Исторические аспекты создания и применения БПЛА

№99-1,

технические науки

В работе рассмотрены некоторые исторические аспекты развития и эволюционирования беспилотной авиации в России и за рубежом. Сформулированы предложения о перспективности развития данного направления в Российской Федерации с целью мониторинга объектов нефтегазового комплекса.

Похожие материалы

В мире ежегодно возникает более 3 млн. пожаров, в которых гибнет больше 20 тыс. человек. Около 50% возгораний происходит в зданиях и на транспорте, на них же приходится 90 % всех жертв.

По количеству пожаров в мире лидирует США. Однако статистика погибших на пожарах показывает, что наибольшее число жертв, приходится на Россию, Беларусь и Украину.

При этом, статистические данные показывают, что большое количество аварий возникает на объектах нефтегазового комплекса. Наиболее часто аварии происходят по причине разгерметизации нефтегазопроводов, что составляет 31,2 % от общего числа аварий объектов нефтегазовой отрасли.

Наиболее вероятными сценариями развития аварийной ситуации являются, взрыв парогазовоздушной смеси (49%) и пожар пролива (36%). При этом данные сценарии сопровождаются крупным материальным ущербом и носят затяжной характер при их ликвидации.

Россия является лидером по объёмам производства жидких углеводородов в мире.

По состоянию на начало 2018 года, добычу нефти и газового конденсата (нефтяного сырья) на территории Российской Федерации осуществляют 288 организаций, имеющих лицензии на право пользования недрами.

Эксплуатация в МЧС России беспилотной техники сталкивается с множеством проблем, многие из которых уже разрешены. По-прежнему остается актуальным вопрос слабого материально-технического обеспечения комплектующими, запасными аккумуляторами, выделением финансирования на обязательное страхование гражданской ответственности.

Процесс производства аппаратов не требует промышленных мощностей, проводится путем сборки устройств из комплектующих с программированием электромеханической части аппарата. Традиционно в отрасли есть мировые лидеры и крупные компании, но наличие множества периферийных узконаправленных задач позволяет развиваться малым предприятиям.

Беспилотные самолеты, используя подъемную силу крыла, эксплуатируются при заданном минимальном значении скорости, которое составляет для большинства аппаратов от 30 км/ч. Это позволяет обследовать участки большой протяженности или площади при выборе определенного маршрута в полетном задании. Преимущество аппаратов также проявляется в курсовой устойчивости, возможности эксплуатации в различных погодных условиях.

Отдельной веткой развития выделились мультироторные аппараты, отличающиеся высокой стабилизацией, возможностью занимать неподвижное положение и эффективно проводящие фотосьемку даже в замкнутых помещениях. Технологический скачок стал возможен за счет эффективных микроконтроллеров и высокочастотного процессора, располагаемых на борту аппарата и объединенных в автопилот устройства.

Беспилотные вертолеты (мультироторные устройства) осуществляют вертикальный взлет с любой площадки или руки, позволяют оперативно обследовать сектор местности в кратчайшие сроки без развертывания станции управления. Высокая степень автоматизации позволяет подготовить внешнего пилота за один день. Недостатки устройства вытекают из принципа действия. Аппарат, удерживаемый в воздухе винтовой группой, не обладает возможностью планирования и интенсивно разряжает заряд аккумуляторов.

Беспилотные аэростаты повторяют исторический опыт летательных устройств легче воздуха, позволяют поднимать большое количество полезной нагрузки и имеют проводную связь с наземной станцией.

Ключевая проблема в эксплуатации беспилотных воздушных судов — ограниченный заряд батарей электропитания. Расстояние между перекачивающими станциями магистрали сжиженных углеводородов достигает 450 км. Провести исследования участка такой протяженности не представляется возможным, так как ресурса аккумуляторов не достаточно для движения на такое расстояние.

Развитие технологии привело к созданию особого типа аппаратов с общим названием атмосферные спутники. В проекте инженеры стремятся достичь баланса между отдаваемой и получаемой энергией, выведя аппарат на самообеспечение.

Проблема обеспечения безопасности полета от столкновения справедлива и для России. Текущее законодательство требует вводить сегрегированное пространство для каждого подъема в воздух. Опыт мониторинга нефтегазовых магистралей показал конфронтацию интересов пилотов вертолетов и операторов БВС.

Использование атмосферных спутников для мониторинга чрезвычайных ситуаций имеет ряд ограничений: большой размер устройства и, как следствие, требование к размеру взлетной площадки, эквивалентному полноразмерной взлетно-посадочной полосе; большая рабочая высота аппарата, с которой из-за подстилающей облачности может быть снижена видимость; отсутствие оперативной управляемости и маневренности за счет габаритов устройства.

В перспективных разработках весь корпус беспилотных самолетов возможно покрывать составом перовскита, что незначительно скажется на весе аппарата, но позволит возместить некоторый разряд энергии, расходуемой на движение аппарата. Рентабельность данной разработки будет также завесить от проработки системы сбора энергии и ее интеграции в существующие элементы питания аппаратов. В целом о применимости технологии можно будет сделать вывод, проанализировав процентную прибавку к продолжительности работы аппарата, стоимости и ремонтопригодности. Отечественные производители уделяют особое внимание последнему требованию. Особые условия эксплуатации аппаратов не дают возможности проведения оперативного гарантийного ремонта, и все системы имеют максимально открытую архитектуру, позволяющую в полевых условиях провести косметический ремонт подручными средствами. Такой подход крайне необходим при обследовании удаленных нефтегазопроводов и аварийных посадках.

Эксплуатация в МЧС беспилотной техники сталкивается с множеством проблем, многие из которых уже разрешены. По-прежнему остается актуальным вопрос слабого материально-технического обеспечения комплектующими, запасными аккумуляторами, выделением финансирования на обязательное страхование гражданской ответственности. О последнем также говорится в представлении прокуратуры на запрет эксплуатации без страхования.

Опираясь на ежедневные потребности противопожарной службы, производители стараются удовлетворить запросы все новыми техническими возможностями. Однако, как и прежде, для отечественных фирм актуальным остается вопрос конкурентоспособной цены аппаратов и глубина технической проработки автопилота устройств.

У стратосферных беспилотных воздушных судов значительно меньшая стоимость, и они могут быть использованы для подтверждения термоточек или получения подробной картины развития пожара.

С развитием технологий и миниатюризации устройств аппараты стали востребованы в гражданской области. Их конструкция и задачи кардинально отличаются от военных предшественников, но скорость развития и повсеместный спрос позволили в кратчайшие сроки инженерам и производителям достичь значительных результатов.

Список литературы

  1. Вытовтов, А.В. Методика применения беспилотных воздушных судов для обеспечения пожарной безопасности на нефтегазовых объектах. / Диссертация канд. техн. наук.
  2. Ершов, В.И Обеспечение безопасности полетов беспилотных летательных аппаратов в воздушном пространстве / В.И. Ершов, Ю.Н. Осипов, Е.Ю. Николаева // Пожарная безопасность. – 2015. –№2. – С.56-60.
  3. Агамалян, В.А. О создании единой системы группового управления робототехническими комплексами / В.А. Агамалян, Е.С. Калинина, С.Е. Симанов, С.Г. Цариченко // Робототехника и техническая кибернетика. – 2014. – №2(3). – С.37-39.