Файл: Эволюция понятия дрон.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.12.2023

Просмотров: 71

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Эволюция понятия дронОбычно все летательные беспилотные аппараты, управляемые оператором с пульта на земле, называют дроном. В переводе с английского drone обозначает шмель, и основной причиной такого названия стал шум, издаваемый аппаратом, и похожий на звук полета шмелей.   Впервые прозвучало слово «дрон» для характеристики беспилотных аппаратов в начале 1935 года. Еще через год оно уже стало применяться в терминологии военного флота США, как обозначение самолетов, используемых в качестве мишеней при проведении обучения летного состава. Прошло 10 лет и слово «дрон» было официально включено, как термин, во все документы армии США. Рис. 1 Дрон в полетеВ середине пятидесятых годов понятие «дрон» стало применяться для всех летающих беспилотных аппаратов, включая боевые ракеты и первые, появившиеся в то время, космические аппараты. В середине шестидесятых годов делались попытки заменить этот термин на неуклюжие обороты типа «удаленно пилотируемые аппараты» или другие подобные термины. Всего в разных странах появилось более тысячи названий, обозначающих беспилотные аппараты, но слово «дрон» осталось наиболее удобным и чаще применяемым.   Правда некоторые эксперты утверждают, что не правильно называть дронами все, что летает без пилота. Они предлагают использовать такие названия, как «квадрокоптер» или «беспилотник». Все эти обозначения также успешно применяются, как указание одной из разновидностей аппаратов, а слово дрон остается всеобъемлющим для всех БПЛА. Первые модели и их применениеОсновоположником создания беспилотных аппаратов является Никола Тесла. Он в конце 19 века получил патент на управление аппаратом с помощью радиоволн. Была построена первая модель, которая в 1898 году предстала перед зрителями на водной акватории пруда в парке Нью-Йорка. Те идеи, которые отразил Тесла в своем проекте, получили дальнейшее развитие и способствовали появлению в будущем целой армии таких аппаратов.  Ну а первым аппаратом, поднявшимся в воздух без пилота, стал аэроплан Хьютта Сперри

, в 1917 году. Он не имел радиоуправления, а вся программа полета настраивалась с помощью двух гироскопов, размещаемых на борту.



Рис.2 Коптер

В то же время проводилась активная работа по созданию коптеров – аппаратов с четырьмя одновременно используемыми пропеллерами. Коптеры являются предвестниками современных промышленных дронов, те же 4 винта вращающиеся одновременно. К сожалению в то время такие аппараты не нашли широко применения, очень сложная конструкция трансмиссии постоянно ломалась. Аппараты не могли стабильно проводить полеты, и даже при небольшом ветерке аппарат падал на землю. 

В последующем такие аппараты создавались и применялись в основном для военных целей, при получении разведочных данных и нанесения ракетных ударов. Но в конце 20 века дроны стали активно применяться в бытовых и промышленных целях. И если поначалу это были аппараты по форме похожие на самолет, то позже появились и современные летающие роботы, выполняющие самые различные задачи.

Дроны в военных целях и конфликтах

Первое использование беспилотных устройств в военных целях произошло задолго до появления дронов. В середине 19 века при осаде Венеции армией Австрии применялись воздушные шары с подвешенными на них бомбами. Они автоматически сбрасывались при появлении над городом.

Ну а во время второй мировой войны немцы продемонстрировали миру управляемые ракеты ФАУ-1, являющиеся прототипами современных крылатых ракет. В ракете был установлен автопилот, в который вводились данные о направлении полета. Из-за недоработки конструкции их применение не оправдало тех надежд, которые на них возлагались немецкими властями. Но все же это дало толчок к дальнейшему развитию таких систем.



Рис. 3 Немецкие ракеты ФАУ-1

После второй мировой войны основной упор стал делаться на создание беспилотных дронов с разведывательной целью. По внешнему виду они были похожи на самолет с такой же функциональной системой. Среди них американский дрон Ryan Model 147E, с успехом применявшиеся во Вьетнаме, и советские самолеты-разведчики на базе ТУ-123, ТУ-143. Всего было выпущено для нужд советской армии 950 штук таких боевых машин.

Рис. 4 Советский дрон ТУ-143Очередной виток своего развития дроны получили во время войны израильтян с Ливаном в 1982 году. Вес дронов составлял около 100 кг, а размах крыльев достигал 5 метров. В то время уже были разработаны миниатюрные полупроводниковые системы электроники, позволяющие снизить вес и компактность применяемого оборудования.Беспилотные системы применялись армией США во время операции «Буря в пустыне» в Ираке, а также при применении сил НАТО во время бомбежки бывшей Югославии. В США насчитывается самый большой ассортимент дронов различных модификаций, в 2012 году их было почти 7,5 тысяч.Рис. 5 Военный дронСовременные дроны, помимо сбора разведывательных данных, могут выполнять все функции, которые свойственны военным самолетам. Они могут сбрасывать бомбы, расстреливать войска противника, наносить точечные удары по террористам, и даже есть дроны-камикадзе, начиненные взрывчаткой.Бытовое применение дроновПомимо военных целей, дроны широко используются и для бытовых нужд. Тут для их применения имеется много возможностей и направлений. Некоторые из таких направлений изложены ниже:

  • Ни одна передача новостей не обходится без обзорных кадров, снятых кинокамерой с дрона. Они давно уже с успехом применяются для съемок захватывающих репортажей в СМИ. 

  • Многие компании начали использовать дроны для охраны своих территорий. Подача звукового сигнала может означать, что обнаружен злоумышленник. При необходимости они даже могут использовать электрошоковый пистолет.

  • Дроны используются для быстрой доставки различных грузов. Это могут быть почтовые отправления, или заказанные товары из магазина. Даже в некоторых ресторанах доставка еды клиентам производится с помощью дронов.
Рис. 6 Доставка груза

  • Незаменимы дроны для сельского хозяйства. С их помощью можно наблюдать за развитием растений и стадами животных, принимать информацию о состоянии полей.

  • Дроны выполняют и противопожарную функцию, обследуя с высоты различные участки леса. Кроме того они помогают обнаружить места незаконной вырубки леса.

  • Ну и конечно большое количество дронов изготавливается как игрушки для детей. Они имеют небольшой вес и даже могут летать на небольшие расстояния.
Это далеко не все возможности бытовых применений дронов. С каждым днем появляется новые, более совершенные изделия и сфера их использования постоянно расширяется.Конструктивные особенности дроновДроны или БПЛА по своим конструктивным особенностям похожи на вертолет, с разнесенными лучами, на которых установлены винты. В зависимости от назначения количество двигателей и винтов на дронах может быть от четырех до восьми.  Хотя иногда встречаются аппараты и с большим количеством двигателей.Рис.7 Дрон с 8-ю винтамиПосредине устанавливается все необходимая электронная начинка для управления, так называемый полетный контроллер, и крепятся стойки для безопасной посадки устройства. Полетный контроллер получает питание от аккумулятора, и взаимодействует с датчиками высоты, гироскопом и системой приема и передачи сигналов.Он по сигналу от пульта управления или по заранее заложенной программе может менять скорость, высоту, выполнять другие действия, характерные для разновидности дронов. Дроны по своим полетным характеристикам условно делятся на следующие классы:

  1. Микро. Самые легкие БПЛА, вес до 1 кг, могут находиться в воздухе в течение 1 часа, набирают высоту 1 км.
Рис.8 Микро дрон

  1. Мини. Вес дронов до 50 кг, в воздухе могут находиться 5 часов, а высота полета от 3 до 5 км.

  2. Класс Миди. БПЛА среднего класса, вес может достигать 1 тонны. Длительность пребывания в воздухе 15 часов. Дроны способны летать на высоте до 10 км.

  3. Тяжелые БПЛА. Такие дроны применяют для длительных полетов продолжительностью более 24 часов. Вес их превышает 1 тонну, и они могут подниматься на высоту 20 км.
В конструкцию дронов входят спутниковые навигаторы и программируемый, в зависимости от условий полета, модуль. В тех случаях, когда БПЛА производит видеосъемку и передает информацию на пульт управления, в нем смонтирована карта памяти и передающее устройство. Виды дроновДроны трудно разделить по видам, так как один и тот же вариант изготовления аппарата может применятся для разных целей. Но все же можно выделить следующие направления использования:

  • Прежде всего, это растущая потребность населения в использовании беспилотников для «селфи». Такие аппараты не дорогие, бюджетные, укомплектованы фотоаппаратурой высокого разрешения и с дальностью полета до 100 м.
Рис. 9 Дрон для селфи

  • Самые современные и оснащенные БПЛА применяются для военных целей. Они используются как в воздухе, так и под водой, могут длительное время находиться в воздухе, вести разведку и даже наносить бомбовые удары.

  • Появление БПЛА привлекло любителей спортивных гонок и возникновению нового вида соревнований — воздушных гонок летательных аппаратов. Для участия в гонках используют устройства с ручным управлением и дальностью полета в пределах наблюдения до 200 м. 

  • Грузовые дроны имеют захватное устройство и способны доставлять различные грузы по адресу заказчика. На больших предприятиях их применяют для быстрой доставки корреспонденции между подразделениями.

  • Специально оборудованные дроны для обработки сельскохозяйственных полей различными химикатами. Применяют для небольших труднодоступных участков.

  • Подводные дроны. Могут работать вод водой, двигаться и производить фотосъемку.

  • Дроны-игрушки для детей. Могут летать на небольшие расстояния, легкое управления с пульта.
Иногда для разных применений используется один и тот же вид аппарата, с небольшой доработкой для придания ему нужных функций.Ближайшее будущее дроностроенияПроизводство и развитие БПЛА стремительно нарастает. Все время появляются новые разработки более совершенных конструкций и разновидностей летательных аппаратов, и сфера их применения захватывает новые, еще не освоенные отрасли.Так, например, ведутся работы по использованию дронов для создания помех системам наведения крупных боевых кораблей. Такие устройства могут полностью парализовать способность наносить удары и превратить боевой корабль в безобидное судно.Широкие перспективы перед дронами открываются в освоении космических пространств. Это исследование неизведанных планет и астероидов, наблюдения за звездами в открытом космосе, и изучение нашего солнца.В будущем будет значительно расширяться использование БПЛА в коммерческих и транспортных целях. Специалисты считают, что скоро появятся беспилотные воздушные такси для перевозки пассажиров. И это далеко не предел возможностей применения дронов. 

Смотрите также файлы