Уникальные дирижабли и дроны-камикадзе. Как белорусcкие ученые уже десять лет делают беспилотники
7
13.03.2018

Уникальные дирижабли и дроны-камикадзе. Как белорусcкие ученые уже десять лет делают беспилотники

В конце февраля в небе над Абу-Даби взмыл белорусский «Бусел». Организаторы UMEX-2018 отобрали для демонстрационных полетов беспилотники всего из пяти стран – США, Австрии, Испании, Польши и Беларуси. Dev.by рассказывает историю их создания.

В конце февраля в небе над Абу-Даби взмыл белорусский «Бусел». Организаторы UMEX-2018 отобрали для демонстрационных полетов беспилотники всего из пяти стран – США, Австрии, Испании, Польши и Беларуси. Dev.by рассказывает историю их создания.

«Самые надежные и с хорошим качеством видеоинформации», – уточняет директор Научно-производственного центра многофункциональных беспилотных комплексов НАН Беларуси Юрий Яцына. Разработку беспилотников он начал 10 лет назад в маленькой лаборатории в команде двух единомышленников.
 


Сразу по возвращении разработчиков из Абу-Даби dev.by отправился к ним на производство, чтобы узнать, как создаются белорусские беспилотники.

Далеко не каждый производитель беспилотников демонстрирует серьезные достижения в этой области, говорит Юрий Яцына. Вот небольшой пример.

– Ни в одной из стран не покупают технику по каталогу. «Приезжайте – мы отвезем вас в 3–4 точки страны, и вы покажете класс. А потом будем думать, покупать ли вашу технику», – говорят нам. Потом уже, после демонстрационных полетов, заказчики признаются: вы первые, кто уезжает от нас с целыми аппаратами. По степи, по пустыне разбросаны десятки беспилотников – производители уезжают, несолоно хлебавши. А это говорит о надежности и качестве оборудования, которое мы поставляем.

Он отмечает, что беспилотные аппараты выпускает ограниченное число стран мира. «Но то, что разработки ведутся, еще не значит, что эти беспилотники летают».

Пример полетов в Абу-Даби показателен: на выставке представили 122 экспонента, у каждого на стенде по 3-4 типа беспилотников, а к полетам допустили только пять.


«за эти десять лет аварий было много»

Вспоминая, как все начиналось, Юрий Яцына рассказывает о маленькой лаборатории при Физико-техническом институте НАН Беларуси. В ней работали всего три человека.

– И аварий было много за эти десять лет, и всего остального. Но так любой ребенок учится ходить – и шишки набивает, и синяки. Самое ценное, что есть у лучших конструкторских бюро, – их опыт, который нарабатывался в полетах. Без аварий и ошибок его не бывает.
 


Разработчик рассказывает, что они начинали с разработки модели типа «летающее крыло» весом 2,5 кг – «Стриж». Крыло позволяло подымать нестабилизируемую видео- или инфракрасную камеру.

Однако, перейдя к испытаниям, разработчики увидели, что телевизионная картинка, которая в реальном времени передавалась на пульт управления, была низкого качества. Аппарат болтало ветром, поэтому качало из стороны в сторону и видеокамеру. Заказчиков такое качество картинки не удовлетворяло.

Работая над качеством картинки, инженеры сделали гиростабилизированную видеосистему, которая весит не меньше килограма. В результате понадобилось увеличить вес самого аппарата до 6–7 кг – так со временем появилось семейство «Буслов». Эти беспилотники уже могут нести теле- или фотокамеру, стабилизированную в двух осях. Когда у заказчика, в роли которого выступило МЧС, возникло желание оборудовать беспилотник инфракрасной камерой, разработчики создали аппарат «Бусел М».

Листая каталог продукции, Юрий Яцына отмечает, что максимальная дальность применения этих аппаратов по радиосвязи составляла всего лишь 30 км. Заказчику нужно было больше – сделали сначала 50, потом 70 км. Наращивали крылья, добавляли вес, увеличивали длительность пребывания аппаратов в воздухе и целевую нагрузку.
 


«все остальные дирижабли в мире пилотируются»

Со временем заказчиков тоже стало больше. Некоторым из них было необходимо поднимать в воздух большую аппаратуру и при этом летать очень медленно. Так появились беспилотные комплексы экологического мониторинга на базе дирижабля.

Эти аппараты наполнены гелием, в штиль и при небольшом ветре развивают скорость до 7-8 м/с и работают от шести до одиннадцати часов. Низкая скорость полета – до 40 км/ч – позволяет вести наблюдение в лесу, среди крон деревьев, снимать объекты в мельчайших деталях и выдавать четкую картинку.

Дирижабли, по словам разработчиков, применяются для контроля миграции животных в белорусских заповедниках. Также они незаменимы для мониторинга уровня радиации в зонах радиоактивного заражения, граничащих с Чернобылем: там, куда не пойдет человек с дозиметром.

Юрий Яцына отмечает, что отечественные дирижабли способны поднимать на борт до 60 кг, из которых на камеры и другую целевую нагрузку приходится до 6–8 кг. Это позволяет установить на них камеры хорошего качества, а также систему измерения уровня радиации.

Это уникальные аппараты, утверждают разработчики. «Насколько нам известно, все остальные дирижабли в мире пилотируются», – рассказывает Юрий Яцына.
 


«БУРЕВЕСТНИКИ» С РАКЕТАМИ И ДРОНАМИ-КАМИКАДЗЕ

Позже к уже имевшимся разработкам добавились беспилотные аппараты тяжелого класса «Буревестник». Они выполнены по двухбалочной схеме с толкающим воздушным винтом. Их масса – до 250 кг, максимальная скорость – до 200 км/ч, при этом беспилотник хорошо работает в диапазоне высот от 0,2 до 5 км.

Разработчики заложили возможность работы в автономном режиме по заранее составленной программе до десяти часов. При этом дальность полета «Буревестника» может достигать более 1000 км. Еще одна важная деталь – благодаря специальной инфраструктуре этот летательный аппарат имеет гарантированную дальность передачи сигналов и связи на расстоянии до 290 км в хорошем качестве в режиме реального времени.

Как и другие отечественные беспилотники, «Буревестник» может нести гиростабилизированную платформу с фото-, видео- и инфракрасными камерами, а также лазерный дальномер и модуль радиационного мониторинга. Дополнительно к целевой оптической нагрузке «Буревестник» может взять на борт порядка 70–80 кг полезной нагрузки, характер которой определяет заказчик.
 

Первоначальным заказчиком «Буревестника» было МЧС.


Однако в ходе испытаний аппарата решили, что грузоподъемность беспилотника может позволить после доработки использовать его и в интересах военных. Так, летательный аппарат может нести два барражирующих боеприпаса, выполненных в виде малых беспилотных летательных аппаратов одноразового действия массой 26 кг. Каждый из этих дронов-камикадзе способен вести разведку и наблюдение во время полета. Точность, с которой они поражают заданную цель, составляет 1-2 м.

Разработчики отмечают, что после запуска барражирующего боеприпаса команду «уничтожить цель» можно отменить – и аппарат вернется на заданную высоту для продолжения разведки.

Помимо дронов-камикадзе, «Буревестник» можно вооружить неуправляемыми авиационными ракетами.


АППАРАТЫ ДЛЯ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И МОНИТОРИНГА ТЕПЛОПОТЕРЬ

Сейчас, рассказывает Юрий Францевич, разработчики начинают адаптировать белорусские беспилотники под интересы сельского хозяйства. Он приводит пример:

– Во время посева трактор должен идти с точностью 10–15 см по высеву. Иначе будет пересев. Также при этом должен учитываться и тип почвы – ведь от этого напрямую зависит урожай. А у нас обычно и зерно сыплют, и агрохимию для подкормки льют равномерно. Представьте, что в детском саду 100 детей и у каждого из них своя потребность в еде – а кормят всех одинаково. Это же огромный перерасход и семян, и удобрения!

Юрий Францевич отмечает, что точное земледелие подразумевает получение информации о состоянии растений, земли по всему полю, о том, какое количество удобрения в них содержится, чтобы вносить подкормку по потребностям на каждом квадратном метре поля.

– Это довольно непростая задача – снять все поле с высоким разрешением в мультиспектральном диапазоне, не только видимом, а с нарезкой. Чтобы затем можно было определить состояние растений: где их подкармливать, а где нет; где нужно бороться с сорняками, а где не стоит.
 


После того как точная карта поля воссоздана, по ней с трактора либо с самого беспилотника может вноситься ультрамалообъемная подкормка. Она в десять раз меньше обычной, однако эффективнее: микрокапли, распыляемые аэрозольным методом, полностью усваиваются растением, а в почву не проливаются излишки удобрения, которые ее загрязняют.

Аппараты, которые будут выполнять все эти функции, по  своим характеристикам больше напоминают квадрокоптеры – с возможностью летать как быстро, так и медленно, а также на время зависать в воздухе. Они должны будут нести с собой емкость не менее 20 кг, а высота их полета не должна превышать двух метров над растениями.

Новые разработки центра могут быть задействованы для мониторинга теплопотерь в столице и других городах.

– Попробуйте пролететь над Минском с хорошей инфракрасной камерой — и вы увидите, сколько гигакалорий тепла уходит через незаделанные крыши, неутепленные стены. На ветер выбрасываются большие деньги!


ЭКСПЛУАТАЦИЯ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ

Чем белорусские беспилотники отличаются от зарубежных аналогов? Разработчики говорят, что учитывают особенности белорусского климата и атмосферы: сильные ветра, высокую влажность, облачность до 500 метров.

– Наша техника летает в любое время дня и ночи, практически в любую погоду. Мы работаем со спасателями из МЧС – а у них нет времени ждать, когда ветер утихнет, небо станет ясным и можно будет запустить беспилотник. Мы производим всепогодные летательные аппараты высокого качества.
 


Эти особенности делают белорусские разработки популярными в странах со сложными климатическими условиями. К примеру, во Вьетнаме: беспилотники эксплуатируются во вьетнамских тайфунах, когда скорость ветра достигает 45 м/с и дождь идет горизонтально земле.

Кроме того, белорусским заказчикам отечественная разработка обойдется в разы дешевле, добавляет Юрий Яцына:

– Зарубежные аппараты сопряжены с инфраструктурой заказчика: они требуют доработки под местные условия, адаптации. Поставщик не будет этого делать бесплатно – так отечественные ведомства попадают к нему в зависимость. Так что, как говорится, купляйце беларускае! Если с нашей техникой возникают проблемы, то вечером нам ее привозят – и уже утром забирают обратно и работают дальше.


БЕЛОРУССКИЕ КОМПОНЕНТЫ

Одними лишь летательными аппаратами разработки РУП «Научно-производственный центр многофункциональных беспилотных комплексов» не ограничиваются. Здесь рассказывают, что авиационный комплекс представляет собой сложную систему, которая состоит из самого беспилотника, а также наземного пункта управления, за которым находится оператор, и каналов связи между ними.

Создание каждого такого комплекса начинается с математического и компьютерного моделирования, отработки алгоритмов. За это отвечают целые отделы. Затем ведется разработка собственного программного обеспечения, после чего наступает этап тестирования беспилотного летательного аппарата на авиационном симуляторе в виртуальной компьютерной среде.

Главный инженер Алексей Послед демонстрирует корреспонденту dev.by тренажер для обучения пилотов.
 


 – Это рабочее место командира, оператора полета и оператора целевой нагрузки. Здесь заложена математическая модель поведения летательного аппарата, нам не нужна аэродинамическая труба: мы программируем беспилотник любой формы, создаем любые погодные условия – шторм, боковой ветер, – и он реагирует. И на основании этих данных мы можем изменять аэродинамику аппарата.

– На летательных аппаратах стоит серьезная аппаратура – пилотажно-навигационный комплекс, который обеспечивает автономное управление всеми системами и подсистемами беспилотника, – рассказывает Алексей Петрович.

Перед взлетом оператор загружает в бортовой компьютер карту местности, вводит точки, которые должен будет найти аппарат (вплоть до 100 точек), и указывает высоту, на которой должен будет находиться беспилотник. Старт и весь полет, а также выполнение задач контролируется со специального пульта управления. В процессе полета пилот, он же оператор, может изменить маршрут – убрать одни точки, добавить другие. Он также может взять управление от джойстика на себя. Но практика показывает, что автопилот справляется с задачами быстрее и лучше, чем человек.
 


– А это стенд для проведения статистических испытаний фото-, видео- и инфракрасных камер, а также автопилотов. Он моделирует поведение самого беспилотника и камеры в воздушном пространстве в разных режимах при разных погодных условиях. Стенд нашей собственной разработки. Его швейцарский аналог стоит $2,5 млн. Наши специалисты затратили на разработку в десять раз меньше.

После того как аппарат проходит проверку в виртуальной аэродинамической трубе, начинается этап его изготовления. Все детали беспилотников проходят сравнение с эталоном: «Точность – до микронов», – отмечают разработчики. Большая часть компонентов – белорусского производства: в том числе гиростабилизированные платформы с оптикой, автопилоты, программное обеспечение, планеры БЛА и другие.

Завершая беседу, Юрий Яцына добавляет: его центр собрал лучший научный потенциал страны, «самые сливки». Он уверен, что с такими специалистами даже «в стране, которая никогда не занималась авиационной промышленностью, можно достичь результатов».
 


– В России есть Туполевы, Яковлевы, Антоновы, есть бюро Миля, Сухого, Микояна – вот уже более полувека они занимаются техникой и растят кадры, а мы начали этим заниматься с ноября 2007 года. Но ни Россия, никакая другая страна на постсоветском пространстве, кроме Беларуси, не была допущена к полетам на UMEX-2018. А мы успешно летали!

 

Перепечатка материалов CityDog.by возможна только с письменного разрешения редакции. Подробности здесь.

   Фото: dev.by.