Nano- și microdrone. Nu doar pentru forțele speciale
Fotografia arată bine dimensiunile nano-UAV Black Hornet 3 de la FLIR Systems. Acest sistem a avut un succes major, prima sa versiune a fost folosită de armata britanică în Afganistan
Piața dronelor este încă în creștere, numeroase companii care apar (și dispar) în fiecare an. Pe baza greutății maxime la decolare și a altitudinii de operare, Departamentul de Apărare al SUA a împărțit toate astfel de sisteme în cinci grupuri. Sistemele din grupa 1 cântăresc până la 9 kg, grupa 2 - până la 25 kg, grupa 3 - până la 600 kg, grupele 4 și 5 - peste 600 kg. Sistemele din grupa 4 zboară la altitudini de până la 5500 de metri, în timp ce altitudinile de operare ale sistemelor din grupa 5 sunt de peste 5500 de metri.
Toate UAV-urile discutate în acest articol sunt incluse în grupa 1. Acest grup, cu o greutate maximă la decolare de 0 până la 9 kg, include un număr mare de sisteme de diferite tipuri, inclusiv tipuri de aeronave și elicoptere, și toate acestea, ca o regulă, sunt lansate manual. Foarte puține dintre acestea drone ar putea fi clasificat drept „nano”. Sunt sisteme foarte ușoare, majoritatea cu rotor principal, ca toate cele menționate în acest articol. Orice soldat visează să aibă la îndemână un sistem de zbor, capabil să privească „în jurul colțului” și să se întoarcă pentru a îndeplini următoarele sarcini, deoarece greutatea sa și cantitatea de întreținere logistică sunt minime, adică o creștere semnificativă a încărcăturii sale totale este exclus.
Un soldat australian îi controlează recunoașterea trântor Black Hornet 3; întregul complex include două avioane, o stație de control la sol și baterii de rezervă
Forțele speciale sunt de obicei primele care primesc noi sisteme de înaltă tehnologie, care mai târziu intră în serviciu cu unități convenționale. Cu toate acestea, există puține sisteme disponibile pentru militari pe piața de apărare (desigur, aceasta nu acoperă toate acele drone „de agrement” care sunt vândute cu sute în magazinele de jucării), dintre care doar o fracțiune sunt utilizate pentru prima dată de forțele speciale. și chiar mai puține care devin bestselleruri instantanee. Alte drone, puțin mai mari, care nu se mai încadrează în categoria „nano” au caracteristici destul de unice, ceea ce le face o alegere excelentă pentru forțele de operațiuni speciale (SSO) și nu numai.
Nano Hummingbird, dezvoltat de AeroVironment în urmă cu câțiva ani, imită o pasăre colibri cu aripi care bat, care țin ambarcațiunea în sus.
Înainte de a începe să descriem sistemele existente, să aruncăm o privire la ceea ce ar putea rezerva viitorul, deși multe lucruri de astăzi sunt mai mult science fiction decât realitate. În 2011, AeroVironment a dezvoltat Nano Hummingbird, un obiect zburător asemănător unei păsări cu decolare și aterizare verticală, cu o greutate maximă la decolare de 19 grame, ale cărui aripi batătoare cu o deschidere de 160 mm îi permit să rămână în aer. Desigur, aceasta este o dezvoltare extrem de complexă din toate punctele de vedere, de la mecanică și avionică până la canalul de transmisie a datelor. Laboratorul Charles Stark Draper a luat o cale diferită, crezând că nu există nanodronă asemănătoare unei insecte mai eficientă și mai manevrabilă decât o dronă care imită o libelulă. În ianuarie 2017, a anunțat că programul său DragonflEye, derulat în colaborare cu Institutul Medical Howard Hughes, a făcut progrese în controlul libelulelor folosind un rucsac minuscul care combină navigația, biologia sintetică și tehnologiile neurosenzoriale pentru a trimite semnale neuronale de control către libelule. Astăzi, tehnologiile sistemelor asemănătoare păsărilor sau insectelor nu sunt pregătite pentru un mare succes comercial, dar cu siguranță va veni vremea când și ei își vor găsi utilizatorul recunoscător. Între timp, nanodronele actuale folosesc în principal tehnologii de elicopter care oferă posibilitatea decolării și aterizării verticale.
Nanodrone asemănătoare cu insectele DragonflEye - creația Draper Laboratory
În ianuarie 2017, Departamentul de Apărare al SUA a emis o cerere de informații intitulată Soldier Borne Sensor Unmanned Aircraft Systems (senzor purtat de un soldat, fără pilot). aviaţie complexe), al căror scop a fost colectarea de informații pentru viitorul program planificat. De data aceasta scopul a fost de a disloca aceste sisteme în armata regulată pentru a asigura supravegherea la nivelul echipelor și plutoanelor individuale. Pe piață nu erau multe sisteme disponibile care să îndeplinească cerințele americane, care au fost anunțate în ianuarie 2018 la o întâlnire de la așa-numita „Ziua Industriei”. Printre acestea: plutind la o altitudine joasă timp de cel puțin 15 minute, trei zboruri cu bateria complet încărcată în condiții de vânt ușor, greutatea maximă a dispozitivului este de 250 de grame, greutatea maximă a întregului complex este de 1,36 kg. Cerințele prevăd, de asemenea, o probabilitate de 90% de a detecta un obiect de dimensiunea unei persoane de la 50 de metri în condiții de noapte, plus un timp maxim de antrenament de 16 ore. Sistemul trebuie să stocheze imagini foto și video și să transmită imaginile soldatului în timp real pentru utilizare imediată. În plus, criteriile de selecție includ semnături vizuale și acustice, raza de vizibilitate și alți parametri încă nenumiți. La briefing s-au prezentat șapte companii și organizații, dar principalii concurenți s-au redus rapid la trei participanți - AeroVironment, InstantEye Robotics și FLIR Systems.
Pentru a îndeplini cerințele programului American Soldier Borne Sensor, AeroVironment a dezvoltat quadcopter Snipe cu o greutate de 150 de grame. După lansarea aplicației, dezvoltarea ei pare să fi fost oprită
La sfârșitul lunii noiembrie 2016, FLIR Systems a achiziționat compania norvegiană Prox Dynamics AS pentru 134 milioane USD în numerar. Această companie este unul dintre pionierii în domeniul nano-UAV-urilor, a fost fondată la sfârșitul anului 2007 cu scopul de a dezvolta cele mai mici UAV-uri din lume destinate utilizatorilor profesioniști. Prima versiune, numită Black Hornet, a apărut în 2012, iar după ce a apărut o nouă versiune, a fost desemnată Black Hornet 1. „Aeronava se baza pe o tehnologie complet nouă, dar raza sa de zbor era limitată la 600 de metri, precum și The durata zborului este de 15 minute”, a spus un reprezentant al FLIR Systems. Primul client a fost armata britanică, care a desfășurat primele sale drone PD-100 Black Hornet în 2012 în Afganistan, ca răspuns la nevoi urgente. Acesta a devenit un punct important în istoricul nano-UAV norvegian; mai târziu, în 2015, a fost dezvoltată și introdusă o a doua variantă, Black Hornet 2. „A fost bazată pe aceeași platformă, dar au fost implementate multe îmbunătățiri în ceea ce privește senzorii, raza de acțiune și rezistența la vânt.” Dispozitivul a fost echipat cu un motor cu un consum mai mic de energie, care, în combinație cu o baterie de capacitate mai mare, a făcut posibilă creșterea razei de zbor și, în același timp, creșterea razei de acțiune a canalului de transmisie a datelor. În plus, a fost dezvoltată o variantă a lui Black Hornet 2T, care a fost echipată cu o termocamera de la FLIR, aceasta a fost prima colaborare între cele două companii. Sistemul Black Hornet 2, datorita avantajelor sale evidente, a fost achizitionat de o serie de clienti.
Prototipul Black Hornet VRS al FLIR Systems este montat pe un modul de lansare la sol. Modulul poate fi integrat cu ușurință în orice tip de mașină
Având în vedere lansarea unui program potențial prioritar în Statele Unite și faptul că armata SUA achiziționează cu cel puțin un ordin de mărime mai multe drone decât alte țări, FLIR a decis că merită să investească mai mult în domeniul nanosistemelor și, în acest sens ceea ce priveşte, a achiziţionat Prox Dynamics. După această fuziune, finanțarea pentru proiecte promițătoare a crescut brusc, rezultând noua dronă Black Hornet 3. Proiectată de tatăl originalului Black Hornet, Peter Mühren, dispozitivul a păstrat designul elicopterului, dar designul rotorului a fost revizuit radical. Platforma este acum complet modulară, cu o baterie detașabilă și diferite sarcini utile, permițând reconfigurarea rapidă a dronei. Stația de bază de nouă generație a primit o serie de îmbunătățiri, atât hardware, cât și software. Greutatea lui Black Hornet 3 cu o elice cu diametrul de 123 mm s-a dublat față de predecesorii săi și s-a ridicat la 33 de grame; poate rămâne în aer timp de 25 de minute și poate zbura pe o distanță maximă de 2 km. Drona atinge viteze de până la 6 m/s și poate zbura cu viteze ale vântului de până la 15 noduri (rafale de până la 20 noduri), precum și pe ploaie slabă. Din punct de vedere al senzorilor, drona este echipată cu o termocamera FLIR Lepton și o cameră video de înaltă rezoluție capabilă să facă fotografii. Termocamera cu o dimensiune a matricei de 160x120 și un pas de 12 microni funcționează în intervalul 8-14 microni și are un câmp vizual de 57°x42°, dimensiunile sale sunt 10,5x12,7x7,14 mm, iar greutatea sa are doar 0,9 grame. Sunt disponibile două camere de zi, în funcție de configurație, oferind respectiv o rezoluție video de 680x480 și fotografii de 1600x1200; este posibilă suprapunerea imaginilor de la camerele de zi și de noapte.
Dronă NanoHawk dezvoltată de Aeraccess
Principala inovație a Black Hornet 3 este că poate zbura chiar și atunci când nu există semnal GPS. „Cu toate acestea, continuăm să dezvoltăm această capacitate, deoarece are încă potențialul pentru multe îmbunătățiri”, a spus un purtător de cuvânt al companiei. Sunt disponibile patru moduri de zbor: planare automată și manuală și observare, zbor pe o rută predeterminată și puncte selectate de operator, întoarcere automată și pierderea comunicării. „Actualizăm continuu software-ul nostru pentru a reduce sarcina cognitivă a operatorului. Acest sistem, cunoscut sub numele de Black Hornet 3 PRS (Personal Reconnaissance System - sistem personal de supraveghere), este integrat cu software-ul ATAK (Android Tactical Assault Kit) al Armatei SUA. Sistemul complet Black Hornet 3 cântărește mai puțin de 1,4 kg și include două avioane, un controler portabil și un ecran video. Drona Black Hornet 3 a fost achiziționată de 35 de țări, SUA, Australia și Franța fiind cei mai mari cumpărători. În noiembrie 2018, Franța a anunțat o achiziție în valoare totală de până la 89 de milioane de dolari, iar câteva zile mai târziu, Statele Unite au semnat primul contract pentru 39 de milioane de dolari. Marea Britanie a semnat un contract în valoare de 2019 milioane de dolari în aprilie 1,8, ca parte a unei inițiative de achiziții accelerate. În vara anului 2019, armata SUA a primit primele sale sisteme Black Hornet 3 PRS pentru Divizia 82 Airborne, care a fost desfășurată în Afganistan. Aceste nanodrone sunt folosite pentru colectarea și recunoașterea informațiilor la nivel de echipă și pluton.
Quadcopterul Mk-3 GEN5-D1 a fost dezvoltat de InstantEye Robotics pentru programul US Army Soldier Borne Sensor. Compania încă promovează activ acest produs
În timpul dezvoltării dronei PRS, FLIR și-a dat seama că multe vehicule aveau nevoie de un sistem de recunoaștere cu rază scurtă de acțiune care să poată fi folosit din spatele armurii. Acest lucru a dus la apariția VRS (Vehicle Reconnaissance System), care se bazează pe aceeași platformă și dispune de un modul de lansare cu patru casete detașabile cu încălzire și încărcare. Kitul VRS cântărește aproximativ 23 kg, măsoară 470x420x260 mm și poate fi echipat opțional cu protecție balistică. Poate fi integrat cu ușurință în sistemul de management al luptei printr-o interfață standard; Kongsberg l-a integrat deja în soluția sa de luptă integrată (ICS). FLIR a demonstrat acest sistem nu numai ca o armă de recunoaștere, ci și ca un instrument de direcționare cu GPS integrat. VRS este disponibil în prezent doar în formă de pre-producție, dar FLIR este gata să intre în producție din cauza cererii puternice pentru produs de la lansarea sa inițială în octombrie 2018.
Demonstrarea capacităților dronei Nano Hummingbird asemănătoare unei păsări
Pe lângă FLIR, încă doi concurenți au concurat pentru contractul Soldier Borne Sensor, AeroVironment și InstantEye Robotics (o divizie a Physical Sciences Inc). AeroVironment a dezvoltat Snipe, un quadcopter de 140 de grame, cu o durată de zbor de 15 minute și o autonomie de peste un kilometru, echipat cu camere electro-optice și infraroșii. Cu o viteză maximă de 9,8 m/s, dispozitivul este destul de silentios și inaudibil chiar și la o altitudine de 30 de metri deasupra solului, este controlat printr-o aplicație intuitivă încărcată pe controlerul tactil cu OS Windows 7. Pregătirea dronei pentru zbor , asamblat din cinci părți mobile, durează mai puțin de un minut. După ce armata americană a ales unul dintre concurenții săi, AeroVironment a abandonat se pare că programul Snipe.
O fotografie de pe afișajul stației de control pentru quadcopter Mk-3 GEN5-D1; a fost dezvoltat de InstantEye Robotics și livrat la Marine Corps pentru evaluare
Quadcopterul Mk-3 GEN5-D1/D2 dezvoltat de InstantEye Robotics cântărește mai puțin de 250 de grame (greutate maximă permisă). Complexul, cu o greutate de 6,35 kg, include două dispozitive, o Ground Control Station-D, un display protejat, șase baterii, un încărcător, un set de șuruburi, o antenă de rezervă, o cutie de transport și un container pentru lucrul pe teren. Aparatul poate atinge o viteză maximă de 8,94 m/s și poate rezista la aceeași viteză a vântului, raza de acțiune a canalului de transmisie a datelor este de 1,5 metri. Bateria principală asigură o durată de zbor de 12-15 minute, dar bateria suplimentară garantează 20-27 de minute de funcționare. La sfârșitul anului 2018, InstantEye a livrat 32 dintre aceste sisteme Corpului Marin al SUA pentru evaluare operațională, ca parte a programului său de drone tactice mici.
Cea mai recentă configurație NanoHawk este destul de diferită de prototipul prezentat la Eurosatory 2018; drona a fost modificată pe baza feedback-ului și a sugestiilor armatei
Drona NanoHawk, prezentată pentru prima dată sub formă de prototip la Eurosatory 2018, a fost dezvoltată de compania franceză Aeraccess pe baza nevoilor specifice ale forțelor speciale franceze, care aveau nevoie de un UAV pentru utilizare în interiorul clădirilor și a altor structuri închise. Într-o competiție organizată de Laboratorul de control al armelor, NanoHawk a învins alți cinci candidați în primul tur.
Pentru acest proiect, Aeraccess s-a bazat pe experiența din munca sa la drona mai mare SparrowHawk, dezvoltată în comun cu forțele speciale ale poliției franceze și, de asemenea, capabilă să opereze în medii lipsite de GPS. Cu toate acestea, forțele speciale franceze doreau să aibă un sistem semnificativ mai mic și, drept urmare, a apărut drona NanoHawk, care a păstrat designul quadcopterului și a adăugat o protecție ușoară pentru elice, ceea ce nu poate fi evitat atunci când zboară în interior. În comparație cu prototipul, caroseria versiunii de producție este echipată cu senzori de evitare a obstacolelor cu o zonă de acoperire de 360°. In plus, in fata si in spate sunt instalate doua sarcini opto-electronice/infrarosu tinta, ceea ce permite operatorului sa vada imaginea din ambele directii si, astfel, sa controleze mai bine situatia; senzorii opționali permit, de asemenea, cartografierea digitală volumetrică a clădirilor. Carcasa, împreună cu designul de protecție al șuruburilor, a fost complet reproiectată, acum utilizatorul poate repara rapid dispozitivul pe teren. Varianta actuală cântărește 350 de grame fără baterie, în timp ce greutatea maximă la decolare crește la 600 de grame cu o baterie mai puternică care oferă 10 minute de timp de zbor. Dimensiunile rămân aceleași, 180x180 mm cu șuruburi, însă, dacă clientul solicită o nouă cușcă de protecție, dimensiunile vor crește la 240x240x90 mm.
Libelula vie este un participant la proiectul ragonflEye. Sentiment dublu...
Unul dintre elementele principale ale complexului este un controler manual, care permite operatorului să țină armă, în acest caz monitorul este instalat pe armătură, deși este posibil să îl instalați pe spatele scutului sau să îl purtați la încheietura mâinii. Modurile de zbor inteligente reduc semnificativ volumul de lucru al operatorului, iar o legătură de date criptată cu multiplexare ortogonală prin diviziune a frecvenței asigură controlul zborului și transmisia video simultană prin utilizarea unui singur sistem criptografic cu două frecvențe diferite.
De la prima sa dezvăluire, drona NanoHawk a fost supusă unor teste ample. Într-o misiune tipică, decolează din exteriorul unei clădiri, zboară în ea printr-o fereastră deschisă și apoi se deplasează cu 3-4 etaje în jos sau în sus, în funcție de grosimea pereților. Dispozitivul a primit și aprobare pentru funcționarea pe nave, demonstrând capacitatea sa de a zbura deasupra și sub operator fără a pierde semnale radio și video, deschizând o piață complet nouă. Pe timp de noapte, poate fi conectat la un sistem de vedere pe timp de noapte, astfel încât doar operatorul să îl poată vedea. NanoHawk a fost, de asemenea, testat împreună cu echipele de dresaj de câini, timp în care câinii au fost antrenați să transporte drona ținând-o în gură folosind o lesă scurtă. Câinele începe să verifice clădirea și când simte prezența unei persoane în cameră, aruncă drona afară, după care decolează la comandă. Câinele poate fi echipat și cu un repetor pentru a crește raza de acțiune a dronei, care, potrivit dezvoltatorului, este de câteva sute de metri în aer liber.
Fiecare sistem NanoHawk constă dintr-un canal de date, un controler, un monitor și două dispozitive. Primele unități care au comandat NanoHawk au fost forțele locale de operațiuni speciale. Forțele speciale franceze au semnat contracte cu Aeraccess, conform cărora au primit versiuni specializate ale sistemului. În ceea ce privește exportul, Aeraccess a primit comenzi pentru un număr necunoscut de dispozitive de la agențiile militare și de aplicare a legii din Singapore, Emiratele Arabe Unite, Marea Britanie și Canada.
Drona NX70, care provine dintr-un UAV comercial, a fost modificată pentru uz militar și este operată în prezent de contingentul francez dislocat în Africa.
Armata franceză a achiziționat la cerere urgentă microdrone NX70 dezvoltate de Novadem. Acest quadcopter cu o greutate maximă la decolare de 1 kg are dimensiuni de 130x510x510 mm când este pliat (130x270x190 mm când este pliat). Este echipat cu o cameră de zi cu rezoluție Ultra-HD cu două distanțe focale care oferă câmpuri vizuale de 50° și 5° și o cameră de imagine termică cu un câmp vizual de 34°; În funcție de dorințele clientului, matricea convertorului video poate avea dimensiuni de 320x240 sau 640x480. Timpul de pregătire a zborului durează mai puțin de un minut, timpul în aer este de 45 de minute, iar intervalul de zbor este de un kilometru; varianta cu rază extinsă are o autonomie de până la 5 km. Aparatul poate zbura la viteze ale vântului de până la 65 km/h și la o altitudine de 3000 de metri deasupra nivelului mării. NX70 poate zbura și într-o configurație legată, permițându-i să rămână în sus pentru perioade lungi de timp. Armata franceză a primit primele 27 de sisteme (fiecare cu două dispozitive) în iunie 2019. Primele drone NX70 au fost dislocate în statul african Mali, unde contingentul francez luptă cu rebelii.
UAV SP2O decolează din apă; Containerul electronic este impermeabil conform standardului IP46
În 2017, Diodon Drone Technology și-a prezentat quadcopterul SP20. Deși cu siguranță nu este clasificat ca un nano-UAV datorită designului său neobișnuit, este foarte potrivit pentru utilizare de către forțele speciale. Acest quadcopter este proiectat să funcționeze în unități aeropurtate, deoarece are un corp ranforsat și impermeabil în conformitate cu standardul IP46 cu toată electronica și patru „picioare” gonflabile, la capetele cărora sunt instalate elice cu motoare, ceea ce permite dispozitivului pentru a rămâne pe linia de plutire, folosind suprafața apei pentru decolare și aterizare. Poate funcționa și pe uscat, iar elementele gonflabile absorb bine energia de impact. Drona Sp20 cântărește 1,6 kg, are o sarcină utilă nominală de 200 de grame, are o viteză maximă de 60 km/h și o viteză verticală de 3 m/s. Oferă doi senzori: o cameră CCD de 976x582 cu lentile de 3mm, 8mm sau 12mm, capabilă să funcționeze la 0,0002 lux, și o cameră termică nerăcită cu lentilă de 14,2mm și senzor 640x480.
Drona SP20 poate zbura cu viteze ale vântului de până la 25 de noduri, o altitudine maximă de funcționare de 2500 de metri și temperaturi de funcționare de la -5°C la +45°C. Cu „labe” dezumflate și lame pliate, dimensiunile dispozitivului sunt 220x280x100 mm, în stare de funcționare - 550x450x190. Timpul de pregătire pentru lucru este mai mic de un minut, ceea ce este mult facilitat de micul compresor inclus în kit, care este folosit pentru a umfla „labele”. Încărcarea bateriei durează 23 de minute de zbor. Modelul SP20 este echipat cu un canal de comunicație analogic cu o rază de acțiune de până la 2 km. Drona SP20 de la Diodon vine cu o stație de control la sol robustă IP56 de 1,2 kg. Acest UAV amfibie unic este în prezent testat în diferite departamente, iar Diodon Drone Technologies așteaptă prima sa comandă, în primul rând de la armata franceză.
informații