Nano i mikro drony. Nie tylko dla sił specjalnych
Zdjęcie dobrze oddaje wymiary nano-UAV Black Hornet 3 firmy FLIR Systems. System ten odniósł duży sukces, jego pierwsza wersja była obsługiwana przez armię brytyjską w Afganistanie.
Rynek dronów wciąż rośnie, a co roku pojawia się (i znika) wiele firm. Na podstawie maksymalnej masy startowej i wysokości operacyjnej Departament Obrony USA podzielił wszystkie takie systemy na pięć grup. Systemy Grupy 1 ważą do 9 kg, Grupa 2 do 25 kg, Grupa 3 do 600 kg, Grupy 4 i 5 powyżej 600 kg. Systemy z grupy 4 latają na wysokościach do 5500 metrów, natomiast wysokości robocze systemów z grupy 5 to ponad 5500 metrów.
Wszystkie omówione w tym artykule UAV należą do grupy 1. Grupa ta, o maksymalnej masie startowej od 0 do 9 kg, obejmuje dużą liczbę systemów różnego typu, w tym typów samolotów i śmigłowców, a wszystkie z reguły uruchamiane są ręcznie. Bardzo mało takich drony można sklasyfikować jako „nano”. Są to bardzo lekkie systemy, przeważnie jednak z wirnikiem głównym, jak wszystkie wymienione w tym artykule. Każdy żołnierz marzy o tym, aby mieć pod ręką latający system, który może zajrzeć „za róg” i wrócić, by wykonać kolejne zadania, ponieważ jego waga i ilość logistyki są minimalne, czyli wykluczone znaczne zwiększenie jego całkowitego obciążenia.
Australijski żołnierz przeprowadza rekonesans warkot Czarny Szerszeń 3; cały kompleks obejmuje dwa samoloty, naziemną stację kontroli i zapasowe baterie
Siły specjalne są zwykle pierwszymi, które otrzymują nowe, zaawansowane technologicznie systemy, które później wchodzą do służby w jednostkach konwencjonalnych. Jednak na rynku obronnym dostępnych dla wojska jest niewiele systemów (oczywiście nie uwzględniono tutaj wszystkich tych „wypoczynkowych” dronów sprzedawanych w setkach w sklepach z zabawkami), tylko część z nich jest najpierw wykorzystywana przez siły specjalne, a jeszcze mniej tych, które stają się natychmiastowymi bestsellerami. Niektóre inne, nieco większe drony, które nie mieszczą się już w kategorii „nano”, mają dość specyficzne cechy, co czyni je doskonałym wyborem dla sił operacji specjalnych (SOF) i nie tylko.
Nano Hummingbird, opracowany przez AeroVironment kilka lat temu, naśladuje kolibra z trzepoczącymi skrzydłami, które utrzymują go w powietrzu
Zanim zaczniemy opisywać istniejące systemy, spójrzmy, jaka może być przyszłość, chociaż dziś wiele rzeczy może być bardziej science fiction niż rzeczywistością. W 2011 roku AeroVironment opracowało Nano Hummingbird, latający obiekt podobny do ptaka VTOL o maksymalnej masie startowej 19 gramów, którego rozpiętość skrzydeł 160 mm ma klapę, aby utrzymać go w górze. Oczywiście jest to najbardziej skomplikowane opracowanie pod każdym względem, od mechaniki i awioniki po kanał transmisji danych. Laboratorium Charlesa Starka Drapera poszło inną drogą, wierząc, że nie ma bardziej wydajnego i zwrotnego nanodronu przypominającego owada niż dron przypominający ważkę. W styczniu 2017 roku ogłosił, że jego program DragonflEye, prowadzony we współpracy z Howard Hughes Medical Institute, poczynił pewne postępy w kontrolowaniu ważek dzięki małej torbie, która łączy w sobie nawigację, biologię syntetyczną i technologie neurosensoryczne oraz wysyła sygnały neuronowe do ważki. . Dzisiaj technologie systemów ptasich czy owadopodobnych nie są gotowe na wielki sukces komercyjny, ale z pewnością nadejdzie godzina, w której znajdą wdzięcznego użytkownika. Tymczasem obecne nanodrony wykorzystują głównie technologię śmigłowcową, zapewniając możliwość pionowego startu i lądowania.
Podobny do owada nanodron DragonflEye jest pomysłem Draper Labs
W styczniu 2017 r. Departament Obrony USA zwrócił się z prośbą o informacje o nazwie Soldier Borne Sensor Unmanned Aircraft Systems (czujnik noszony przez żołnierza, bezzałogowy). lotnictwo kompleksów), której celem było zebranie informacji dla przyszłego planowanego programu. Tym razem celem było rozmieszczenie tych systemów w regularnej armii, aby zapewnić obserwację na poziomie poszczególnych oddziałów i plutonów. Na rynku nie było zbyt wielu systemów spełniających amerykańskie wymagania, które ogłoszono w styczniu 2018 roku na spotkaniu podczas tzw. „Industry Day”. Wśród nich: zawis na małej wysokości przez co najmniej 15 minut, trzy loty z w pełni naładowaną baterią w warunkach słabego wiatru, maksymalna waga urządzenia to 250 gramów, maksymalna waga całego kompleksu to 1,36 kg. Wymogi przewidują również prawdopodobieństwo wykrycia w nocy obiektu wielkości 90% osoby z odległości 50 metrów plus maksymalny czas szkolenia wynoszący 16 godzin. System musi przechowywać zdjęcia i filmy oraz przesyłać obrazy żołnierzowi w czasie rzeczywistym do natychmiastowego użycia. Ponadto kryteria wyboru obejmują sygnatury wizualne i akustyczne, zasięg w polu widzenia i inne parametry, których jeszcze nie nazwano. Na odprawę stawiło się siedem firm i organizacji, ale główni konkurenci szybko zostali zredukowani do trzech uczestników - AeroVironment, InstantEye Robotics i FLIR Systems.
Aby spełnić wymagania programu American Soldier Borne Sensor, firma AeroVironment opracowała quadkopter Snipe ważący 150 gramów. Po wydaniu aplikacji najwyraźniej jej rozwój został zatrzymany
Pod koniec listopada 2016 r. FLIR Systems przejął norweską firmę Prox Dynamics AS za 134 mln USD w gotówce. Firma ta jest jednym z pionierów w dziedzinie nano-UAV, została założona pod koniec 2007 roku w celu opracowania najmniejszych na świecie UAV dla profesjonalnych użytkowników. Pierwsza wersja o nazwie Black Hornet (czarny szerszeń) pojawiła się w 2012 roku, a po pojawieniu się nowej wersji została oznaczona jako Black Hornet 1. „Samolot bazował na zupełnie nowej technologii, ale jego zasięg lotu był ograniczony do 600 metrów, jednak a także czas lotu 15 minut” – powiedział rzecznik FLIR Systems. Pierwszym klientem była armia brytyjska, która w odpowiedzi na pilne potrzeby w 100 roku rozmieściła w Afganistanie swoje pierwsze drony PD-2012 Black Hornet. Stało się to ważnym punktem w historii norweskiego nano-UAV; później w 2015 roku opracowano i wprowadzono drugi wariant Black Hornet 2. „Był oparty na tej samej platformie, ale wprowadzono wiele ulepszeń w zakresie czujników, zasięgu i odporności na wiatr”. W urządzeniu zainstalowano silnik o mniejszym poborze mocy, co w połączeniu z akumulatorem o zwiększonej pojemności pozwoliło na zwiększenie zasięgu lotu i jednocześnie zwiększenie zasięgu kanału transmisji danych. Ponadto opracowano wariant Black Hornet 2T, na którym zainstalowano kamerę termowizyjną firmy FLIR, była to pierwsza współpraca obu firm. System Black Hornet 2, ze względu na swoje oczywiste zalety, został nabyty przez wielu klientów.
Prototyp Black Hornet VRS firmy FLIR Systems jest zamontowany na naziemnym module startowym. Moduł można łatwo zintegrować z dowolnym typem maszyny
Biorąc pod uwagę uruchomienie potencjalnie priorytetowego programu w Stanach Zjednoczonych oraz fakt, że wojsko USA kupuje co najmniej o rząd wielkości więcej dronów niż inne kraje, FLIR uznał, że warto zainwestować więcej w nanosystemy, a tym samym nabyć Prox Dynamics. Po tej fuzji fundusze na obiecujące projekty wzrosły dramatycznie, w wyniku czego powstał nowy dron Black Hornet 3. Zaprojektowany przez ojca oryginalnego Black Hornet, Petera Mürena, urządzenie zachowało układ śmigłowca, ale projekt wirnika został radykalnie zmieniony. Platforma jest teraz w pełni modułowa, z wymiennym akumulatorem i różnymi ładunkami pozwalającymi na szybką rekonfigurację drona. Stacja bazowa nowej generacji otrzymała szereg ulepszeń, zarówno sprzętowych, jak i programowych. Black Hornet 3 ze śmigłem 123 mm podwoił swoją wagę do 33 gramów w porównaniu do swoich poprzedników, może pozostać w powietrzu przez 25 minut i latać na maksymalną odległość 2 km. Dron ma prędkość do 6 m/s i może latać przy wietrze do 15 węzłów (porywy do 20 węzłów), a także w lekkim deszczu. Jeśli chodzi o czujniki, dron wyposażony jest w kamerę termowizyjną FLIR Lepton oraz kamerę wideo o wysokiej rozdzielczości zdolną do robienia zdjęć. Kamera termowizyjna o matrycy 160x120 i skoku 12 µm pracuje w zakresie 8-14 µm i ma pole widzenia 57°x42°, jej wymiary to 10,5x12,7x7,14 mm, a waga to zaledwie 0,9 gramy. Dostępne są dwie kamery dzienne, w zależności od konfiguracji, zapewniające odpowiednio rozdzielczość wideo 680x480 i rozdzielczość obrazu nieruchomego 1600x1200, możliwe jest nakładanie obrazu z kamer dziennych i nocnych.
Dron NanoHawk opracowany przez Aeraccess
Główną innowacją w Black Hornet 3 jest to, że może latać nawet wtedy, gdy nie ma sygnału GPS. „Jednak nadal rozwijamy tę funkcję, ponieważ wciąż ma potencjał do wielu ulepszeń” — powiedział przedstawiciel firmy. Dostępne są cztery tryby lotu: automatyczny i ręczny zawis i obserwacja, lot po z góry określonej trasie i punktach wybranych przez operatora, automatyczny powrót i utrata łączności. „Stale aktualizujemy nasze oprogramowanie, aby zmniejszyć obciążenie poznawcze operatora. Znany jako Black Hornet 3 PRS (Personal Reconnaissance System), system jest zintegrowany z oprogramowaniem armii amerykańskiej Android Tactical Assault Kit. Kompletny system Black Hornet 3 ważący mniej niż 1,4 kg zawiera dwa samoloty, ręczny kontroler i ekran wideo. Dron Black Hornet 3 kupiło 35 krajów, wśród których największymi nabywcami są Stany Zjednoczone, Australia i Francja. W listopadzie 2018 r. Francja ogłosiła zakup na łączną kwotę 89 mln USD, a kilka dni później Stany Zjednoczone podpisały pierwszy kontrakt na 39 mln USD. Wielka Brytania podpisała kontrakt o wartości 2019 mln USD w kwietniu 1,8 r. w ramach przyspieszonej inicjatywy zakupowej. Latem 2019 roku armia amerykańska otrzymała pierwsze systemy Black Hornet 3 PRS dla 82. Dywizji Powietrznodesantowej, która została rozmieszczona w Afganistanie. Te nanodrony służą do zbierania informacji i prowadzenia rozpoznania na poziomie oddziału i plutonu.
Quadrocopter Mk-3 GEN5-D1 został opracowany przez InstantEye Robotics dla programu US Army Soldier Borne Sensor. Firma nadal aktywnie promuje ten produkt.
Podczas opracowywania drona PRS firma FLIR zdała sobie sprawę, że wiele pojazdów wymaga systemu rozpoznania krótkiego zasięgu, który mógłby być używany spod pancerza. Doprowadziło to do powstania VRS (Vehicle Reconnaissance System), który opiera się na tej samej platformie i wyróżnia się modułem startowym z czterema wyjmowanymi kasetami z ogrzewaniem i ładowaniem. Zestaw VRS waży około 23 kg, ma wymiary 470x420x260 mm i może być opcjonalnie wyposażony w ochronę balistyczną. Można go łatwo zintegrować z systemem zarządzania walką za pomocą standardowego interfejsu; Firma Kongsberg zintegrowała go już ze swoim systemem Integrated Combat Solution (ICS). FLIR zademonstrował ten system nie tylko jako urządzenie rozpoznawcze, ale także jako narzędzie celownicze ze zintegrowanym GPS. VRS jest obecnie dostępny tylko w formie prototypowej, ale FLIR jest gotowy do rozpoczęcia produkcji ze względu na duży popyt po jego wstępnej demonstracji w październiku 2018 roku.
Demonstracja możliwości ptasiego drona Nano Hummingbird
Oprócz FLIR dwóch kolejnych kandydatów rywalizowało o kontrakt Soldier Borne Sensor, AeroVironment i InstantEye Robotics (oddział nauk fizycznych Inc). AeroVironment opracował quadkopter Snipe ważący 140 gramów, z czasem lotu 15 minut i zasięgiem ponad kilometra, wyposażonym w kamery optoelektroniczne i na podczerwień. Przy maksymalnej prędkości 9,8 m/s samolot jest dość cichy i niesłyszalny nawet na wysokości 30 metrów nad ziemią, sterowanie nim odbywa się za pomocą intuicyjnej aplikacji załadowanej na dotykowy kontroler Windows 7. trwa mniej niż minutę. Po wyborze jednego ze swoich konkurentów przez armię amerykańską AeroVironment najwyraźniej zrezygnował z programu Snipe.
Migawka z wyświetlacza stanowiska sterowania kwadrokopterem Mk-3 GEN5-D1; został opracowany przez InstantEye Robotics i dostarczony do Korpusu Piechoty Morskiej do oceny
Quadkopter Mk-3 GEN5-D1/D2 opracowany przez InstantEye Robotics waży mniej niż 250 gramów (maksymalna dopuszczalna waga). W skład kompleksu 6,35 kg wchodzą dwa urządzenia, jedna Naziemna Stacja Kontroli-D, jeden wytrzymały wyświetlacz, sześć akumulatorów, ładowarka, zestaw śmigieł, jedna zapasowa antena, skrzynia transportowa i pojemnik do pracy w terenie. Urządzenie może osiągnąć maksymalną prędkość 8,94 m/s i wytrzymać taką samą prędkość wiatru, zasięg łącza danych to 1,5 metra. Bateria główna zapewnia czas lotu 12-15 minut, natomiast bateria dodatkowa gwarantuje 20-27 minut pracy. Pod koniec 2018 roku InstantEye dostarczyło 32 z tych kompleksów Korpusowi Piechoty Morskiej Stanów Zjednoczonych do oceny operacyjnej w ramach małego taktycznego programu dronów.
Najnowsza konfiguracja NanoHawk różni się znacznie od prototypu pokazanego na Eurosatory 2018; dron został sfinalizowany na podstawie opinii i sugestii wojska
Dron NanoHawk, pokazany po raz pierwszy jako prototyp na Eurosatory 2018, został opracowany przez francuską firmę Aeraccess w oparciu o specyficzne potrzeby francuskich sił specjalnych, które potrzebowały UAV do użytku wewnątrz budynków i innych konstrukcji zamkniętych. W konkursie prowadzonym przez Laboratorium Kontroli Broni NanoHawk pokonał w pierwszej rundzie pięciu innych kandydatów.
W tym projekcie firma Aeraccess wykorzystała doświadczenia z prac nad większym dronem SparrowHawk, opracowanym wspólnie z siłami specjalnymi francuskiej policji, który jest również zdolny do działania w przypadku braku sygnału GPS. Jednak francuskie siły specjalne chciały mieć znacznie mniejszy system i w rezultacie pojawił się dron NanoHawk, który zachował obwód quadkoptera i wprowadził lekką ochronę śmigła, która jest niezbędna do lotów w pomieszczeniach. W porównaniu z prototypem, obudowa seryjna jest wyposażona w czujniki omijania przeszkód o zasięgu 360°. Ponadto z przodu iz tyłu zainstalowane są dwa optoelektroniczne/podczerwone ładunki docelowe, co pozwala operatorowi widzieć obraz z obu kierunków, a tym samym lepiej kontrolować sytuację; opcjonalne czujniki umożliwiają również cyfrowe mapowanie budynków 350D. Obudowa wraz z konstrukcją ochronną śrub została całkowicie przeprojektowana, teraz użytkownik może szybko naprawić urządzenie w terenie. Obecna wersja waży 600 gram bez akumulatora, natomiast maksymalna masa startowa wzrasta do 10 gram z mocniejszym akumulatorem, który zapewnia 180 minut lotu. Wymiary pozostają takie same, 180x240 mm ze śrubami, jednak jeśli klient zażąda nowej klatki ochronnej, wymiary wzrosną do 240x90xXNUMX mm.
Żywa ważka jest członkiem projektu ragonflEye. Podwójne uczucie...
Jednym z głównych elementów kompleksu jest kontroler ręczny, który umożliwia operatorowi trzymanie broń, natomiast monitor montowany jest na kamizelce kuloodpornej, choć istnieje możliwość zamontowania go z tyłu tarczy lub noszenia na nadgarstku. Inteligentne tryby lotu znacznie zmniejszają obciążenie operatora, a szyfrowane łącze danych z multipleksowaniem z ortogonalnym podziałem częstotliwości zapewnia jednoczesną kontrolę lotu i transmisję wideo dzięki zastosowaniu jednego systemu kryptograficznego o dwóch różnych częstotliwościach.
Od pierwszego pokazu NanoHawk przeszedł intensywne testy. Wykonując typowe zadanie, wylatuje na zewnątrz budynku, wlatuje do niego przez otwarte okno, a następnie przesuwa się o 3-4 piętra w dół lub w górę w zależności od grubości ścian. Jednostka otrzymała również zatwierdzenie statku, wykazując zdolność do latania nad i pod operatorem bez utraty sygnału radiowego lub wideo, otwierając zupełnie nowy rynek. W nocy można go podłączyć do systemu noktowizyjnego, dzięki czemu widzi go tylko operator. NanoHawk był również testowany w połączeniu ze szkoleniem psów, podczas którego psy były szkolone do noszenia drona poprzez trzymanie go w pysku na krótkiej smyczy. Pies zaczyna sprawdzać budynek i gdy wyczuje obecność człowieka w pomieszczeniu, wypuszcza drona na zewnątrz, po czym na komendę startuje. Psa można również wyposażyć w repeater w celu zwiększenia zasięgu drona, który według dewelopera wynosi kilkaset metrów na zewnątrz.
Każdy system NanoHawk składa się z kanału danych, kontrolera, monitora i dwóch jednostek. Pierwszymi jednostkami, które zamówiły NanoJastrzębia, były lokalne siły operacji specjalnych. Francuskie siły specjalne podpisały kontrakty z Aeraccess, zgodnie z którymi otrzymał specjalistyczne wersje systemu. Jeśli chodzi o eksport, Aeraccess otrzymał zamówienia na nieznaną liczbę pojazdów od wojska i organów ścigania Singapuru, Zjednoczonych Emiratów Arabskich, Wielkiej Brytanii i Kanady.
Dron NX70, który wywodzi się z komercyjnego bezzałogowego statku powietrznego, został opracowany do celów wojskowych i jest obecnie obsługiwany przez francuski kontyngent rozmieszczony w Afryce.
Na pilne zapotrzebowanie francuska armia zakupiła mikrodrony NX70 firmy Novadem. Ten quadkopter o maksymalnej masie startowej 1 kg ma wymiary 130x510x510 mm po rozłożeniu (130x270x190 mm po złożeniu). Jest wyposażony w kamerę dzienną o rozdzielczości Ultra HD z dwiema ogniskowymi zapewniającymi pola widzenia 50° i 5° oraz kamerę termowizyjną o polu widzenia 34°; W zależności od życzeń klienta matryca konwertera wideo może mieć wymiary 320x240 lub 640x480. Czas przygotowania do lotu trwa niecałą minutę, czas spędzony w powietrzu to 45 minut, a zasięg lotu to jeden kilometr; wariant o zwiększonym zasięgu ma zasięg do 5 km. Urządzenie może latać przy prędkości wiatru do 65 km/h i na wysokości 3000 m n.p.m. Dron NX70 może również latać w konfiguracji na uwięzi, co pozwala na dłuższe przebywanie w powietrzu. Armia francuska otrzymała pierwsze 27 systemów (każdy z dwoma pojazdami) w czerwcu 2019 roku. Pierwsze drony NX70 zostały rozmieszczone w afrykańskim stanie Mali, gdzie francuski kontyngent walczy z rebeliantami.
UAV SP2O startuje z wody; skrzynka z elektroniką jest wodoszczelna do IP46
W 2017 roku firma Diodon Drone Technology wprowadziła na rynek quadkopter SP20. Zdecydowanie nie sklasyfikowany jako nano-UAV ze względu na swoją niezwykłą konstrukcję, doskonale nadaje się do użytku przez siły specjalne. Ten quadkopter przeznaczony jest do pracy w jednostkach powietrznych, ponieważ posiada utwardzoną i wodoodporną obudowę zgodną ze standardem IP46 z całą elektroniką oraz cztery nadmuchiwane „nóżki” na końcach których zamontowane są śmigła z silnikami, co pozwala na zatrzymanie urządzenia na wodzie, wykorzystując powierzchnię wody do startu i lądowania. Może pracować również na lądzie, a nadmuchiwane elementy dobrze pochłaniają energię uderzenia. Dron Sp20 o wadze 1,6 kg ma ładowność znamionową 200 gramów, prędkość maksymalną 60 km/h i prędkość pionową 3 m/s. Oferowane są do niego dwa sensory: kamera CCD z matrycą 976x582 i obiektywami 3 mm, 8 mm lub 12 mm, zdolna do pracy w oświetleniu 0,0002 luksa oraz niechłodzona kamera termowizyjna z obiektywem 14,2 mm i matrycą 640x480.
Dron SP20 może latać z prędkością wiatru do 25 węzłów, maksymalna wysokość operacyjna wynosi 2500 metrów, a temperatury pracy od -5°C do +45°C. Z opuszczonymi „łapami” i złożonymi ostrzami wymiary urządzenia to 220x280x100 mm, w stanie roboczym – 550x450x190. Czas przygotowania do pracy to mniej niż minuta, co znacznie ułatwia dołączony do zestawu mały kompresor, który służy do napompowania „łapek”. Ładowanie baterii wystarcza na 23 minuty lotu. Model SP20 wyposażony jest w analogowy kanał komunikacyjny o zasięgu do 2 km. Dron Diodon SP20 jest wyposażony w wytrzymałą naziemną stację kontrolną IP56 o wadze 1,2 kg. Ten wyjątkowy bezzałogowy statek powietrzny jest obecnie testowany w różnych dywizjach, a Diodon Drone Technologies spodziewa się jego pierwszego zamówienia, przede wszystkim od francuskiego wojska.
informacja