dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Интересно взглянуть, какие задачи уже сейчас могут решать беспилотники, доступные для постройки руками энтузиастов, с какими-то разумными бюджетами. (Разумный бюджет для энтузиаста складывается из затрат на покупку деталей – механических и электронных. Предположим, что речь идёт о достаточно крупном “разумном бюджете” действительно увлечённого энтузиаста – это до 7 тыс. USD.) Благодаря технологическому прогрессу подобный беспилотник обладает набором примечательных способностей.

1. Беспилотник может осуществлять полёт по маршруту. Это маршрут протяжённостью до 100 км (и более), а типичная дальность – 50 км. Скорости – от нуля до 100 км/ч (причём, скорость 100 км/ч хоть и является редким показателем на практике, но уж точно не строгий предел). Естественно, время полёта зависит от выбранной схемы беспилотника. Наибольшей практической дальностью обладают беспилотники классической “самолётной” конфигурации. По времени полёта (но не всегда по дальности) всех превосходят дирижабли. Правда, они не так популярны. Различные “коптеры” тут оказываются в проигрыше. Преимушество последних в другой характеристике – они могут зависать и осуществлять полёт на минимальной скорости. Да, то же самое способны предложить дирижабли, но последние сильно пригрывают по динамическим характеристикам.

Для выполнения полёта по маршруту есть готовые решения – автопилоты, использующие как GPS (это самый бюджетный вариант), так и связу “GPS + инерциальные системы”. Программа полёта, карты – это всё загружается разработчиком беспилотника на борт с помощью готового программного обеспечения и обычного персонального компьютера. Интеграция автопилота в системы управления беспилотника не представляет особого труда – интерфейсы отработаны, контроллеры, управляющие двигателями и приводами, доступны, стоят копейки. Естественно, для сопряжения всего в единую эффективную систему требуются хорошие технические навыки, но, в отличие от ситуации десятилетней давности, сейчас провести подобную интеграцию под силу одному специалисту, работающему “в гараже”.

Беспилотник с современным доступным автопилотом может выполнять типичные задачи, вроде барражирования над заданным участком, облёта контрольных точек по расписанию – это всё программируется, на разных современных высокоуровневых языках, для освоения которых достаточно базовых математических навыков.

2. Беспилотник может передавать на наземную станцию не только базовую телеметрию, но широкий поток данных, включающий видеоканал, а иногда и не один. Здесь есть разные решения, самым универсальным среди бюджетных является использование доступной сети GSM (3G/4G). Кроме того, есть готовые радиопередающие высокочастотные модули достаточной мощности и разумного веса. Однако, если речь идёт о поддержании широкополосной связи на расстояниях в десятки километров, с этими радиопередатчиками возможны дополнительные проблемы, связанные с регулированием использования радиочастотного спектра.

Передача видео в режиме “онлайн” позволяет управлять беспилотником с наземной станции, выполняя полёт “от первого лица”. То есть, оставшийся на земле “пилот” сможет воспользоваться всеми своими способностями к импровизации, если беспилотник вдруг окажется в затруднительном положении или полётную задачу потребуется внезапно изменить.

3. Собранный энтузиастом беспилотник может выполнять видеорегистрацию в идеальном качестве. Идея с камерой – самоочевидна. Интересно то, что сейчас есть доступные решения по установке эффективных кардановых подвесов с электроприводами и стабилизацией, позволяющих вертеть камерой как угодно и снимать интересующий объект с разных ракурсов. В плане широты выбора ракусов лидируют “коптеры”, но ничто не мешает синхронизировать работу камеры с полётом “самолётного беспилотника” по кругу над неподвижным объектом наблюдения.

Благодаря миниатюризации, на борту беспилотника легко размещается не одна, а несколько камер: например, одна основная, с мощной оптикой и хорошим подвесом, и пара вспомогательных, низкого разрешения. Камеры могут быть использованы стандартные. В качестве основной годится фотокамера (с функцией видеозаписи) “полупрофессионального класса”, вспомогательные – это просто одноплатные модули или даже разобранная веб-камера.

Не составляет труда разместить на борту простую инфракрасную камеру и блок ИК-подсветки (можно даже переделать под ИК-режим обычную цифровую камеру, правда, результат будет, так сказать, ограниченным). А вот качественный тепловизор – он, пока что, существенно за пределами бюджета энтузиаста. Вопрос – надолго ли?

4. Беспилотник может доставлять заметный по весу груз в заданную точку и возвращаться обратно. Вес груза измеряется килограммами, может доходить до 10 – 15 кг для “коптеров”. Естественно, здесь есть практические ограничения, включающие проблемы с погрузкой/разгрузкой (нужно стабилизировать аппарат) и атмосферными эффектами вроде ветра. Но отрицать, что построенный энтузиастом беспилотник сейчас способен забросить небольшого наземного дроида-разведчика за пять-десять километров от точки старта – нельзя. Вот с задачей класса “забрать дроида” проблемы непременно возникнут.

Кстати, эта доставка, в сочетании с первым пунктом нашей подборки (“полёт по маршруту”), – самый острый момент в плане задач регулирования доступности беспилотников.

5. Беспилотник может записывать самые разнообразные дополнительные сведения, не только видео- и аудиосигналы. Сейчас доступны всевозможные сенсоры, датчики и готовые наборы, вроде лазерных дальномеров. Миниатюризация, опять же, помогает напичкать беспилотник инструментами фиксации физических характеристик окружающих объектов, а не ограничиваться только записью, скажем, сигналов WiFi. Идей здесь много, но это, наверное, другая история.

В рамках испытаний X-47B (прототипа ударного беспилотника) продемонстрировали успешные взлёт и посадку на авианосец. Вторая задача, между прочим, значительно сложнее первой. Согласно опубликованным планам – на этом проект завершается, так как он показал, что построить подобный беспилотник можно, цель проекта достигнута. От серийного варианта, как бы он ни назывался, прототип X-47B отделяют разнообразные проблемы.

Например, прототип совершал успешные посадки в “тепличных условиях”: штиль, день, авианосец принимает только этот беспилотник, других задач нет. Для первых испытательных полётов – естественная ситуация, спору нет. Но когда (и если) подобные аппараты будут приняты на вооружение, действовать им придётся в условиях куда как более сложных. Известно, что в моменты применения ударной авиации авианосец ведёт весьма интенсивную работу. Беспилотник, застрявший посреди палубы из-за сбоя программы, рискует сильно нарушить режим полётов. Не то чтобы такой летательный аппарат физически оттащить с полосы сложнее, чем обычный самолёт, который тоже может поломаться, – просто, в случае с беспилотником, потребуются новые технические процедуры, позволяющие персоналу понять, что вообще происходит.

Кстати, сама по себе автоматическая посадка на авианосец – дело не такое уж новое: в Штатах есть действующие системы приёма самолётов авианосцем, обеспечивающие заход по командам с палубы, без участия пилота. Понятно, что в случае посадки при помощи такой системы пилотируемый самолёт мало чем отличается от беспилотника. А успешная посадка беспилотника, в свою очередь, доказывает, что систему автоматической посадки можно смелее применять к пилотируемым полётам.

Посадка на авианосец дело сложное. Особенно, если эта посадка происходит ночью, при сильном ветре и прочей непогоде. Возможность ночного всепогодного применения ударной авиации с борта авианосца – среди ключевых преимуществ, поэтому система должна бы работать при таких условиях. В теории, беспилотная авиация может тут обеспечить нужную регулярность из-за “врождённой” способности роботов с высокой точностью следовать заданной программе. На практике – ситуация в районе действия авиации может так быстро меняться, что есть риск потерять этих самых роботов, потому что “врождённая” способность помешала им импровизировать.

Что ещё нужно протестировать, чтобы получить серийный ударный беспилотник морского базирования?

Прежде всего, саму возможность применения оружия. Запуск ракет, сброс бомб – отдельная проблема, тем более, что требования малой заметности подразумевают размещение систем вооружения во внутренних отсеках. Тут ещё подкрадываются возможные запреты на разработку автономных систем, способных применять оружие. Хотя, не ясно, чем, в плане подобных запретов, ударный беспилотник отличается от крылатой ракеты – как минимум, беспилотник заметно более гибок в плане тактики применения, его можно перенацелить, отозвать.

Посмотрим, каким будет следующий этап. Пока что относительно развития темы ударных беспилотников ничего внятного заявлено не было.

Тем временем, штатовский прототип ударного беспилотника X-47B совершил успешную посадку на палубу авианосца George H.W. Bush (CVN 77). Видео:

Очередной шаг сделан.

Продолжаем следить за беспилотником X-47B. Этот аппарат уже попробовал посадку “конвейером” на палубе авианосца. (“Конвейером” – touch-and-go landing – означает, что после касания сразу же начинается взлёт, то есть, летательный аппарат не останавливается.) Это стандартный подход: перед реальной посадкой как раз обычно тренируются, выполняя такое упражнение. Полноценную посадку обещают позже. Можно сделать вывод, что пока не всё готово и, видимо, тест как раз выявил недостатки. А может – просто придерживаются графика.

Прототип ударного беспилотника морского базирования X-47B успешно прошёл очередной важный этап испытаний: взлёт с борта авианосца при помощи катапульты. Беспилотник стартовал с палубы авианосца Джордж Буш (USS George H.W. Bush), поманеврировал в воздухе и отправился на наземный аэродром, где приземлился.

Что тут можно сказать? Только одно: быстро развивается программа. Теперь ждём посадки на авианосец, которая, видимо, уже не за горами.

Да, всё ближе фантастическая, в общем-то, ситуация, когда боевую работу осуществляют автономные роботы, а люди ставят им задачи, находясь в пунктах управления: то есть, не управляют полётом дистанционно, а именно направляют робота, примерно как в каком-нибудь StarCraft-е, по карте. Ещё, конечно, нужны автоматические заводы, выпускающие этих роботов, но и они уже практически готовы.

В Великобритании совершил полёт гражданский самолёт, которым, как пишут, управляла компьютерная система, предназначенная для беспилотников. Стандартный пассажирский самолёт использовался в качестве платформы потому, что для этого летательного аппарата воздушное пространство открыто, при условии, конечно, что на борту есть пилот.

Для полноценной интеграции беспилотников в существующую систему управления воздушным движением, их нужно научить взаимодействовать с наземными службами и маневрировать, согласуя действия с диспетчерами, там, где в большом количестве присутствуют гражданские самолёты. Естественно, испытывать прототипы подобных систем можно только на борту обитаемого самолёта. Не только потому, что пилот может всегда взять управление на себя, но и чтобы просто не нарушать правила полётов, пока в них не внесли изменения для беспилотников.

Забавно, что в интернет-СМИ (не буду называть их) испытания платформы уже превратились в “первый полёт пассажирского беспилотника”.

В комментариях Зашёл-в-гости делится видео, на котором штатовский прототип ударного беспилотника морского базирования X-47B успешно приземляется с аэрофинишёром. Пока что на земле. Это стандартная практика – не в море же отрабатывать посадку. Обычно, от проверки и отладки посадки на земле до лётных испытаний в море проходит где-то полгода. То есть, если климат позволит, то уже осенью можно ожидать лётных испытаний в море. Ссылка на видео – ниже, после фото (Northrop Grumman).

Видео на Youtube.

На картинке, как пишут, “концепт” боевого беспилотника с вертикальным взлётом и посадкой от Lockheed Skunk Works.

Красиво. Занимательно. Сверху и снизу, в крыле, это открыты лючки посадочных “вентиляторов”. Из-за них крыло – дозвуковое, похоже. Что касается пилонов: вообще, рано или поздно инженерная мысль придёт к внешним подвескам, не нарушающим режим малой радиолокационной заметности. Пилоны можно изготовить из сверхсовременных материалов, которые не “светятся”, а для ракет, подвешенных к ним, собственная низкая заметность тоже весьма полезна.

Доставка грузов беспилотниками, в условиях города, – добротная идея, в литературном смысле. Вполне возможно, что лет через пять её реализуют. Помимо чисто технических проблем, которые связаны с ветром, в частности, и с погодой – вообще, есть большие административные проблемы. Эти проблемы обсуждались в комментариях к записке про летающие автомобили (рекомендую к прочтению, кстати).

Представьте, что такой беспилотник появился. Он доставляет десять-пятнадцать килограмм груза. Так как от летательного аппарата требуется способность преодолевать сильный порывистый ветер, не бояться осадков, перепадов температуры, то, понятно, что это уже серьёзный аппарат. Который, при благоприятной погоде, может за пять-семь минут, по хитрой траектории, виляя между домами и меняя высоту, внезапно доставить свои десять-пятнадцать килограмм “нагрузки” к какому-нибудь режимному объекту, которых на территории столицы (например), несколько десятков. А если таких коммерческих беспилотников в воздухе сотня? Проблема, верно? И кто даст разрешение?

Так что нашествию коммерческих беспилотников-курьеров в крупных городах препятствует один фактор: сперва должны появиться эффективные средства прикрытия от них режимных объектов.

Как-то я пропустил: вот есть фото X-47B на палубе авианосца, где этот прототип ударного беспилотника проходит испытания.

(Фото: U.S. Navy)

В комментариях Зашёл-в-гости навёл на интересное видео: второй экземпляр X-47B успешно взлетает при помощи катапульты (как на авианосце, на который отправлен другой экземпляр этого ЛА), но, впрочем, пока на земле. Естественно, это обычная практика, испытывать “катапультный взлёт” на земле. Видео – по ссылке под картинкой.

Быстро тема развивается.