Как снизить вибрации дронов

Ученые из Московского физико-технического института предложили решение для снижения вибрации системы лазерного наведения на дронах массой до 5 кг. Разработка получила наименование «Дронель».

Как рассказали создатели, в беспилотных летательных аппаратах лазерное наведение — один из наиболее распространенных способов целеуказания. В такой технологии луч лазера подсвечивает объект, после чего аппаратура обнаруживает отраженный сигнал и ориентируется на него. В таких системах ключевая проблема — это вибрации, которые приводят к разбросу лазерного пятна, что снижает точность наведения.

— В полете беспилотника возникают колебания, которые вызваны ветром, перепадами давления, работой винтов, двигателей и многими другими факторами. Обычно, чтобы компенсировать их, применяют сложные гироскопические комплексы, что влечет за собой увеличение массы и стоимости аппаратов, а также снижение летной дальности и маневренности. В отличие от описанных подходов нашей группой предложены методы активного подавления вибраций, — рассказал «Известиям» руководитель проекта, студент ЛФИ МФТИ Артем Пьянков.

Он пояснил, что разработка включает в себя детектор, фиксирующий колебания, и электромагниты, которые работают в противофазе и гасят возникающие импульсы. Условно говоря, в процессе корректировки данные с детектора поступают в блок управления, откуда подается сигнал на электроприводы. Они формируют обратные импульсы, чтобы компенсировать вибрации. В итоге система удерживает лазерное устройство в неподвижном положении.

По словам специалиста, такая конструкция позволяет отказаться от сложного комплекса механических приспособлений, которые помогают системе наведения удерживать неподвижное состояние. Поэтому ее внедрение даст возможность уменьшить вес дронов на 40–50%, что позволит увеличить полезную нагрузку и дальность полета. Также снизится себестоимость изготовления беспилотников.

В настоящее время, сообщил конструктор, изготовлен летный прототип системы стабилизации. Ее испытали в полевых условиях. Тестирование прошло на отечественных БПЛА самолетного типа. Результаты показали, что применение разработки сокращает лазерное пятно на 20–30%.

Где требуется высокая точность беспилотников

Как уточнил Артем Пьянков, помимо военной тематики, предложенные системы могут быть востребованы и в гражданских проектах. В частности, в настоящее время проработаны решения использования авиационных беспилотников, оснащенных устройствами лазерной связи для организации коммуникаций в условиях, где применение традиционных средств невозможно. Например, во время стихийных бедствий быстрое развертывание связи с помощью дронов позволит обеспечить координацию действий спасательных служб.

По мнению разработчика, другое перспективное направление — измерение толщины льда с дрона с помощью лазерного луча. Это поможет обеспечить безопасность навигации и предотвратить аварии судов в акватории Северного морского пути. Также беспилотники, оснащенные высокоточными лазерными системами, могут быть использованы для сканирования и анализа состояния зданий, шахт и других инфраструктурных объектов.

— Целеуказание с помощью лазера применяют во многих сферах, поскольку точность таких систем на порядок выше, чем тех, которые работают в радиодиапазоне. Это касается любых систем наблюдения, которые применяют с подвижных носителей. Например, лазеры играют важную роль в комплексах автоматической посадки, измерения дальности, передачи данных по оптическому каналу и в других областях, где важна высокая точность, — прокомментировал «Известиям» главный редактор журнала «Вестник ГЛОНАСС» Константин Креденко.

Эксперт отметил, что предложенные разработки, возможно, в дальнейшем найдут применение и в других устройствах, где высока зависимость от вибраций. Например, в беспилотных автомобилях. При этом уменьшение веса внутреннего оборудования — задача, всегда важная для летающей техники.

— В последние годы в технологиях беспилотных летательных аппаратов наблюдается значительный прогресс, что открывает новые сферы для их применения. В том числе в военной области. Вибрации — одна из главных проблем, которые при этом возникают. Особенно это актуально для легких дронов из-за их массы. Помимо этого, лазерными системами самонаведения оснащают некоторые артиллерийские снаряды, — объяснил «Известиям» военный эксперт Юрий Лямин.

Он подчеркнул, что разброс лазерного пятна и неточность целеуказания могут привести к тому, что объект не будет поражен и дрон погибнет зря, а следующий шанс для атаки может представиться нескоро. Поэтому улучшение наведения на 20–30% может значительно улучшить эффективность ведения боевых действий.