный экспертами Ратгерского университета (США). На первый взгляд, это стандартный квадрокоптер, не отличающийся внешней оригинальностью. Однако этот аппарат обладает уникальной способностью эффективно функционировать как в воздухе, так и под водой. При этом переключение между режимами возможно без каких-либо модификаций конструкции или добавления дополнительных элементов. После погружения под воду он сможет беспрепятственно подняться в воздух.
Для чего это необходимо? С помощью Naviator станет возможным более эффективно проводить поисково-спасательные операции или, к примеру, оценивать состояние объектов инфраструктуры, в частности, опор мостов. Разработка привлекла внимание Ратгерского университета и военных, которые увидели в беспилотнике дополнительные возможности для противодействия подводным минам.
В процессе тестирования опытного образца разработчики определили приоритетные направления для совершенствования: повышение маневренности и увеличение грузоподъемности. Кроме того, их интересует, на какую максимальную глубину способен погружаться Naviator. Инженеры полагают, что беспилотник сможет самостоятельно решать поставленные задачи, не требуя участия оператора. Не исключено, что подводное перемещение станет обычным функционалом для БПЛА, как, например, наличие встроенной камеры.
Тяжеловес из Поднебесной
Ранее в сфере создания беспилотных летательных аппаратов лидировали Соединенные Штаты и Израиль, однако в настоящее время им составила конкуренцию КНР. Китайские разработки отличаются технологичностью, обладают приемлемым качеством и, что также важно, имеют доступную цену. Так, например, китайская компания DJI занимает лидирующие позиции в производстве дронов для гражданского использования.
Инженеры из Китая нередко предлагают весьма необычные и нетривиальные решения. Одним из примеров является разработка компании JD.com, одной из крупнейших китайских организаций, специализирующихся на интернет-торговле и электронной коммерции. В мае 2017 года компания объявила о начале испытаний беспилотного летательного аппарата, предназначенного для подъема грузов весом до тонны. Это весьма значительный показатель для гражданского беспилотного летательного аппарата. К примеру, грузоподъемность квадрокоптеров, используемых для фото- и видеосъемок, составляет 5–6 кг. Дроны, применяемые для решения специализированных задач (различные восьми- и шестикоптерные модели), способны поднимать грузы весом до 15 кг, что также значительно меньше, чем возможности разработки JD.com.
Инженеры JD.com не являются единственными разработчиками дронов с высокой грузоподъемностью. Недавно норвежская компания Griff Aviation представила крупный беспилотный летательный аппарат, способный поднимать грузы весом свыше 225 кг. Новая модель, получившая название Griff 300, является октокоптером весом 75 кг и возможностью транспортировки грузов до 225 кг. Продолжительность полета на одной зарядке аккумуляторной батареи составляет от 30 до 45 минут, в зависимости от веса перевозимого груза. Griff Aviation предлагает различные дополнительные комплекты, предназначенные для оптимизации беспилотника для использования в правоохранительной деятельности, в военных целях, а также для поисково-спасательных операций. Управление дроном осуществляется в режиме от первого лица.
По словам представителей компании, курьерская доставка с использованием беспилотных летательных аппаратов в сельской местности обходится примерно на 70% дешевле, чем автомобильные грузоперевозки. В первую очередь, такие дроны будут использоваться для транспортировки сельскохозяйственной продукции из сельскохозяйственных районов Китая в городские центры. В дальнейшем их применение может быть расширено и в других сферах.
По мнению китайских специалистов, завершение разработки беспилотного летательного аппарата займет от двух до трех лет. Этот БПЛА является лишь частью масштабного плана руководства JD.com, нацеленного на доминирование на рынке. В частности, китайская компания планирует создавать полностью автономные складские комплексы, позволяющие хранить в десять раз больший объем продукции, чем в настоящее время.
Огнеметчик
Освоены передовые технологии, включая весьма необычные направления. В китайском городе Санъянь прошли испытания нового дрона DJI S1000+, оснащенного огнеметом. Этот аппарат не предназначен для уничтожения противника: его планируется использовать только в мирных целях, в частности, для удаления мусора с линий электропередач (ЛЭП.
На проводах линий электропередач оперативно и в значительном объеме накапливается различный мусор. Ответственность за его удаление несут сотрудники энергетических компаний. Для проведения работ они используют люльку, установленную на телескопической автовышке, что требует около 5–10 минут. Уборка мусора осуществляется вручную, что является трудоемким и длительным процессом. Сотрудники энергетической службы города Санъян предложили использовать для этих целей беспилотные летательные аппараты. Не сообщается, находились ли провода под напряжением во время очистки. По всей видимости, дрон с установленным на нем оборудование для удаления мусора будут использовать исключительно на высоковольтных линиях, где применяются неизолированные кабели. В настоящее время также не ясно, каким образом планируется защищать беспилотник от воздействия электромагнитного излучения. Возможно, более детальная информация о данной инновационной идее станет доступна позднее.
Такси заменят БПЛА
Несмотря на то, что это звучит невероятно, в будущем беспилотные летательные аппараты могут стать заменой общественному транспорту. Или, как минимум, такси. Первый в истории пассажирский дрон был продемонстрирован еще в 2016 году на выставке CES в Лас-Вегасе. В 2017 году китайская компания EHang представила видеозапись испытаний пассажирского беспилотного такси EHang 164. В ходе этих тестов была проверена его маневренность, управляемость и способность к ночным полетам.
Дрон, оснащенный восемью пропеллерами, приводимыми в действие электродвигателями, способен поднять в воздух одного человека. Дополнительный пассажир в кабину не поместится, поэтому рассчитывать на большее пока нет возможности. Максимальный вес перевозимой нагрузки составляет 100 кг. Летательный аппарат сможет достигать скорости 100 км/ч и будет находиться в воздухе до 23 минут, что позволит преодолеть расстояние в 16 км.
Для пассажира, находящегося на борту, не требуется никаких действий. Взлет, полет по заданному маршруту и посадка осуществляются автоматической системой беспилотного летательного аппарата. Маршрут и пункт назначения можно будет указать через мобильное приложение. В случае возникновения непредвиденных обстоятельств управление перейдет к оператору службы поддержки.
В настоящее время соревнования по дроно-гонкам набирают популярность во всем мире. Как правило, это состязания, в которых операторы управляют небольшими квадрокоптерами на специально подготовленных трассах. Трассами могут быть закрытые стадионы или, к примеру, автостоянки. На протяжении гонки беспилотные летательные аппараты сталкиваются с разнообразными препятствиями, что делает достижение финиша непростой задачей. Видеопоток с камеры дрона отображается на экране оператора, создавая эффект присутствия».
Инженеры компании EHang использовали композитные материалы и углеродное волокно при создании кабины. Каркас и несущие элементы были изготовлены из алюминиевых сплавов.
Концепция EHang кажется новаторской. Однако возникает вопрос, не слишком ли она опережает текущий уровень развития технологий? В частности, вызывает опасения надежность беспилотных летательных аппаратов. Соответствуют ли они необходимым стандартам? И какие юридические аспекты будут регулировать эксплуатацию беспилотных такси? Очевидно, все эти вопросы, как и создание необходимой инфраструктуры, требуют дальнейшего рассмотрения. Внедрение БПЛА, подобных EHang 164, в широкое использование не произойдет в скором времени.
Интернет всем и каждому
БПЛА рассматривают как весьма перспективное средство для предоставления доступа к интернету. Компания Facebook разрабатывает дрон Aquila, основанный на технологиях компании Ascenta. Кузов летательного аппарата изготовлен из прочного и легкого углеродного волокна. Размах крыльев Aquila превосходит размах крыльев Boeing 737, но вес аппарата всего лишь 400 кг. Питание дрон получает от солнечных батарей, что позволит ему сохранять плавание над заданным районом в течение нескольких месяцев.
Целью этих беспилотников является обеспечение жителей районов диаметром 100 километров беспроводным сигналом. Благодаря этому даже жители самых отдаленных уголков Земли смогут получить доступ к сети Интернет. Для предоставления веб-доступа оборудование БПЛА обеспечит дальность действия от 30 до 50 км. При этом специалисты Facebook прогнозируют пропускную способность канала связи не менее 30 Гбит/с.
Испатения Aquila пока не всегда завершаются положительно: во время одного испытаний дрон разрушился при посадке. В компании Facebook, однако, видят это как временную трудность и продолжают работу над проектом.
Подведем итог. По всей видимости, в будущем БЛПА будет активно использоваться в различных перспективных областях, в частности, в роли:
– комплексных систем вооружения, предназначенных для замены ударных самолетов;
– военного и гражданского транспорта;
– поисково-спасательных аппаратов, предназначенных для работы в любых условиях;
– аппаратов, используемых для подготовки к пилотированию более продвинутых беспилотных летательных аппаратов;
– устройств для раздачи Интернета.