«Буслы», уникальные дирижабли, дроны-камикадзе. Как белорусcкие учёные уже 10 лет делают беспилотники

В конце февраля в небе над Абу-Даби взмыл белорусский «Бусел». Организаторы UMEX-2018 отобрали для демонстрационных полётов беспилотники всего из пяти стран — США, Австрии, Испании, Польши и Беларуси. «Самые надёжные 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 поcле возвращения разработчиков из Абу-Даби dev.by отправился к ним на производство, чтобы узнать, как создаются белорусские беспилотники.

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

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

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

Пример полётов в Абу-Даби показателен: на выставке было представлено 122 экспонента, у каждого на стенде по 3-4 типа беспилотников, а к полётам допустили только 5.

«Буслы»

Вспоминая, как всё начиналось, Юрий Францевич рассказывает о маленькой лаборатории при «Физико-техническом институте НАН Беларуси». В ней работало всего три человека.

— И аварий было много за эти 10 лет, и всего остального. Но так любой ребёнок учится ходить — и шишки набивает, и синяки. Самое ценное, что есть у лучших конструкторских бюро — их опыт, который нарабатывался в полётах. Без аварий и ошибок его не бывает.

Дирижабль и «Буслы»

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 1 кг. 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, был создан 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.

Дирижабли

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 могут развивать  скорость до 7-8 м/с и работать от 6 до 11 часов. Низкая скорость полёта — от 0 и до 40 км/ч — позволяет им вести наблюдение в лесу, среди крон деревьев, снимать объекты в мельчайших деталях и выдавать чёткую 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 пойдёт 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 хорошего качества камеры, а также систему измерения уровня радиации.

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

«Буревестники» с ракетами и дронами-камикадзе

Позже к уже имевшимся разработкам добавились беспилотные аппараты тяжёлого 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 10 часов. При этом дальность полёта «Буревестника» может достигать более 1000 км. Ещё 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 было решено, что грузоподъёмность 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 вернётся 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 всё 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 ультрамалообъёмная подкорка. Она в 10 раз меньше обычной, однако эффективнее: микро-капли, распыляемые аэрозольным методом, полностью усваиваются растением, а в почву не проливаются излишки удобрения, которые её 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 ёмкость не менее 20 кг, а высота их полёта не должна превышать 2 метра 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, неутеплённые стены. На ветер выбрасываются большие деньги!

Эксплуатация в сложных условиях

Чем белорусские беспилотники отличаются от зарубежных аналогов? Разработчики говорят, что учитывают особенностей 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 идёт горизонтально земле.

Кроме того, белорусским заказчикам отечественная разработка обойдётся 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 её 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 ведётся 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 тренажёр для обучения пилотов.

 

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

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

Перед взлётом 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 полёт, а также выполнение задач контролируется со специального пульта управления. В процессе полёта 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 10 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 микрон», 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 полётам на UMEX-2018. А мы успешно летали!

 

Фото: Андрей Давыдчик

Источник: dev.by
Нашли в тексте ошибку — выделите её и нажмите Ctrl+Enter.
Вакансии
Новые комментарии

Обсуждение

Missing-male

вместо тысячи слов, что поиск на youtube по "бусел м" выдает (просто промо, ничего интересного. Хотя особый респект за выбор музыкального сопровождения): https://www.youtube.com/watch?v=fRw8SOOZRk8

и чем реклама отличается от жизни: https://www.youtube.com/watch?v=oKt3oBqQE9Q

1:01 - качество картинки

1:18 - приземление (особо впечатляет, даже больше чем старт)

Missing
+2

Старт вполне себе обычный для малых БЛА. Про приземление, на что по вашему садятся самолеты? И как вывод где в поле можно найти аэродром. Подход вполне себе разумный.

БЛА армии США: https://www.youtube.com/watch?v=8RMB9WMdG6g Обратите внимание на взлет, и особенно на приземление :)

63637f4ec5ea136f9d17ce151501368e?1401052531

там же несколько типов; от 6-7 кг для "Бусла" и до 250 кг для буревестника

скорее всего вы сравниваете видео разных ЛА

Missing-male
+1

Старт и приземление вполне нормальные.

Камера же хреновая, да.


Авторизуйтесь, чтобы оставлять комментарии

Использование материалов, размещенных на сайте, разрешается при условии прямой гиперссылки на dev.by. Ссылка должна быть размещена в подзаголовке или в первом абзаце публикации.
datahata — хостинг в Беларуси