БПЛА. реферат_по_физике_9_класс_тема_БПЛА (1). Беспилотные летательные аппараты

• Название: Беспилотные летательные аппараты
• Дата: 20.09.2022
• Размер: 1.9 Mb.
• Имя файла: реферат_по_физике_9_класс_тема_БПЛА (1).docx
• Тип: Реферат; #687068

Муниципальное образовательное учреждение

«Многопрофильная гимназия №12»

Конкурс рефератов «Путь к успеху»
РЕФЕРАТ

секция: «Физика и астрономия»

предмет: физика

Реферат на тему: «Беспилотные летательные аппараты»


Выполнил:

ученик 9 «А» класса

Иващенков Андрей

Научный руководитель:

Заслуженный учитель РФ,

учитель физики высшей категории

Андреева Ольга Николаевна

г. Тверь

2020



ПЛАН

Введение………………………………………………………………………3

Беспилотные летальные аппараты. Основные характеристики………………………………………………………………...5

Заключение…………………………………………………………………....16

Библиографический список………………………………………………….17

ВВЕДЕНИЕ

Мой реферат будет интересен всем, кто хочет узнать новую информацию о беспилотных летательных аппаратах (БПЛА, «беспилотники», «дроны»). Еще несколько лет назад беспилотные авиационные системы использовались только в военной сфере из-за дороговизны и больших размеров вычислительного оборудования. Но прогресс не стоит на месте, и на рынке стали появляться менее дорогие компьютеры, их размеры стали меньше, производительность увеличилось, и сегодня БПЛА используются повсеместно.

Использование БПЛА является довольно актуальным направлениемразвития для проведения спасательных работ, аэрофотосъемки, геологической разведки, мониторинга чрезвычайных ситуаций, проникновения на объект и т.д. Все данные получаются автономно даже из труднодоступных мест без угрозы жизни человеку, при этом стоимость использования БПЛА гораздо ниже, чем при использовании пилотируемых аппаратов.

Я выбрал данную тему реферата, потому что мне стало интересно, как «беспилотники» помогают людям в повседневной жизни.

Актуальность темы реферата заключается в том, что БПЛА могут стать прорывом в мире коммерции и социальных услуг.

Целью данной работы является получение новых знаний о возможностях применения БПЛА для использования в гражданском секторе.

Для оптимального достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1. 
   Изучить литературу по данной теме и раскрыть, на мой взгляд, важные характеристики БПЛА.
   
2. 
   Найти интересные примеры использования БПЛА в гражданском секторе.
   
3. 
   Выяснить дальнейшие перспективы развития БПЛА и их новые проекты для гражданского сектора.
   

Работа рассчитана для возрастных категорий, начиная с учащихся 9 классов.

Для реализации поставленной цели и решения задач, стоящих в реферате, был проведен теоретический анализ научных, учебных, справочных источников информации, представленных в библиографическом списке.

Беспилотные летальные аппараты. Основные характеристики.

В повседневной жизни мы часто слышим слова «беспилотник», «дрон» или «БПЛА». На мой взгляд, стоит дать детальное определение этого названия, а также рассказать об истории развития беспилотных летательных аппаратов.

Согласно правилам использования воздушного пространства Российской Федерации, БПЛА определяется как «летательный аппарат, выполняющий полёт без пилота (экипажа) на борту и управляемый в полёте автоматически, оператором с пункта управления или сочетанием указанных способов»¹. В последнем случае БПЛА называют дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом (ДПЛА). Основным преимуществом БПЛА/ДПЛА является существенно меньшая стоимость их создания и эксплуатация (при условии равной эффективности выполнения поставленных задач). «Беспилотники» могут решать разведывательные задачи (на сегодня это основное их предназначение), применяться для нанесения ударов по наземным и морским целям, перехвата воздушных объектов, осуществлять постановку радиопомех, доставку грузов, обнаружение чрезвычайных ситуаций (рис.1).

Стоит отметить, что Международная организация гражданской авиации (ИКАО) разделяет радиоуправляемые модели и БПЛА, указывая, что первые предназначены прежде всего для развлечения и должны регулироваться местными правилами использования воздушного пространства, а вторые — международными².


Рисунок 1 – Обнаружение пожаров с помощью БПЛА
Исторические факты

Толчком к появлению дистанционно управляемых машин стало открытие электричества и изобретение радио. В 1892 году компания «Электрические торпеды Симса — Эдисона» впервые представила миниатюрную радиоуправляемую по проводам противокорабельную торпеду

(рис. 2), созданную под руководством изобретателя Никола Тесла.


Рисунок 2 – торпеда Тесла

Несмотря на то, что общественность в первую очередь заинтересовалась военным применением его изобретения, сам Тесла указывал на гораздо более широкое применение дистанционного управления (названного изобретателем «телеавтоматикой») для человеческих нужд.

Дальнейшее свое развитие, как и было, предположено ранее, дистанционно управляемые машины получили в основном в военной промышленности. БПЛА использовались для уничтожения воздушных целей и сбора разведывательной информации.

Первый БПЛА был представлен в 1935 году – это был полноразмерный биплан De Havilland DH82B «Queen Bee»³. На нем был установлен радиоприемник и следящий привод управления, который был размещен на заднем сидении (рис. 3). Спустя некоторое время он был использован как «живая мишень» на учебных стрельбах из зенитных установок с целью подготовки артиллеристов. Стоит отметить, что термин «беспилотник» зародился благодаря именно этому историческому событию.


Рисунок 3 – полноразмерный биплан De Havilland DH82B «Queen Bee».
Типичный современный беспилотный летательный аппарат изготовлен из легких композитных материалов: это способствует снижению веса корпуса и увеличению маневренности устройства. Свойства таких материалов позволяют военным «дронам» совершать полеты на большую высоту. «Дроны» оснащаются различными технологиями, такими как инфракрасные камеры, GPS и лазеры. «Беспилотники» управляемы дистанционной системой, которую иногда еще называют наземной кабиной. То есть можно говорить, что БПЛА состоит из 2-х частей: самого «дрона» и его системы управления. Так же в современных БПЛА «нос» – это место, где расположены его датчики и навигационная система. Все остальное размещается в «теле» устройства. Композитный материал, из которого изготавливаются аппараты, помимо своей легкости еще и способен поглощать вибрацию (рис. 4).



Рисунок 4 – схема компоновки БПЛА

Типы БПЛА.

На данный момент существует много типов и разновидностей БПЛА. Это всё зависит от поставленных задач, для которых они разрабатывались. Одни, например, необходимы для киносъемок, другие же для полётов на большие расстояния и мониторинга объектов большой протяжённости. Соответственно БПЛА имеют различия во многих параметрах, таких как: размер, вес, форма конструкции и т.д. Мне бы хотелось рассказать о существовании нескольких основных типов гражданских «беспилотников».

• БПЛА самолётного типа – имеют жёсткое неподвижное крыло, которое создаёт подъёмную силу. Благодаря этому они легкие в управлении, устойчивые к жёстким погодным условиям, имеют возможность нести больше полезной нагрузки, а также преодолевать большие расстояния с меньшими энергозатратами. Сферы их применения – доставка небольших грузов, мониторинг объектов большой протяженности, длительные миссии. Однако он не подходит для выполнения миссий, в которых необходима высокая точность позиционирования, поскольку всегда должен быть в движении для создания подъёмной силы (рис. 5).

Рисунок 5 – БПЛА самолётного типа "Атлас 180 Око"

• 
  БПЛА вертолетного типа – подъёмная сила создаётся несущим винтом или несколькими винтами. Достоинствами этого типа являются вертикальный взлёт и посадка, зависание в воздухе, точное маневрирование, но они имеют меньший запас энергии и меньшую дальность хода. В основном такие БПЛА подходят для миссий, в которых необходима высокая точность позиционирования – проверка состояния железной дороги, трубопроводов, построек и т.д. (рис. 6,7).
  

Рисунок 6 – БПЛА вертолетного типа « ТБ-29 В Тайбер»


Рисунок 7 – БПЛА вертолетного типа « ВТ -500»

• 
  Мультироторные БПЛА – то же что и «беспилотники» вертолётного типа, но имеет больше несущих винтов, в свою очередь они подразделяются на:
  

• 
  3 несущих винта (трикоптеры);
  
• 
  4 несущих винта (квадракоптеры);
  
• 
  6 несущих винтов (гексакоптеры);
  
• 
  8 несущих винтов (октокоптеры).
  

При этом они имеют практически такие же качествами, как БЛПА вертолетного типа, однако намного устойчивее, более маневренные и лёгкие в управлении. Предназначением мультироторных БПЛА являются миссии, требующие особой точности (рис. 8,9,10).

Рисунок 8 – трикоптер YI Erida

Рисунок 9 – Профессиональный квадрокоптер Walkera Scout X4

Рисунок 10 – Октокоптер CZ IM-1020 FPV

Изучая литературу по данной теме, меня больше всего заинтересовали мультироторные БПЛА, которые применяются в гражданском секторе. На мой взгляд, эти «дроны» все больше и больше развиваются, и помогают человеку в определенных сферах деятельности. Далее, я бы хотел привести несколько «ярких» примеров использования БПЛА человеком.

«Дроны» «работают» напредприятиях, например, помогают сельскохозяйственнымкомпаниям (рис. 11). Благодаря их помощи можно избежать ошибки в расчётах на закупку зерна на 10-20%, которые неизбежны при использовании карт. Также «дроны» полезны и для оценки состояния посевов и мониторинга аграрных мероприятий. Применение БПЛА для сельского хозяйства помогает решать следующие задачи: создание и обновление в электронном виде карт и планов обрабатываемых земель; контроль качества сбора урожая; охрана посевов от кражи; расчет объема вносимых удобрений и т.д.


Рисунок 11 – Оценка состояния посевов с помощью БПЛА
Как видно из приведенных выше примеров «дроны» уже проникли во многие сферы, раз и навсегда изменив гражданскую авиацию. Инженеры и изобретатели придумывают всё более интересные способы применения «беспилотников». В своем реферате я хочу поделиться информацией о самых популярных и интересных, на мой взгляд, применениях БПЛА в гражданском секторе.

Ещё в 2013 году компания «Amazon» рассказала об амбициозной идее использовать «дроны» для доставки товаров в американских городах. Программа Prime Air должна была стать новым способом отправлять товары покупателям, но пока технология находится на стадии тестирования (рис. 12)



Рисунок 12 – доставка «дронами» компании Amazon

В 2017 году на международном саммите «World Government Summit» в Дубаи была представленная первая модель беспилотного летающего такси (рис. 13). Это крошечный вертолет, в котором может разместиться один пассажир, «дрон» способен находиться в воздухе до 30 минут за один полет. БПЛА оснащен четырьмя «ногами», на каждой из которых установлены по два маленьких пропеллера. Все, что нужно сделать пассажиру, это выбрать пункт назначения на сенсорном экране «беспилотника» и подтвердить маршрут. За полетом такси все это время будут наблюдать из наземного диспетчерского центра. Создатели надеялись, что подобный сервис заработает на постоянной основе, но, к большому сожалению, этого еще не случилось.

Рисунок 13 – Пассажирский «дрон» (летающее такси) EHang 184⁴.
Становится очевидным, что с каждым годом нужно разрабатывать и совершенствовать алгоритмы управления для БПЛА. Уже сейчас существуют программы, способные синхронизировать аппараты в воздухе. Но в будущем наверняка будет разработаны новые программы, которые позволят оперативно управлять «дронами» и выполнять «еще более масштабные» задачи. Например, синхронизировать «дроны» друг с другом, чтобы снимать панорамное видео. Таким образом, профессия оператора и разработчика систем управления БПЛА станет гораздо актуальнее. Появятся курсы по управлению и программированию «беспилотников», где любой желающий сможет освоить работу с «дроном». И скорее всего некоторые компании, работающие с большим количеством аппаратов (например, тот же «Amazon» и его служба доставки), откроют вакансии операторов, которые должны будут следить за работой «беспилотников».

Заключение

В ходе написания сообщения, теоретического анализа научных, учебных, справочных источников получены следующие результаты и сделаны следующие выводы:

Производство беспилотных летательных аппаратов в последнее время очень быстро прогрессирует. Это связанно с тем, что применение «беспилотников» и в военной области, и в различных гражданских сферах эффективно экономически и часто позволяет выполнить задачу лучше и быстрее, чем это было бы сделано с применением традиционной авиации или других традиционных способов. На самом деле, я считаю, что БПЛА можно использовать фактически в любой сфере деятельности человека, где надо что-то быстро разглядеть, проконтролировать, доставить или уничтожить. Материал, который изложен выше в тесте, на мой взгляд, познавателен.

Библиографический список

1. Бескровный К. И. «Исследование и разработка программного комплекса управления БПЛА при мониторинге промышленных объектов», магистерская диссертация, 2017.

2.Новостной портал https://usa.one/2017/02/publike-predstavili-passazhirskij-dron/

3. Постановление Правительства РФ от 11.03.2010 N 138 (ред. от 12.07.2016) «Об утверждении Федеральных правил использования воздушного пространства Российской Федерации.

4. Онлайн журнал о дронах https://dronomania.ru/faq/chto-takoe-dron.html

5. Циркуляр 328 AN/190 ИКАО «Unmanned Aircraft Systems (UAS), 2011.

1^ Постановление Правительства РФ от 11.03.2010 № 138 (ред. от 12.07.2016

2^ Циркуляр ИКАО «Unmanned Aircraft Systems (UAS), 2011

3^ Бескровный К. И. «Исследование и разработка программного комплекса управления БПЛА при мониторинге промышленных объектов», магистерская диссертация, 2017.

4^ Новостной портал https://usa.one/2017/02/publike-predstavili-passazhirskij-dron/