Дроны. Открытие мира небесных технологий

Дроны. Открытие мира небесных технологий

© Оформление. ООО «Издательство АСТ». 2023

Глава 1

Введение в мир дронов

История развития дронов

Дрон – это передвижное устройство без пилота, способное выполнять различные задачи. Обычно под этим термином подразумевается летательный аппарат, который может быть заранее запрограммирован или управляем оператором с помощью дистанционного пульта.

Дроны являются важной частью жизни современного общества. Они используются в различных отраслях, таких как сельское хозяйство, строительство, транспорт и даже в военных целях. Но как развивались эти удивительные устройства и как они стали неотъемлемой частью мирового сообщества? Давайте узнаем больше об истории развития дронов.

Ранние предшественники дронов – воздушные шары и змеи. Эти аэростатические аппараты использовались для различных целей, включая развлечения и научные исследования.

Воздушные змеи были изобретены в Древнем Китае около 1000 года до н. э. Они использовались для развлечений, обучения и в военных целях.

Первоначально воздушные змеи были сделаны из дерева, бумаги и ткани. Они имели различные формы, такие как драконы, птицы и рыбы.

В средние века воздушные змеи стали популярными в Европе. Они использовались в военных играх и для обучения солдат. В Японии воздушные змеи стали символом культуры и искусства.

Воздушные шары были изобретены позднее в Европе благодаря работе братьев Монгольфье. Братья создали первый воздушный шар, наполненный горячим воздухом, в 1783 году. Этот шар назывался «Монгольфьер» и имел форму сферы. В том же году братья Монгольфье провели первый пилотируемый полет на воздушном шаре, открывая новые возможности для исследования атмосферы и транспортировки людей. Шар продержался в воздухе примерно 10 минут на высоте почти 300 метров и пролетел путь более километра.

Окрыленные успехом, братья начали думать о дальнейшем развитии проекта. Второй запуск стал еще более впечатляющим: к шару была прикреплена корзина, в которую поместили утку, барана и петуха в качестве первых пассажиров беспилотного аппарата.

В 1849 году произошло первое использование воздушных шаров в военных целях. С их помощью австрийские войска провели бомбежку Венецианской республики. Расположение Венеции не позволяло вести активные боевые действия, поэтому было решено начинить воздушные шары взрывчаткой с автоматической системой сбрасывания снарядов.

Во время Первой мировой войны воздушные шары использовались для разведки и наблюдения за вражескими позициями. Британский метеоролог Джеймс Глейшер также использовал воздушные шары для исследования большой высоты и сбора метеорологических данных.

Воздушные шары, позднее названные дирижаблями, сыграли значительную роль в истории авиации, но именно беспилотные аппараты стали настоящим открытием в военном деле.

Никола Тесла – известный изобретатель и инженер – внес значительный вклад в развитие радиоуправления и беспроводной связи. Одним из его наиболее известных устройств на радиоуправлении был «Автоматический дьявол», которое он продемонстрировал на выставке в Мэдисон-сквер-гарден в Нью-Йорке в 1898 году.

Система Теслы состояла из передатчика, который генерировал радиоволны, и приемника, который принимал эти волны и управлял движением механического судна в небольшом бассейне. Приемник был установлен на судне и включал в себя антенну, усилитель и исполнительный механизм.

Изобретение Теслы имело большое значение для развития радиоуправляемых устройств и систем. Оно стало основой для создания беспилотных моделей самолетов, кораблей и, в будущем, дронов.

Самые первые предпосылки создания дронов начались еще в XIX веке, когда братья Райт из США изобрели первый пилотируемый самолет. Братья Райт – Орвилл и Уилбер – изучали работы различных авиационных пионеров и проводили собственные эксперименты с моделями самолетов. Однако они столкнулись с проблемой, которую никто до них не смог решить – управление самолетом в воздухе.

Орвилл и Уилбер понимали, что для создания настоящего самолета им необходимо разработать новую систему управления. Они провели множество экспериментов с различными конструкциями и устройствами, чтобы найти оптимальное решение. Их исследования включали в себя изучение аэродинамики, управление рулевыми механизмами и разработку специальных двигателей.

В 1903 году братья Райт наконец-то достигли своей цели. Они создали первый самолет, который смог взлететь и быть управляемым в воздухе. Этот самолет, названный «Флайер», был небольшим двухместным аппаратом с деревянным каркасом и тканевыми крыльями. Он был оснащен двигателем внутреннего сгорания и рулевыми механизмами, которые позволяли пилоту контролировать направление полета.

Первый полет «Флайера» состоялся 17 декабря 1903 года в Северной Каролине. Орвилл Райт стал первым пилотом, который управлял самолетом в воздухе. Полет продолжался всего 12 секунд, но это был огромный шаг вперед для авиации. Братья Райт продолжили улучшать свое изобретение и уже через несколько лет создали самолет, способный выполнять длительные полеты.

Изобретение братьев Райт стало отправной точкой для развития авиации. Они показали, что полет человека возможен, и вдохновили многих других ученых и изобретателей продолжать исследования в этой области.

На основе работ братьев Райт и Николы Теслы в 1916 году был создан первый беспилотный летательный аппарат «Воздушная мишень» от компании Ruston Proctor.

«Воздушная мишень» представляет собой уникальное историческое достижение в области военной техники. Эта мишень использовалась в начале XX века для тренировки артиллеристов и пилотов.

Изобретение было разработано британским радиоинженером Арчибальдом Лоу в ответ на необходимость поражения воздушных целей, особенно цеппелинов. Противовоздушная оборона включала использование зенитных орудий и аэропланов для противодействия нападениям с воздуха. Одной из главных проблем было то, что цеппелины чаще всего атаковали Великобританию ночью. В связи с этим Арчибальдом Лоу была предложена идея использования радиоуправляемых снарядов для уничтожения цеппелинов.

Эта воздушная мишень представляла собой небольшой самолет, который мог летать на заданной высоте и скорости, имитируя движение вражеского самолета. «Мишень» была оснащена специальными механизмами, которые позволяли ей изменять свою траекторию и скорость, чтобы создать более реалистичные условия для тренировки. Устройство имело размах крыла около 4,2 метра и запускалось в воздух с помощью катапульты. Внутри «мишени» находилось около 40 килограммов взрывчатки, которая должна была пробить оболочку цеппелина и воспламенить водород внутри него. В случае промаха снаряд должен был быть направлен к земле и приземлен на ровную площадку для повторного использования.

Однако проект был закрыт осенью 1917 года, так как считалось, что снаряды обходятся слишком дорого, а угроза воздушных нападений сместилась с цеппелинов на другие виды воздушных судов. Ко всему прочему, ни одно из тренировочных испытаний «мишени» не окончилось успехом.

Сегодня «Воздушная мишень» является важным историческим артефактом, отражающим ступень в развитии военной беспилотной техники.

Год спустя американским инженером Чарльзом Кеттерингом была создана «воздушная торпеда Кеттеринга». Ее основная цель заключалась в том, чтобы атаковать вражеские цели, не подвергая пилота опасности. Это было особенно важно в условиях, когда воздушные сражения становились все более интенсивными и опасными. Воздушная торпеда Кеттеринга была еще одним из первых беспилотных летательных аппаратов, предназначенных для военных целей.

Торпеда Кеттеринга оснащалась автопилотом, который использовал гироскопические системы для управления полетом. Конструкция торпеды включала в себя крылья, удерживаемые стойками и расчалками. При запуске крылья отделялись от торпеды, после чего та падала вниз для поражения цели.

Первый полет торпеды Кеттеринга состоялся 2 октября 1918 года, но он был неудачным. Впрочем, торпеда все же взлетела с катапульты. Планировалось заказать большую партию таких торпед для использования против Германии в 1919 году, но затем война закончилась, и заказ не был выполнен.

1933 год стал прорывом для беспилотных летательных аппаратов, управляемых с помощью радио. DH.82B Queen Bee, разработанный инженерами Великобритании, успешно использовался армией в качестве мишеней с 1934 по 1943 год. Этот аппарат благодаря дистанционному управлению и простоте в использовании многократно становился прекрасным помощником для обучения будущих пилотов и зенитчиков.

С началом Второй мировой войны беспилотные аппараты стали массово производиться для нужд армии в СССР, США и Германии. Воюющие стороны видели преимущества беспилотной авиации перед пилотируемыми аппаратами и часто прибегали к использованию новых технологий. К примеру, в 1939 году США массово выпустили более 14 тысяч радиоуправляемых летательных аппаратов типа Target, а Германия разработала радиоуправляемые бомбы Henschel Hs 293 и Fritz X.

Во время «холодной» войны технология беспилотных летательных аппаратов продолжала развиваться, хотя они в основном считались ненадежными и дорогостоящими новинками. В США были разработаны беспилотные самолеты-разведчики: Lockheed D-21 и Ryan Firebee. В то же время в СССР были созданы беспилотные ракеты: «Ласточка» и «Ту-123».

«Ту-123» «Ястреб», также известный как «ДБР-1» (дальний беспилотный разведчик), был разработан в конструкторском бюро А. Н. Туполева. Этот самолет был создан на основе испытанного беспилотного ударного самолета-снаряда «Ту-121». Отличие «Ту-123» заключалось в его больших размерах и более мощном двигателе.

Беспилотник «Ту-123» имел особый ресурсный двигатель, который был специально разработан для выполнения сверхзвуковых полетов на большой высоте. Позже этот двигатель был модифицирован для использования в других военных истребителях.

У «Ту-123» был многоразовый приборный отсек, но остальная часть самолета была одноразовой. Беспилотный разведчик оснащался тормозным парашютом, который не спасал центральную и хвостовую часть самолета от разрушения.

Работы по «Ту-123» и другим подобным проектам были прекращены в 1980 году. К тому времени они уже считались бесперспективными, и большая часть наработок ушла в развитие ракет.

Известно, что как США, так и СССР в некоторой степени использовали беспилотные летательные аппараты для шпионажа во время «холодной» войны, но конкретные детали до сих пор являются секретными, а утечки информации часто противоречат друг другу.

После окончания Второй мировой войны США стали неоспоримыми лидерами в разработке и применении беспилотных летательных аппаратов. Беспилотники уже много лет находятся на вооружении американской армии наравне с пилотируемыми аппаратами.

С развитием технологий в 1970-х и 1980-х годах дроны стали более сложными и эффективными устройствами. Были разработаны первые беспилотные вертолеты, такие как американский MQ-1 Predator и советский «Ка-52». В это же время были созданы первые коммерческие дроны, которые использовались в сельском хозяйстве и для мониторинга окружающей среды.

Израиль сыграл важную роль в развитии тактики использования дронов в военных целях. Их способ применения беспилотных летательных аппаратов в 1982 году позволил военным Израиля эффективно атаковать сирийский флот с минимальными потерями. Это привлекло внимание международного сообщества и стимулировало развитие технологии беспилотных летательных аппаратов.

С тех пор современные военные дроны выполняют различные функции. Одна из них – боевая разведка, где дрон, управляемый пилотом с помощью радиоуправления, сканирует и маркирует позиции противника. Это позволяет получить ценную информацию о вражеских силах и помогает планировать тактику атаки.

Вторая функция – тактическая разведка. В этом случае мини-дрон летит на автопилоте к заранее определенным целям, делает фотографии и возвращается на базу. Это позволяет получить дополнительную информацию о местности, противнике и потенциальных угрозах.

В феврале 2001 года США проводили первые испытательные запуски противотанковых ракет Hellfireс борта беспилотного летательного аппарата Predator. Это был значимый момент в истории военной авиации, который показал возможности использования беспилотных летательных аппаратов для проведения тактических операций.

Военные фирмы США постоянно работают над новыми поколениями беспилотных самолетов класса Predator. С каждой новой моделью аппараты получают более высокие характеристики, такие как увеличение массы целевой нагрузки, максимальной высоты полета и повышение скорости до 400 километров в час с максимальной продолжительностью работы больше 24 часов.

В 2009 году общий налет беспилотных летательных аппаратов Predator, находящихся на вооружении ВВС США, достиг полумиллиона часов. Эти аппараты активно использовались в операциях в Ираке и Афганистане.

Современные беспилотные летательные аппараты стали неотъемлемой частью военных операций, обеспечивая преимущество в разведке и атаке. Их использование продолжает развиваться и привлекает все больший интерес со стороны различных стран и военных организаций.

В 2000-х появились первые мультикоптеры, которые стали популярны благодаря своей простоте, компактности и доступности.

Мультикоптеры, или квадрокоптеры, являются одним из самых удивительных достижений в области авиации. Это небольшие летающие аппараты, оснащенные несколькими горизонтально расположенными винтами, которые позволяют им маневрировать в воздухе с невероятной гибкостью и стабильностью.

История мультикоптеров начинается задолго до их широкого использования в наши дни. Впервые идея создания летающего аппарата с несколькими винтами была предложена в начале XX века. Первый квадрокоптер в мире, поднявшийся в воздух, был разработан Георгием Ботезатом в 1922 году. Однако технологический прогресс того времени не позволял реализовать эту идею в полной мере.

Переломным моментом в развитии мультикоптеров стало появление мощных и компактных электронных компонентов в конце XX века. Это позволило создать более легкие и управляемые летательные аппараты. В 1980-х годах появились первые прототипы мультикоптеров, которые использовались в военных целях для разведки и наблюдения.

История мультикоптеров претерпела значительные изменения в последние годы. Появление AR.Drone от компании Parrot в 2010 году и серии Phantom от разработчиков DJI в 2006 году сыграли важную роль в развитии этой индустрии.

AR.Drone от Parrot стал первым доступным для потребителей дроном, которым можно было управлять с помощью смартфона или планшета. Это открыло новые возможности для использования дронов в развлекательных целях и принесло данной технологии большую популярность.

Серия Phantom от DJI, в свою очередь, привнесла профессиональные возможности в мир дронов. Они стали популярными среди фотографов, кинематографистов и энтузиастов благодаря своей способности делать высококачественные аэрофото- и видеосъемки.

В целом квадрокоптеры и мультикоптеры изменили индустрию дронов, предоставив широкий спектр возможностей как профессионалам, так и любителям в различных сферах деятельности. Их уникальный дизайн и универсальное применение продолжают формировать рынок дронов сегодня, расширяя границы того, что можно достичь с помощью этой захватывающей технологии.

С появлением новых возможностей стали доступны новые способы развлечения с помощью мультикоптеров. К примеру, в 2015 году впервые провели гонки на дронах, что добавило новый аспект в их популярность. Лига гонок на дронах (DRL) стала платформой для соревнований и продвижения технических навыков пилотирования дронов.

Одним из главных достижений в области дронов стало создание автономных систем, которые позволяют дронам летать без прямого контроля со стороны оператора. Это открывает новые возможности для использования дронов в различных областях, включая автономные транспортные и разведывательные системы.

В результате мир дронов всегда был разнообразным и постоянно расширяющимся. От воздушных шаров и змеев до современных дистанционно управляемых летательных аппаратов и автономных дронов – история развития дронов представляет собой захватывающее путешествие, которое продолжает привлекать внимание и вдохновлять ученых на создание новых инновационных систем.

Основные применения дронов

Дроны имеют широкий спектр применений и играют все более значимую роль в различных сферах жизни человека. Вот некоторые из основных способов применения дронов:

Фото- и видеосъемка. С помощью дронов человек открыл новые горизонты для творчества и визуального искусства. Эти небольшие летательные аппараты, оснащенные камерами, позволяют пользователю увидеть мир совершенно иным образом, недоступным ранее.

Одним из главных преимуществ съемки с помощью дронов является возможность получать уникальные и захватывающие ракурсы. Дроны могут подняться в воздух и снять видео или сделать снимки с высоты, которую раньше фотографам было очень сложно достичь. Это позволяет создавать потрясающие панорамные фотографии, а также снимать с высоты различные события, пейзажи и архитектурные объекты. Некоторые дроны даже помогают исследовать и документировать на видео и фотографиях подводный мир.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.