Двухсредные беспилотные летательные аппараты

Следует отметить, что изобретение двухсредных беспилотных аппаратов является огромным шагом вперед в развитии таких наук, как информатика, теория управления, физика и многих других. Первые проекты управляемых беспилотных аппаратов существовали еще в конце 1800-х годов. Первым таким проектом являются радиоуправляемые воздушные шары, которые использовала Австрийская армия для бомбардировки Венеции. Официальной датой рождения радиоуправляемых беспилотных аппаратов является сентябрь 1924 года, когда гидросамолет Curtiss F-5L совершил первый целиком радиоуправляемые полёт, включавший взлёт, маневрирование и посадку на воду. В дальнейшем количество и сложность задач, ставившихся перед учеными, работавшими над развитием такого вида техники, лишь увеличивались. В настоящее время беспилотные аппараты используются во многих отраслях деятельности человека, таких, как армия, метеорология, борьба со стихийными бедствиями и др.

В сентябре 2015 года на конференции IROS 2015 группа ученых из Гарвардского университета представила робота, способного передвигаться в двух средах, а именно, летать в воздухе и плавать под водой. Результатом их работы является создание робота-пчелы весом всего сто миллиграммов.

Передвижение в воздухе осуществляется за счет махов крыльями с частотой 120 герц. В ходе разработок способов передвижения робота в воде было установлено, что передвижения возможно путем совершения таких же движений, как и в полете, но с более низкой частотой. Позднее была установлена наиболее оптимальная частота махов – 9 герц. Следует отметить, что при этом пчела остается полностью управляемой и способна передвигаться в любом направлении.

Предполагается, что в будущем такие роботы могут быть использованы спасателями для ликвидации последствий стихийных бедствий или военными для ведения разведки. Фото робота, сделанное во время испытаний, представлено ниже на рисунке.

Рисунок 1 – робот-пчела во время испытаний.

В октябре 2016 года команда ученых ST Engineering представила на выставке Singapore Airshow 2016 (рисунок 2)беспилотный летательный аппарат самолетного типа UHV (Unmanned Hybrid Vehicle, беспилотный гибридный аппарат). Существенным отличием от робота-пчелы является способность аппарата садиться на воду и передвигаться по поверхности.

UHV приводится в движение электромотором и имеет три винта (рисунок 3): один воздушный винт и два для подводного плавания. Для движения летательного аппарата над водной поверхностью и под водой используются лишь гребные винты, а лопасти воздушного винта складываются при посадке на водную поверхность. Во время полета в воздушной среде аппарат способен развивать скорость до 83 км/ч, но движение с такой скоростью может продолжаться лишь 15 минут. Под водой UHV может двигаться со скоростью около 5-6 км/ч в течение трёх часов.

Вероятно, в будущем такой гибридный аппарат будет применяться спасателями для разведки и борьбы с различного рода чрезвычайными ситуациями. UHV может использоваться и для военной разведки, или поиска подводных мин и других объектов. Для этих целей аппарат оснащён блоком видеонаблюдения и сонаром1.

Рисунок 2 – UHV на выставке Singapore Airshow 2016

Рисунок 3 – винты электромотора UHV.

12 ноября 2016 года в США прошли испытания летательного аппарата, получившего название GTQ-Cormorant, способного погружаться под воду и взлетать с поверхности воды.

Рисунок 3 – GTQ-Cormorant во время испытаний механизма регулировки плавучести.

GTQ-Cormorant – первая модель БПЛА2, оснащённая механизмом регулировки плавучести. С его помощью аппарат может погружаться в воду на заданную глубину, а также подниматься на поверхность и взлетать. Разработку GTQ-Cormorant финансирует Управление военноморских исследований ВМС США.

Исследователи из Имперского колледжа Лондона разработали беспилотный летательный аппарат, способный нырять в воду для забора проб.

Преимущество нового аппарата заключается в том, что он не расходует энергию аккумулятора во время взлета из-под воды. На аппарат, получивший название AquaMAV (рисунок 4), разработчики установили капсулу со сжатым углекислым газом. Находясь под водой, аппарат перед взлетом располагается носом к поверхности, а затем открывает капсулу. Получившаяся реактивная струя и выбрасывает аппарат из воды.

Масса AquaMAV составляет всего 200 граммов. Аппарат способен в воздухе развивать скорость до 48 километров в час, а дальность его полета составляет пять километров.

Рисунок 4 –AquaMAV после прохождения испытаний.

В заключение всего вышесказанного необходимо отметить, что робот-пчела является наиболее перспективной разработкой, поскольку обладает возможностью не только нырять в воду, но и передвигаться под водой, хотя, важно учитывать ее весьма небольшой размер, который в различных ситуациях может являться как плюсом, так и минусом. Нельзя не заметить и такую разработку, как AquaMAV. Довольно большим плюсом этого аппарата является наличие камеры для забора проб воды, что может существенно помочь различным службам или ученым, занимающимся наблюдением за уровнем загрязнения воды.