Что такое БПЛА.

Гражданская область применения БПЛА весьма обширна: от сельского хозяйства и строительства до нефтегазового сектора и сектора безопасности. БПЛА гражданского назначения могут использоваться в работе служб по чрезвычайным ситуациям (контроль пожарной безопасности); полиции (патрулирование зон); предприятий сельского хозяйства (наблюдение за посевами), лесничества и рыболовства (лесоохрана и контроль рыбного промысла); компаний, занимающихся геодезией (картографирование); институтов географии и геологии; компаний нефтегазового сектора (мониторинг нефтегазовых объектов) ; строительных предприятий (инспектирование строек); средств массовой информации (аэрофото- и видео съемка) и др.

Распределение потребительского спроса на гражданские БПЛА в период с 2015 по 2020 гг. выглядит следующим образом: 45 % — правительственные структуры, 25 % — пожарные, 13 % — сельское хозяйство и лесничество, 10 % — энергетика, 6 % — обзор земной поверхности, 1 % — связь и вещание.

FPV (First Person View) или видеопилотирование – это направление радиомоделизма, ориентированное на управление радиомоделью дистанционно, с «видом от первого лица», при помощи установленной на модели камеры. Камера передает видео аудио сигнал с модели на землю, пилот видит изображение в реальном времени и осуществляет полет.

Для достижения этой цели нужно решить следующие задачи:

- выбрать и построить модель самолёта для FPV- авиамоделирования , которая должна быть легко управляемой, стабильной, способной нести значительную весовую нагрузку;

- изучить характеристики и параметры необходимой электроники для модели и для видео съёмки;

- выбрать и установить на модель видео передатчик - для передачи изображения на землю;

- выбрать видео приёмник - чтобы получить изображение на земле, на мониторе;

- установить камеру на модель - для передачи видео через видео передатчик.

ИСТОРИЯ АВИАМОДЕЛИРОВАНИЯ.

ИСТОРИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ

АППАРАТОВ В РОССИИ.

Летающая модель — уменьшенная копия летательного аппарата, содействуя научным открытиям, принесла человечеству огромную пользу. Сконструированная в 1754 г. нашим великим соотечественником М. В. Ломоносовым модель для подъема метеорологических приборов явилась прообразом современного вертолета.

Модели играют большую роль в развитии авиации. На них проверяют идеи и технические новинки, ведут научные исследования. Так, опыты с летающими моделями оказали большую помощь А. Ф. Можайскому в создании первого самолета. На моделях он проверял теорию и правильность предположений, заложенных в основу проекта первого летательного аппарата.

Летающие модели — одно из лучших средств проверки правильности теоретических расчетов. В настоящее время создана теория, которая позволяет использовать результаты опытов, проводимых с моделями в аэродинамических трубах, при расчетах натуральных самолетов. Принципы полета, картину многих явлений, происходящих с самолетами в полете, проверяют и изучают на летающих моделях.

Дата рождения отечественного авиамоделизма — 2 января 1910 г. В этот день состоялись первые состязания летающих моделей. Самый дальний полет составил 17 м. Одним из организаторов этих состязаний был «отец русской авиации» Николай Егорович Жуковский, русский ученый, основоположник современной гидроаэродинамики. Содействовал распространению авиамоделизма К. Э. Циолковский, строивший и запускавший со своими учениками тепловые шары и воздушные змеи.

В настоящее время распространены следующие классы моделей.

1. Свободнолетающие: планеры, резиномоторные, таймерные, комнатные модели самолетов и вертолетов.

2. Кордовые: скоростные, пилотажные, гоночные модели, модели воздушного «боя», модели-копии самолетов.

3. Радиоуправляемые модели самолетов и планеров.

Под БПЛА понимают дистанционно управляемые летательные аппараты, применяемые для проведения воздушной разведки.

Беспилотные летательные аппараты принято делить по таким взаимосвязанным параметрам, как масса, время, дальность и высота полёта. Выделяют следующие классы аппаратов:

«микро» (условное название) массой до 10 килограммов, временем полёта около 1 часа и высотой до 1 километра,

«мини» — массой до 50 килограммов, временем полёта несколько часов и высотой до 3 — 5 километров,

средние («миди») — до 1 000 килограммов, временем 10—12 часов и высотой до 9—10 километров,

тяжёлые — с высотами полёта до 20 километров и временем полёта 24 часа и более.

В СССР в 1930—1940 гг. авиаконструктором Никитиным разрабатывался торпедоносец-планер специального назначения (ПСН-1 и ПСН-2) типа «летающее крыло» в двух вариантах: пилотируемый тренировочно - пристрелочный и беспилотный с полной автоматикой.

К началу 1940 г. был представлен проект беспилотной летающей торпеды с дальностью полёта от 100 км и выше (при скорости полёта 700 км/ч). Однако этим разработкам не было суждено воплотитъся в реальные конструкции.
В 1941 году были удачные применения тяжёлых бомбардировщиков ТБ-3 в качестве БПЛА для уничтожения мостов.

23 сентября 1957 г. КБ Туполева получил госзаказ на разработку мобильной ядерной сверхзвуковой крылатой ракеты среднего радиуса действия. Первый взлёт модели Ту-121 был осуществлён 25 августа 1960 г., но программа была закрыта в пользу Баллистических ракет КБ Королёва.

Созданная же конструкция нашла применение в качестве мишени, а также при создании беспилотных самолётов разведчиков Ту-123 «Ястреб», Ту-143 «Рейс» и Ту-141 «Стриж», стоявших на вооружении ВВС СССР с 1964 по 1979 г.

СССР в 70-е—80-е годы был лидером по производству БПЛА, только Ту-143 было выпущено около 950 штук.

Сегодня в России БПЛА используются в сухопутных войсках, в военно-воздушных силах, в военно-морском флоте, в ФСБ и пограничной службе, в МВД.

Изучение информации, нужной

АНАЛИЗ ПРОТОТИПОВ.

для создания модели остается очень важным и ответственным этапом, предшествующим расчету и проектированию. Именно на этом этапе задаются основные характеристики будущего самолета. И от того, насколько обоснованно будет разработано техническое задание и насколько грамотно будет выбрана группа определяющих характеристик, во многом зависит конечный успех всей работы.

Классификация БПЛА, подходящие для создания микро или мини – БПЛА, их прототип может быть реализован в «домашних» условиях.

1. БПЛА типа дирижабль. Дирижабль — это аэростат (аппарат легче воздуха), оснащенный двигательной установкой.   

2. БПЛА типа вертолет (хеликоптер). Один из основных видов БПЛА. зависание на одном месте, высокая грузоподъемность, высокая управляемость, наличие

3. БПЛА типа винтомоторный самолет. Также один из основных видов БПЛА. Существует огромное количество вариантов уже существующих БПЛА - самолетов всевозможных размеров, развитые технологии самолетостроения. Плюсы: скорость, маневренность, высокий воздушный потолок. Минусы: требуется взлетно-посадочная полоса или пусковая установка.

4. БПЛА типа самолет с турбовинтовым, турбореактивным двигателем. Когда развитие винтомоторных самолетов подошло к своему пику скорости (~850 км\ч), были придуманы новые типы двигателей — турбовинтовые (ТВД), турбовентиляторные, турбореактивные двигатели (ТРД).

5. БПЛА типа ракета, с реактивным двигателем. Это специфичный тип БПЛА, в мирных целях неприменимый. Существующие на сегодняшний день БПЛА такого типа, как Ту-143, крылатая ракета Boeing CHAMP (электронное подавление микроволнами).

6. БПЛА типа автожир (гирокоптер). Очень интересный тип летательных аппаратов, которые похожи на самолеты и вертолеты одновременно. Вместо самолетного крыла у них роторный винт. Имеют передний винт, как у винтомоторного самолета и несущий винт (сверху), как у вертолета

7. БПЛА типа

квадрокоптер. Представляет из себя летательный аппарат с четырьмя несущими винтами. Очень интересная и перспективная конструкция, которая уже себя отлично зарекомендовала.

8. БПЛА типа «летающая тарелка».

Для того чтобы попробовать «полеты от первого лица» достаточно приобрести камеру, видео передатчик/видео приемник и сделать вывод изображения на любое доступное портативное устройство.

Перед включением видео передатчика убедись, что остальные пилоты не используют схожие частоты и ваш передатчик им не помешает.
Любая модель, способная летать в той или иной степени пригодна для FPV пилотирования, однако желательно, чтобы она обладала следующими характеристиками: живучесть и ремонтопригодность (fpv модели часто падают, по тем или иным причинам), толкающий винт (не мешает камере), хорошая грузоподъемность и вместимость (fpv моделям приходится таскать на себе различное электронное оборудование).

По ряду причин FPV-моделисты в большой степени предпочитают модели с электродвигателями. Они легче, быстрее готовятся к запуску, меньше подвержены вибрациям, проще решаются вопросы с центровкой модели, камеры не страдают от грязи выхлопов, большая часть систем телеметрии рассчитана на электромодели. ДВС модели так же используют для FPV полётов.

Стандарт камеры может быть PAL или NTSC. Исторически сложилось, что PAL наиболее распространен на территории Европы и большинство FPV пилотов в России тоже используют PAL (576 строк, 25кадров/сек). Однако все видеопередатчики и приемники понимают оба формата, современные устройства вывода изображения тоже, так что с камерами NTSC трудностей у вас не возникнет (486 строк, 30кадров/сек).

Питание камеры может быть 5V или 12V, выбирается исходя из личных предпочтений и удобства. Если видеопередатчик работает от 12V, то камеру вместе с ним удобнее запитать от одной Lipo 3S батареи. Линзы камер бывают 4mm, 3.6mm или 2.8mm. Необходимо выбрать ту, с которой летать наиболее комфортно. От выбора линзы зависит угол зрения (FOV). У линзы 4mm угол зрения меньше, но картинка чуть ближе и с меньшими искажениями по краям, у линзы 2.8mm угол зрения больше, но картинка чуть отдаляется и немного закругляется по краям. Можно на модель поставить две камеры, одна камера используется в качестве «курсовой», с нее видеосигнал через передатчик передается на землю пилоту, вторая камера может использоваться для записи картинки в высоком (HD) качестве на борту модели. Некоторые камеры могут одновременно вести запись на борту и передавать изображение на землю, например популярная среди FPV пилотов GoPro HD.

Камеры отличаются чувствительностью, разрешением (количество линий - TVL), богатством настроек и параметрами. Некоторые хорошо передают картинку днем, некоторые предназначены для ночных полетов, одни слепнут на солнце, другие нет (технология WDR), одни оказывают пагубное влияние на видеопередатчик, другие нет.

Перед тем, как выбрать видео-передатчик мы должны быть уверены, что частота используемая передатчиком разрешена в нашей стране для свободного использования. Мощность излучения так же не должна противоречить закону об использовании радиочастот. В большинстве стран вы имеете право передавать до 10 мВт видео на 2,4 ГГц без лицензии. Кроме того, необходимо учитывать, что нельзя использовать аппаратуру управления и видеопередающую аппаратуру на одном диапазоне (видеопередатчик на 2.4 ГГц сможет заглушить напрочь радиоприемник управления на 2.4 ГГц, итог - крушение).
На данный момент существует 4 различных частотных диапазона на которых работают видео-передатчики: 900MHz, 1.3GHz, 2.4GHz и5.8GHz:
900Mhz – диапазон с хорошей проникающей способностью через деревья, однако ряд особенностей этого диапазона и реализация оборудования не позволяет летать на очень большие расстояния. С хорошими антеннами можно добиться дальности около 5км. Не плохой выбор для полетов «низко и близко» по пересеченной местности и на средние дистанции;
1.2/1.3 GHZ – хорошая частота с большим потенциалом на дальние дистанции (есть полеты на 30км и более). Для этой частоты сложно найти готовую хорошую антенну, но есть много чертежей различных типов антенн, которые можно изготовить самим. Большой выбор комплектов от разных производителей по разным ценам и качеству делает эту частоту весьма популярной среди FPV пилотов. Возможно некоторое негативное влияние на некоторые комплекты радиоуправления с частотой 2.4 Ghz - это уменьшение дальности.
2.4 GHZ – частота с чуть меньшим потенциалом по дальности, и более низкой проникающей способностью, однако она способна передать видеосигнал более высокого качества. Плюсом является и то, что для данной частоты доступно огромное количество покупных антенн. Минус – рядом с городами этот диапазон очень загружен (Wi-Fi и т.п. устройства). Ни в коем случае не стоит покупать такой комплект, если ваша аппаратура управления моделью работает на сходной частоте (2.4 GHZ)
5.8 GHZ – частота не блещет дальностью и обладает самой низкой проникающей способностью. Антенны можно найти в продаже, но весьма сложны в изготовлении. Плюс данной частоты – свободный, чистый эфир, нулевое влияние на аппаратуру управления и возможность передавать картинку наилучшего качества! Очень не плохой выбор для полетов «низко и близко» без преград с отличным качеством картинки.

Передатчики видео бывают разной мощности. Мощность должна быть достаточной для той дистанции, на которую вы рассчитываете летать. Избыточная мощность передатчика может негативно влиять на дальность радиоуправления, ведет и к лишнему токопотреблению и нагреву. Например, для полетов на 1-5км (частота 1.2/1.3 GHZ) достаточно передатчика на 400mW, для полетов на 10-20км 800-1000mW (при использовании направленных антенн).

Передатчик видео желательно размещать как можно дальше от приемника РУ. Второй важный момент - антенна передатчика не должна "затеняться" батареями и прочей электроникой модели при любых ее положениях относительно пилота (особенно при полетах на дальние расстояния).

Питание видеоаппаратуры.
При выборе видеокамеры и видео передатчика необходимо обратить внимание на то от сколько вольт они питаются. Лучше, если камера и передатчик будут питаться от 12ти вольт, тогда не будет необходимость использовать регуляторы напряжения, которые добавят лишний вес. Все бортовое видео FPV оборудование необходимо запитать от отдельного 3S LiPo аккумулятора, чтобы избежать наводок на видео.

Видео приемник.
В выборе видео приемника нет ничего сложного. Если ваш передатчик работает в диапазоне 900 МГц, то и приемник необходимо выбирать из этого диапазона. Есть видеоприемники с двумя композитными видео выходами. Второй выход можно подключить к видеорегистратору и записывать видео. Либо использовать специальный видеосплиттер.

Антенны для FPV бывают всенаправленные и направленные. Говоря непрофессиональным языком, всенаправленные антенны передают и принимают радиосигнал во всех направлениях , у направленных антенн диаграмма направленности ограничена определенным углом. Не сложно догадаться, что «площадь охвата» всенаправленных антенн больше, а дальность (чувствительность) меньше, чем у направленных антенн. На модель в большинстве случае ставится всенаправленная антенна. На земле устанавливается либо всенаправленная, либо направленная антенна, в зависимости от дальности и стиля ваших полетов.

Устройствами вывода и записи изображения на земле обычно используются специальные видео очки, портативные телевизоры и ноутбуки, вместе со специальными устройствами видео захвата. Очки бывают разные, они отличаются ценой, разрешением, качеством матрицы, углом обзора, способом подключения к приемнику. Самый дешевый вариант - использовать небольшой 7" TFT телевизор и монтировать его внутри коробки, чтобы блокировать солнечные лучи.

Размещать антенны приемника на модели необходимо в соответствии с инструкцией к аппаратуре, под углом 90гр друг к другу. Для полетов на дальние расстояния это важно.

Перед включением аппаратуры включить надо видео передатчик, некоторые аппаратуры могут сканировать частоту и находить для общения с приемником.

 2 дня сидел информацию собирал в одну статью, мне просто очень нужны сейчас средства для приобретения видеопередатчика, скоро конференция моего беспилотника. я прошел городскую олимпиаду с ним, и вот продвигают меня выше, а снова брать у ребят оборудование не хочется.

Востриков Дмитрий, 14 лет.