МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 16" ИМЕНИ ДВАЖДЫ ГЕРОЯ СОВЕТСКОГО СОЮЗА КРЕТОВА С.И."

ПРОЕКТ

по направлению: технология

БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ (БПЛА)

Тип проекта: творческий

г.Минусинск 2024г

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ____________________________________________________ 3

ГЛАВА 1- Теоретическая часть ____________________________________4

1.1) БПЛА, что это такое? _________________________________________4

1.2) История создания БПЛА_____________________________________4-5

1.3) Принцип работы_____________________________________________5

1.4) Классификация БПЛА_______________________________________6-7

1.5) Сферы применения_________________________________________ 8-9

1.6) Российское законодательство для БПЛА_________________________9

ГЛАВА 2- Практическая часть____________________________________10

2.1) Техника безопасности при управлении ______________________10-12

ПРИЛОЖЕНИЕ__________________________________________________

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ_________________________________________

ЗАКЛЮЧЕНИЕ________________________________________________12

2

ВВЕДЕНИЕ

Темой проекта является БПЛА. В настоящее время беспилотные летательные аппараты (БПЛА) стремительно приобретают популярность и широко применяются в различных сферах, включая военную, гражданскую и научную области. Особое внимание уделяется развитию систем и средств комплексов с БПЛА, так как это является одной из ключевых составляющих для эффективного использования и интеграции БПЛА в различных задачах. Тема перспектив развития систем и средств комплексов с БПЛА является актуальной и вызывает интерес у широкого круга специалистов в силу потенциала и возможностей, которые они предоставляют. С каждым годом дроны становятся совершений. Вчерашняя игрушка стала помощником во многих гражданских сферах. Дроны используют в сельском хозяйстве, строительстве, мониторинге за животными, при чрезвычайных ситуация, кинематографе. Обратной стороной дронов стало их использование во время военных конфликтов.

Целью моего проекта выяснить необходимость использования БПЛА в разных сферах деятельности.

Задачами проекта являются:

1. Дать определение беспилотным летательным аппаратам.

2. Рассмотреть историю появления БПЛА.

3. Рассмотреть классификацию, виды и типы БПЛА.

4. Изучить применение БПЛА в разных сферах.

5. Научится управлять и изучить технику безопасности.

3

Глава 1

1. БПЛА, что это такое?: БПЛА (беспилотный летательный аппарат) — это техническое устройство, осуществляющее полёт и выполняющее определённые задачи без человека на борту. БПЛА — одна из разновидностей беспилотников которые различаются по конструкции, назначению и множеству других параметров. В зависимости от модификации БПЛА могут управляться дистанционно специально обученным оператором или выполнять полёт в частично или полностью автоматизированном режиме. Обычно летающие беспилотники оснащены камерой, которая в режиме реального времени транслирует оператору картинку с места событий, становясь его глазами на местности или же производят видео сьёмку.
2. История создания БПЛА: Самое раннее зарегистрированное использование беспилотного летательного аппарата в боевых действиях произошло в июле 1849 годас аэростатом-носителем (см. приложение 1) (предшественником авианосца) в первом наступательном использовании воздушной мощи в морской авиации. Австрийские войска, осаждающие Венецию, попытались запустить около 200 зажигательных аэростатов по осажденному городу. Воздушные шары запускались в основном с земли; однако некоторые из них также были спущены на воду с австрийского корабля SMS Vulcano. По крайней мере, одна бомба упала в городе; однако из-за изменения ветра после запуска большинство воздушных шаров не достигли цели, а некоторые дрейфовали обратно над австрийскими линиями и пусковым кораблем Vulcano.

В 1903 году испанский инженер Леонардо Торрес Кеведо представил в Парижской академии наук радиосистему управления под названием «Телекино» (см. приложение 2), чтобы испытать дирижабль собственной конструкции без риска для человеческих жизней.

Значительное развитие беспилотных летательных аппаратов началось в 1900-х годах и первоначально было сосредоточено на предоставлении учебных мишеней для обучения военного персонала.

 Самой ранней попыткой создания БПЛА с двигателем была «Воздушная мишень» (см. приложение 3) А. М. Лоу в 1916 году. Лоу подтвердил, что моноплан Джеффри де Хэвилленда был тем, который полетел под управлением 21 марта 1917 года с использованием его радиосистемы. После этой успешной демонстрации весной 1917 года Лоу был переведен на разработку управляемых с самолетов быстрых моторных катеров D.C.B. с Королевским флотом в 1918 году, предназначенных для атаки на судоходство и портовые сооружения, а также он помогал командиру крыла Броку в подготовке к рейду на Зебрюгге.

4

За этим последовали другие британские беспилотные разработки, которые привели к созданию флота из более чем 400 воздушных мишеней de Havilland 82 Queen Bee, которые были приняты на вооружение в 1935 году.

Никола Тесла описал флот беспилотных боевых летательных аппаратов в 1915 году.  Эти разработки также вдохновили Чарльза Кеттеринга на создание «Жука Кеттеринга» (см. приложение 4)  из Дейтона, штат Огайо, и автоматического самолета Хьюитта-Сперри, первоначально задуманного как беспилотный самолет, который должен был доставить взрывчатое вещество к заранее определенной цели. Развитие продолжилось во время Первой мировой войны, когда компания Dayton-Wright Airplane Company изобрела беспилотную воздушную торпеду, которая должна была взрываться в заданное время.Кинозвезда и энтузиаст авиамоделей РеджинальДенни разработал первый масштабный дистанционно пилотируемый аппарат в 1935 году.

В конце 1930-х годов советские исследователи экспериментировали с дистанционным управлением бомбардировщиками Туполева ТБ-1.

3. Принцип работы: Принцип работы беспилотника основан на комбинации сенсорных систем, автопилота и программного обеспечения. Сенсоры, такие, как камеры, радары и система навигации, собирают информацию об окружающей среде и положении аппарата. Эти данные передаются в автопилот, который обрабатывает информацию и принимает решения о дальнейшем движении и поведении беспилотника, управляя вращением двигателей и отклонением аппарата от заданной траектории.

Принцип и методы управления беспилотником могут отличаться в зависимости от его конкретного назначения. Некоторые беспилотники могут быть полностью автономными и способны выполнять задачи самостоятельно без участия человека. Другие дроны могут быть дистанционно управляемыми, где оператор на земле управляет аппаратом с помощью пульта управления или компьютерного интерфейса. Большинство современных аппаратов, как гражданских, так и военных, могут управляться и оператором, и летать

самостоятельно.

4. Классификация БПЛА: В классификации БПЛА существует 6 разновидностей. Если рассказывать подробнее то:

1) АЭРОСТАТИЧЕСКИЕ БПЛА (см. приложение 4)

Аэростаты имеют оболочку, заполненную газом или нагретым воздухом, для создания подъёмной силы (силы Архимеда). Используются для долгосрочного наблюдения, связи, метеорологии и других задач. В военной сфере применяются, в основном, для установки на них ретрансляторов, реже – аппаратуры наблюдения и разведки.

5

Преимущества

-Продолжительность полета на протяжении нескольких дней или недель

-Большая грузоподъемность

Недостатки

-Ограниченная маневренность и скорость

-Большая зависимость от погодных условий

-Большие размеры и масса

2) РЕАКТИВНЫЕ БПЛА (см. приложение 5)

Реактивные БПЛА (управляемые ракеты) передвигаются в пространстве за счёт действия реактивной тяги двигателей автономно или под внешним управлением. Используются, в основном, как средства поражения наземных и воздушных целей.

Преимущества

-Большая скорость, дальность и высота полета

-Независимость от погодных условий

Недостатки

-Большие габариты и вес

-Высокая стоимость и сложность обслуживания

-Сложность управления

3) БПЛА САМОЛЕТНОГО ТИПА (см. приложение 6)

БПЛА с фиксированным крылом способны летать благодаря подъёмной силе, создаваемой аэродинамической формой крыла при движении вперёд с определённой скоростью, развитие которой достигается различными способами. Применяются для разведки, наблюдения, нанесения ударов по наземным и воздушным целям.

Преимущества

-Большая высота и продолжительность полета

-Простота в обслуживании и ремонте

-Дешевизна

Недостатки

-Часто требования к стартовой площадке

-Сложность управления и посадки

-Зависимость от погодных условий

4) БПЛА ВЕРТОЛЕТНОГО ТИПА (см. приложение 7)

Однороторные БПЛА, подъемная сила и тяга для поступательного движения создается с помощью двух несущих винтов или пары несущего и рулевого. Из-за дороговизны и сложности в управлении используются только в качестве малогабаритных средств ближней разведки.

Преимущества

-Вертикальный взлет и посадка

-Высокая маневренность и малые габариты

-Возможность зависнуть на месте

6

Недостатки

-Дороговизна

-Сложность обслуживания и ремонта

-Малая продолжительность полета

-Зависимость от погодных условий

5) МУЛЬТИРОТОРНЫЕ БПЛА (см. приложение 8)

К мультикоптерным относятся БПЛА, имеющие независимые 2 и более несущих винта. Реактивные моменты уравновешиваются за счет вращения винтов попарно в разные стороны. Используются для разведки, корректировки, ретрансляции и нанесения ударов по наземным целям.

Преимущества

-Вертикальный взлет и посадка, зависание

-Высокая маневренность и малые габариты

-Простота в обслуживании и ремонте

Недостатки

-Малая продолжительность полета

-Зависимость от погодных условий

-Сложность управления для FPV

-Высокий уровень шума

6) ГИБРИДНЫЕ БПЛА (см. приложение 9)

Гибридный БПЛА – летательный аппарат с поворотными (или фиксированными) винтами, которые при взлете и посадке работают как подъемные, а при горизонтальном полете как тянущие, в полете подъемная сила обеспечивается фиксированным крылом. Сочетают преимущества БПЛА самолётного и мультироторного типа, что дает гибкость при выполнении различных задач.

Преимущества

-Вертикальный взлет и посадка, зависание

-Высокая скорость и маневренность

-Сложность обслуживания и ремонта

-Зависимость от погодных условий

-Дороговизна, сложность управления

5. Сферы применения: БПЛА делятся по сфере применения на мирное и военное использование.

В мирных целях это:

1) Охрана территории

БПЛА способен без участия человека в роботизированном режиме подняться в воздух, облететь территорию по заданному маршруту с включенной видеокамерой или фотокамерой и возвратиться на место старта. В случае обнаружения нарушителя (человека или транспортного средства), проникшего на охраняемую территорию или приближающегося к ней,

7

беспилотник подает сигнал тревоги на станцию (НСУ). Оператор может в

любое время взять управление аппаратом на себя, выполнить необходимые действия и также вернуть его к выполнению поставленной задачи.

2) Обнаружение и поиск

Обнаружение объектов. Роботизированный комплекс авианаблюдения обеспечивает поиск, обнаружение и идентификацию объектов в режиме реального времени. Определяет их точное местоположение с помощью спутниковых систем GPS или ГЛОНАСС и передает данные на наземную станцию управления. Объектами поиска могут быть: группы людей, отдельные люди, транспорт, очаги пожаров, затоплений, объекты недвижимости, мосты, дороги и другие сооружения. Комплекс позволяет вести поиск и обнаружение объектов как в дневное, так и в ночное время суток.

3) Строительство 

Составление кадастра земель является сложной и востребованной задачей. Применение дистанционно пилотируемого летательного аппарата дает возможность малозатратного и эффективного решения для кадастровой аэрофотосъемки. ДПЛА часто используется для определения границ земельных участков, оценки стоимости застройки. От выбора ракурса съемки зависит видимость участка на аэроснимках по отношению к близлежащим водным ресурсам, лесным массивам, транспортным магистралям и развязкам. Беспилотный аппарат позволяет дистанционно выставить необходимый ракурс съемки и наблюдать за снимаемым участком с воздуха в режиме реального времени на мониторе оператора. Это дает возможность наиболее эффективно разметить участки земли

4) Сельское хозяйство

Область применения беспилотной техники в сельском хозяйстве непрерывно расширяется. Все больше фермеров осознают преимущества использования сельскохозяйственных дронов. За короткий период полета можно собрать точную информацию по различным критериям.

5) Развлечение или аттракцион

Фестивали становятся все более захватывающими и впечатляющими благодаря внедрению дронов в различные аспекты мероприятий. Использование беспилотных аппаратов на фестивалях добавляет новые измерения визуального искусства, создавая потрясающие световые шоу, арт-инсталляции и другие уникальные выступления. Давайте рассмотрим, как дроны изменяют ландшафт фестивальной индустрии и делают события еще более захватывающими.

В военных целях:

Дроны способны наносить ракетно-бомбовые удары по наземным и морским целям, перехватывать воздушные цели, управлять огнем и указывать цели, ретранслировать данные и доставлять грузы. К отдельному виду БПЛА можно отнести дроны-камикадзе, которые еще называют умными бомбами

8

или барражирующими снарядами. Дрон может быть запрограммирован на

автономную атаку объекта, который находится за много километров от места пуска. Самая интересная их особенность — они способны барражировать вокруг заданной цели, и затем нанести удар, когда возникнет подходящий момент. Дроны-камикадзе относятся к оружию одноразового использования.

6. Российское законодательство для БПЛА

Новые правила касаются всех, у кого есть беспилотник весом от 150 г. Даже если дрон не используется или квадрокоптер купили для подработки на фотосъемках свадеб, новые требования положено соблюдать. Это придется делать вообще всем: физическим лицам, предпринимателям и компаниям. Для них одни и те же правила, а различаются только суммы штрафов — для юридических лиц, как всегда, выше.

Постановление правительства от 25.05.19 № 658,

Федеральный закон от 26.07.2019 № 217-ФЗ

Если вы год назад купили беспилотник и он лежит в гараже без дела — вас касается постановление правительства. Если вы только собираетесь покупать дрон — вас это тоже касается. Сроки для регистрации ограничены: на это есть 10 дней после покупки.

ГЛАВА 2

2.1) Техника безопасности при управлении

Почти каждый, кто только купил или еще присматривает подходящий квадрокоптер, задается множеством вопросов: как им управлять, какие правила полетов действуют в России, как ухаживать за устройством и так далее. Как я уже говорил в 2019 году появились новые правила эксплуатации беспилотников на территории РФ. Нарушение закона грозит серьезными штрафами, поэтому лучше во всем разобраться заранее.

1) Изучить возможность квадрокоптера 

Перед запуском аппарата в воздух ознакомьтесь с характеристиками устройства и разберитесь в управлении. Особое внимание уделите дальности полета и источнику питания, чтобы не оказаться в ситуации, когда вы не успеете вернуть и посадить беспилотник из-за севшего аккумулятора.

У крупных производителей есть виртуальные симуляторы для пультов управления, подключаемых к смартфонам или планшетам. Они позволяют безопасно обучаться пилотированию без использования дрона. В некоторых моделях предусмотрены режимы для новичков с ограничениями высоты и скорости полета. Так можно быстро освоить новые навыки.

2) Освоение пульта управления

Контроллеры разных производителей отличаются внешне, но по основным элементам управления похожи. Рассмотрим их на примере дронов бренда SYMA.

9

1. Левая ручка позволяет поднять и опустить квадрокоптер, а также вращать его влево и вправо.
2. Правая рукоятка нужна для управления движением беспилотника вперед, назад и в стороны.
3. Кнопки контроллера позволяет делать снимки, записывать видео и калибровать дрон.

Перед первым взлетом изучите все эти элементы управления и постарайтесь их запомнить. Если вы новичок, для начала попрактикуйтесь с командами пилотирования, а затем переходите к освоению всех функций камеры.

3) Выбор времени и место для полетов

Новички не всегда могут адекватно оценить окружающую обстановку и потенциальные опасности, которые могут стать фатальными при недостаточных навыках пилотирования. Плотная архитектурная застройка, высокие деревья, линии электропередач и другие провода — все это будет препятствовать полетам. Вблизи вертолетных площадок и взлетных полос запускать дроны и вовсе запрещено на законодательном уровне.

Ночью летать труднее из-за более сложного ориентирования в пространстве. Также необходимо оценить погодные условия. Дождь, ветер, снег и туман могут препятствовать работе двигателей, ухудшить видимость датчиков, нарушить сигнал передачи и даже вывести электронику из строя.

Даже при отсутствии подобных погодных воздействий в холодное время года нужно внимательнее следить за состоянием батареи. На этом мы ниже остановимся более детально.

4) Подготовка к запуску

Перед запуском дрона в воздух надо уделить немного времени предполетной подготовке:

1. Осмотр летательного аппарата и убедение в его целостности. Если дрон был поврежден при транспортировке, при запуске двигателей он может повести себя непредсказуемо. В лучшем случае он даже не взлетит, в худшем вы потеряете над ним управление.
2. Убеждение в достаточном заряде аккумулятора.
3. Подключение пульта управления и откалибруйте его при необходимости.
4. Подговление места взлета и посадки.
5. Проверка штатной камеры.

5) Калибровка дрона 

Если беспилотник начинает крениться в сторону или вращаться вокруг оси, ему требуется калибровка. Ее процесс варьируется в зависимости от модели, но базовые принципы примерно одинаковы. Начать следует с автоматической калибровки — инструкцию вы найдете в мануале к своему устройству.

Если аппарат летает с незначительными отклонениями от заданной оси, можно произвести механическую калибровку, то есть подкрутить регулятор тяги аппарата. Профессионалы также осуществляют программные настройки,

10

для которых необходимо использовать соответствующий софт. Новичкам советуем ограничиться автоматической калибровкой.

6) Правильное ухаживание за квадрокоптером

Все дроны нуждаются в регулярной чистке, но для этого подходят далеко не все чистящие средства. Забудьте об агрессивной бытовой химии — вам понадобится следующее:

1. мягкая щеточка для удаления пыли и осевшего на поверхностях мусора;
2. баллон сжатого воздуха или компрессор для продувки двигателя в труднодоступных местах;
3. жидкое средство. Вместо специализированного можно использовать спрей для чистки мониторов. Он поможет удалять разные пятна, следы травы и прочие загрязнения;
4. микрофибра или другая мягкая ткань для финишного протирания поверхностей.

Чистку желательно проводить после каждого полета или хотя бы через раз. При этом многое зависит от условий эксплуатации.

7) Соблюдение законодательства

Весной 2019 года в России утвердили постановление № 658, которое

регулирует правила регистрации дронов. Регистрации подлежат все устройства массой более 250 грамм. Это касается даже игрушечных дронов без камеры, если их вес выше этого значения.

На данный момент регистрация бесплатная — владелец только оплачивает отправку заявления Почтой России. Письмо с запросом постановки дрона на учет необходимо отправить в Федеральное агентство воздушного транспорта. Также возможен вариант подачи электронного заявления через портал Госуслуг.

К заявлению нужно приложить фотографию квадрокоптера, указать его характеристики и полное название. Если это сборное устройство, потребуются данные разработчика, которому принадлежит конструкция. Также владелец дрона должен предоставить персональные данные.

Использование незарегистрированных дронов грозит штрафом в размере 2 000 рублей. Пролет над запретной зоной наказывается еще строже — от 20 до 300 тысяч рублей. По закону запускать дроны можно вне населенных пунктов, вдали от военных аэродромов, аэропортов и других объектов с особым режимом контроля над воздушным пространством.

Заключение: В настоящее время, благодаря быстрому развитию компьютерных технологий и, как следствие, заметному росту "интеллектуальных" возможностей роботов, изобретением роботов стало их внедрение во многие сферы человеческой деятельности. Одной из самых быстро развивающихся и перспективных областей развития технологий в последние годы является разработка и производство беспилотных летательных аппаратов.Это связано с тем, что использование беспилотных

11

летательных аппаратов в армии и в различных гражданских областях является экономичным и часто позволяет им выполнять задачу лучше и быстрее, чем это было бы сделано с помощью традиционной авиации или других традиционных методов. 

Написав данную исследовательскую работу, стало ясно, что везде нужны умные машины. Они приносят много пользы, часто они готовы заменить человека. В конце концов, наши физические возможности ограничены, и умная машина-беспилотник-справляется со многими задачами лучше, чем человек.

12