Дроны: типы, классы, функции

Дроны: типы, классы, функции

Вы можете называть их как угодно — летающими роботами, беспилотными летательными аппаратами или просто дронами. Под любым именем такие машинки, как этот двухкилограммовый четырехвинтовой вертолетик Indago, прямо у нас на глазах меняют облик неба, обгоняя инициативы законодателей.
Ричард Уиттл

Тихое утро в Сан-Франциско. Мягкие солнечные лучи подсвечивают клочья густого тумана, повисшие над мостом Золотые Ворота. К гигантской достопримечательности тихо подкрадывается маленький беспилотный самолетик. Двухкилограммовый клинообразный корпус из ударопрочного пенопласта, крылья с размахом метр тридцать пять, один толкающий пропеллер, работающий от аккумулятора, и видеокамера GoPro, установленная в носу, — вот и вся его техника.

Беспилотником управляет Рафаэль Пиркер по прозвищу Траппа — он стоит на холме неподалеку. С холма весь мост виден целиком, но 29-летний парень предпочитает рассматривать это инженерное чудо через очки виртуальной реальности. Туда подается видеосигнал от установленной на дроне видеокамеры, и сейчас Пиркер наблюдает, как величественные очертания Золотых Ворот наплывают прямо на него.

Пиркер — австриец, но говорит на многих языках. Оставаясь студентом университета в Цюрихе, он является одним из основателей группы энтузиастов радиоуправляемой авиации под названием Team BlackSheep. Попутно эта группа торгует запчастями к таким аппаратам. Полет над Калифорнией — последний пункт в поездке многонациональной компании по городам США. Наиболее знаменательные остановки в этом туре — дамба Гувера, Долина монументов, бульвар Лас-Вегас-Стрип и Гранд-Каньон. В прежних поездках эти ребята полетали над Рио-де-Жанейро, Амстердамом, Бангкоком, Берлином, Лондоном и Стамбулом.

И вот уже мост Золотые Ворота занял в очках наблюдателя все поле зрения. У Пиркера нет лицензии пилота, но не перестаешь любоваться тем, как ловко он ведет свой радиоуправляемый (RC) самолет. Дрон взмывает к вершине моста, проскакивает в просвет между колоннами, ныряет к самой воде и выходит на горизонтальный полет прямо под дорожным полотном. Спустя несколько месяцев ролик с записью этого полета был вывешен на YouTube под названием RC Daredevils, где его просмотрело 60 000 человек.

Ребята из Team BlackSheep легко и весело пролетают сквозь дыры в американском законодательстве, регулирующем использование воздушного пространства. Федеральное управление авиации (FAA) разрешает полеты беспилотных летательных систем (UAS) при соблюдении следующих условий: если они находятся в пределах прямого видения оператора, если высота полета не превышает 120 м и если поблизости нет аэропортов и густонаселенных районов.

Кроме того, FAA запрещает проведение полетов в коммерческих целях. «Сейчас в США полеты дронов разрешены, если они не преследуют каких-либо коммерческих целей, — говорит Пиркер. — Нас выручает то, что мы занимаемся относительно новым делом. Ни запрещающих, ни разрешающих законов для нас еще не написано».

В отношении Team BlackSheep пока еще не объявлено никаких санкций, хотя, по сути, они занимаются съемкой различных достопримечательностей в рекламных целях. А вот другим фирмам, использующим дроны, например компании Fly Boys Aerial Cinematography из Миннеаполиса — она занималась аэрофотосъемкой недвижимости по заказам девелоперов, — такая деятельность уже запрещена.

Четырехроторный вертолет Рафаэля Пиркера совершает умопомрачительные полеты вокруг всемирно известных достопримечательностей. Снятые дроном видеоролики радуют пользователей интернета и беспокоят законодателей.

Даже военным и прочим государственным операторам для использования беспилотников приходится испрашивать разрешения у FAA. Это значит, что любитель может сколько угодно гонять свой самолетик над лесным массивом, а вот пожарные, которым дроны требуются для наблюдения за распространением огня в лесу, вынуждены для своих полетов получать в федеральных органах особое разрешение.

Государственные службы на федеральном уровне, на уровне штатов и даже на местном уровне также должны обращаться за разрешением в FAA, чтобы использовать дроны в своей работе. Это достаточно хлопотный процесс, требующий много времени, и тем не менее количество таких запросов стремительно растет. Так, к примеру, Геологическая служба США (USGS) имеет в своем распоряжении целую эскадрилью из 21 аппарата T-Hawk — это беспилотник с пропеллером в кольцевом обтекателе. Его за десять минут можно подготовить к полету, а поднимается он на высоту в целых 2,5 км. Геологи получили разрешение использовать свои аппараты для обследования недоступных скалистых районов, наблюдения за дикой фауной, инспектирования дамб и борьбы с лесными пожарами.

Другие организации оказались не столь везучими. В прошлом году FAA «посадил на землю» дрон стоимостью $75 000, купленный штатом Гавайи для ведения воздушного контроля над гаванью Гонолулу. В разрешении было отказано, поскольку полеты должны были проводиться слишком близко к международному аэропорту.

Для того чтобы ускорить пересмотр устаревшего законодательства, в 2012 году конгресс поручил FAA открыть новую службу — Национальную систему воздушного пространства (NAS) — специально для решения проблем беспилотной авиации. Решение конгресса обязывает FAA к 2015 году сформулировать все положения и технические требования, которые будут действовать в отношениях между NAS и беспилотной авиацией. «Как только вступят в силу правила полетов, эта сфера бизнеса получит импульс к активному развитию», — предсказывает Бен Джилоу, лоббист, обслуживающий интересы Международной ассоциации беспилотных систем.

FAA предсказывает, что принятие этого закона создаст условия для того, чтобы к 2030 году в национальном воздушном пространстве США работали 30 000 летающих роботов, принадлежащих как частным лицам, так и различным организациям. Для сравнения скажем, что сейчас в FAA зарегистрировано всего 350 000 летательных аппаратов, причем 50 000 из них каждый день находятся в небе над Америкой.

Некоторые из специалистов выражают тревогу по поводу такой перспективы. Можно ли добавить десятки тысяч летательных аппаратов в уже и без того переполненное воздушное пространство США? «Большинству из нас, авиадиспетчеров, страшно и представить себе, что тогда будет. Хотя мы не слепые и видим, что это уже неизбежно, — говорит Крис Стивенсон из Национальной ассоциации авиадиспетчеров. — Я смотрю на тучи беспилотных систем как на цунами, которое вот-вот подкатится прямо к ступеням вашей террасы».


Правила сосуществования

Воздушное пространство США разделено на классы, обозначаемые буквами. С 2014 года правила FAA разрешат неразделенное движение беспилотных и пилотируемых аппаратов, причем для каждого из классов воздушного пространства будут действовать свои правила.
Класс G. Высоты: 0 — 360 м.
В FAA предполагают, что через пять лет в этой зоне небольших высот будет работать 7500 малых коммерческих БПЛА. Согласно нынешним правилам, радиоуправляемые любительские авиамодели могут летать в пределах прямой видимости от оператора и на высотах не более 120 м. Однако новое поколение небольших дронов уже способно забираться выше и без помощи оператора ориентироваться по координатам GPS. А это уже чревато столкновениями с вертолетами на средних высотах. Ожидается, что FAA выпустит ограничения, требующие, чтобы коммерческие дроны летали только в светлое время суток, чтобы они держались подальше от вертолетных площадок, а их операторы имели соответствующие лицензии.
Классы В, С, D. Районы аэропортов. Высоты — 0 — 3000 м.
Воздушное пространство вокруг аэропортов, управляемых из диспетчерской башни, состоит из одного или нескольких расположенных друг над другом уровней. Верхний уровень самых больших аэропортов (класс В) имеет максимальный радиус в 30 морских миль (54 км). Согласно правилам FAA все летательные аппараты, действующие в этом воздушном пространстве, должны быть оборудованы аппаратурой двусторонней связи для переговоров с центром управления воздушным движением. Даже БПЛА с высокой степенью автономности должны будут, скорее всего, взлетать и заходить на посадку по команде диспетчерских служб.
Класс А. Высоты: 5400 — 18000 м.
Этот уровень подчинен строгим правилам. Здесь реактивные БПЛА могут соседствовать с пассажирскими лайнерами и военной авиацией. Подобно пилотируемым самолетам, летающие здесь дроны должны нести на борту транспондеры, постоянно передающие координатную информацию. В воздушном пространстве класса А пилоты в основном летают по приборам, а не по визуальным ориентирам. Однако летчикам все равно приходится наблюдать за окружающим пространством, дабы избежать случайного столкновения с другим ЛА. Поэтому беспилотным аппаратам придется обзавестись совершенным оборудованием (оно только разрабатываются) для автоматического предотвращения столкновения.
Класс Е. Высоты: все неохваченные другими классами высоты ниже 5400 м; высоты выше 18000 м.
Высшие эшелоны воздушного пространства открывают интересные перспективы для беспилотных перелетов. Здесь БПЛА мог бы лететь по одобренному диспетчером маршруту без дальнейшей связи с землей, держась заданного курса и отвечая на запросы своим транспондером. Высотные дроны разрабатываются с прицелом не на скорость, а на длительность полета. Их хрупкий планер может пострадать от турбулентности, создаваемой более скоростными пилотируемыми самолетами. На этих же высотах встречаются и сверхзвуковые ЛА. Уклонение от встречи с ними — не слишком-то простая задача. От дрона потребуется стремительная реакция.

Летающие ищейки

9 мая 2013 года. Королевская канадская конная полиция города Саскатун (провинция Саскачеван) упорно ищет пропавшую жертву. Все началось с автомобильной аварии. На месте происшествия остался 25-летний человек, контуженный или получивший шок. Неожиданно он ушел прочь — только в штанах и футболке. Сначала он звал на помощь, пользуясь мобильным телефоном, а потом, очевидно, упал без сознания в снег.

Не добившись успеха, полицейские обратились за помощью к технику-криминалисту капралу Дугу Грину, не расстающемуся со своим партнером — дроном Draganflyer X4-ES.

Это четырехроторный БПЛА, не больше метра в поперечнике, оборудован инфракрасной камерой. В Канаде уже с 2008 года ведется разработка исчерпывающего законодательства по коммерческому использованию беспилотной авиации, и полицейские давно получили право на полеты для своих дронов. Таким образом была создана законодательная база для того, что канадские рейнджеры назвали первой успешной спасательной операцией, которая была проведена силами гражданской беспилотной авиации.

Грин поднял в воздух свой четырехроторный вертолет и повел его над заснеженным ландшафтом. Инфракрасные камеры, направленные прямо по курсу летательного аппарата, быстро заметили тепловой след в трех километрах от места происшествия, и рейнджеры тут же ринулись к указанной точке. Человек был спасен.

Да, конечно, дроны, поставленные на государственную службу, способны иной раз спасать человеческие жизни, но бывают случаи, когда с их же помощью органы охраны правопорядка превышают данные им полномочия.


Галерея дронов

Ныряющий в кратеры. Название: Dragon Eye
Производитель: AeroVironment
Дроны могут собирать такие данные, которые раньше не были доступны исследователям. В нынешнем году NASA организовало 10 полетов БПЛА в дымовое облако, стоящее над вулканом Турриальба (Коста Рика). Аппарат занимался замером концентрации газов и золы. С помощью полученной информации будут построены модели распространения продуктов извержения, что позволит более точно оценивать риски для живущих вблизи вулкана людей.
Наблюдение за толпой. Название: HoverMast
Производитель: Skysapience
Бесшумно взлетев из кузова пикапа или с катера, этот аппарат поднимается на высоту 50 м и следит за лежащей под ним территорией с помощью камер высокого разрешения, действующих также и в инфракрасном диапазоне. Он оборудован лазерным указателем и электроникой для перехвата радиосообщений. Работает этот БПЛА очень скрытно, а так как он постоянно связан с командным пунктом тросиком с проводами, то и не требует регистрации в качестве летательного аппарата.
Летающий в дыму. Название: Flanker
Производитель: FireFlightUnmanned Aircraft Systems
Этот аппарат пожарные запускают прямо с руки. Он изготовлен из особо прочного полиолефинового пенопласта, а в крылья и фюзеляж вставлены армирующие ребра из углепластика. С помощью инфракрасных камер БПЛА может наблюдать за развитием пожара. Такие дроны-наблюдатели, имея крошечные размеры, оказывают пожарным огромную помощь.
Игрушка для террориста. Название: Model F-86 Sabre
Производитель: E-Flite
В 2011 году Резван Фердаус попытался начинить взрывчаткой С-4 несколько радиоуправляемых авиамоделей (длиной около метра) и направить их в некоторые здания в Вашингтоне — столице США. Преступник был задержан ФБР и теперь отбывает в тюрьме 17-летний срок. В чем разница между игрушкой, дроном и управляемым снарядом? Все зависит от того, кто управляет этим аппаратом.
Робот-спасатель. Название: Draganflier X4-ES
Производитель: Draganfly Innovations
В мае нынешнего года канадские полицейские смогли найти жертву автомобильной аварии, с помощью четырехроторного дрона с инфракрасной камерой. Рейнджеры утверждают, что это первый случай, когда человеческая жизнь была спасена с помощью гражданского дрона. Спасатели были бы рады чаще использовать такой летательный аппарат. Это удобнее и дешевле вертолета.

В июне граждане города Айова-Сити собрали тысячи подписей под обращением, которое в конце концов вынудило городской совет запретить использование в городе полицейских дронов и аппаратов, считывающих автомобильные номера. Правда, в городе не было ни того ни другого, но запрет все равно ввели. И этот пример иллюстрирует новую тенденцию.

В нынешнем году в конгресс было подано по крайней мере три законопроекта, требующих ограничить использование беспилотной авиации при сборе информации или наблюдении без достаточно веских на то оснований. Законы, жестко ограничивающие полицейское использование дронов, уже приняты или рассматриваются в законодательных органах 14 штатов.

Публику беспокоят те самые аспекты, благодаря которым дроны оказываются столь полезны: беспилотники намного дешевле в эксплуатации, чем вертолеты или самолеты. «Дроны радикально сбивают расценки на авианаблюдение, — свидетельствовал в марте перед конгрессом Райан Кало, профессор Вашингтонской юридической школы. — Мы опасаемся, что практика наблюдения с воздуха будет распространяться все шире и шире».

Международная ассоциация начальников полиции в прошлом году разработала директивы, согласно которым службы охраны правопорядка перед запуском беспилотных аппаратов с целью сбора информации о том или ином преступлении должны заручиться соответствующим ордером. Более того, из полученных видеозаписей кадры, не относящиеся к расследованию, должны незамедлительно удаляться.

Долгожданные правила

Дэвид Квиньонес вытаскивает из багажника своего черного джипа самодельный четырехроторный беспилотник. В свои 38 лет Дэвид является единоличным владельцем компании SkyCamUsa. Начал он с того, что привинтил видеокамеру к шарнирной головке фотоштатива, а саму головку примотал изолентой к фюзеляжу беспилотника. Он осторожно ставит дрон на асфальт небольшой парковки рядом с велодромом Киссена (это велотрек в нью-йоркском пригороде Квинс).

Целых шесть лет Квиньонес «мучился и ждал», пока FAA позволит ему использовать свою самодельную эскадрилью для рекламы, телевидения и киносъемки. И вот его время почти пришло. В будущем году FAA выпустит правила, позволяющие применять электрические беспилотники весом от 10 до 20 кг в коммерческих целях. «Когда это произойдет, перед нами откроются необъятные возможности», — говорил Квиньонес. Сообщество, увлекающееся радиоуправляемыми авиамоделями, заметно ожило с появлением более совершенных систем управления, с увеличением радиуса действия и с разработкой миниатюрных камер высокого разрешения. Некоторые из принципиально важных разработок, применяемых в военной беспилотной авиации, например автоматическая стабилизация видеокамеры, способность прокладывать маршрут по опорным точкам, автоматическое возвращение на базу при потере связи между пилотом и аппаратом — все они теперь стали доступны для любителей-авиамоделистов. А в будущем году многие из этих любителей попытаются стать профессионалами.

Новые правила FAA откроют путь для их творческих планов, но и без ограничений все равно не обойдется. Пока что агентство не разглашает подробностей, но его правила наверняка будут содержать ограничения по времени для полетов, а также потребуют лицензирования как для аппаратов, так и для пилотов. Даже Пиркер из команды Team BlackSheep согласен, что должны быть какие-то критерии, отличающие опытного пилота-оператора от любителей-новичков. «Необходимо установить процедуру, позволяющую проверить, понимает ли человек, что он делает. Нужно что-то вроде сертификата и для пилота, и для его аппарата», — говорит он.

Статья «Дай дорогу дронам» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2013).
Понравилась статья?
Подпишись на новости и будь в курсе самых интересных и полезных новостей.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.