Nano y microdrones. No solo para fuerzas especiales
La foto refleja las dimensiones de los sistemas Black Hornet 3 nano-UAV FLIR. Este sistema estuvo acompañado de un gran éxito; su primera versión fue operada por el ejército británico en Afganistán.
El mercado de vehículos aéreos no tripulados sigue creciendo, numerosas empresas aparecen (y desaparecen) cada año. Basado en el peso máximo de despegue y la altura de trabajo, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos dividió todos estos sistemas en cinco grupos. Los sistemas del grupo 1 pesan hasta 9 kg, los grupos 2 - hasta 25 kg, los grupos 3 - hasta 600 kg, los grupos 4 y 5 - más de 600 kg. Los sistemas del grupo 4 vuelan a altitudes de hasta 5500 metros, mientras que las alturas de trabajo de los sistemas del grupo 5 superan los 5500 metros.
Todos los UAV discutidos en este artículo pertenecen al grupo 1. Este grupo, con un peso máximo de despegue de 0 a 9 kg, incluye una gran cantidad de sistemas de varios tipos, incluidos aviones y helicópteros, y todos ellos, por regla general, se lanzan a mano. muy pocos de estos droneless podría clasificarse como "nano". Son sistemas muy ligeros, en su mayoría con rotor principal, sin embargo, como todos los mencionados en este artículo. Cualquier soldado sueña con tener a mano un sistema volador que pueda mirar “a la vuelta de la esquina” y volver a realizar las siguientes tareas, porque su peso y la cantidad de logística son mínimos, es decir, se excluye un aumento significativo en su carga total.
Un soldado australiano opera su reconocimiento. zumbido Avispón negro 3; todo el complejo incluye dos aviones, una estación de control en tierra y baterías de repuesto
Las fuerzas especiales, como regla, son las primeras en recibir nuevos sistemas de alta tecnología, que luego ingresan al arsenal de unidades convencionales. Sin embargo, hay pocos sistemas disponibles para los militares en el mercado de defensa (por supuesto, todos estos drones "de ocio", vendidos en cientos de tiendas de juguetes, no se consideran aquí), de los cuales solo una parte es utilizada por primera vez por fuerzas especiales y aún menos que se convierten instantáneamente en bestsellers. Algunos otros drones un poco más grandes, que ya no entran en la categoría nano, tienen características bastante peculiares, lo que los convierte en una excelente opción para las fuerzas de operaciones especiales (MTR) y no solo.
Nano Hummingbird, desarrollado por AeroVironment hace unos años, imita a los colibríes con aletas que mantienen el dispositivo en el aire
Antes de comenzar a describir los sistemas existentes, echemos un vistazo a lo que podría ser el futuro, aunque hoy en día muchas cosas pueden atribuirse más al reino de la ciencia ficción que a la realidad. En 2011, AeroVironment desarrolló el Nano Hummingbird, un ave de despegue y aterrizaje vertical con un peso máximo de despegue de 19 gramos, con una envergadura de 160 mm, lo que le permite permanecer en el aire. Por supuesto, este es en todos los aspectos el desarrollo más difícil, comenzando por la mecánica y la aviónica y terminando con el canal de transmisión de datos. En el laboratorio Charles Stark Draper, tomaron un camino diferente, creyendo que no hay un nanodrón similar a un insecto más eficiente y maniobrable que un dron con forma de libélula. En enero de 2017, se anunció que su programa DragonflEye, implementado en conjunto con el Instituto Médico Howard Hughes, ha progresado en el control de las libélulas gracias a una pequeña mochila que combina navegación, biología sintética y tecnología neurosensorial y envía señales de control a la libélula. Hoy en día, la tecnología de los sistemas avícolas o de insectos no está lista para un gran éxito comercial, pero seguramente llegará el momento en que encontrarán a su usuario agradecido. Mientras tanto, los nanodrones actuales utilizan principalmente tecnología de helicópteros, lo que brinda la posibilidad de despegue y aterrizaje vertical.
DragonflEye nanodron con forma de insecto: creación del Laboratorio de Draper
En enero de 2017, el Departamento de Defensa de EE. UU. Emitió una solicitud de información llamada Sistemas de aeronaves no tripuladas con sensor soldado (sensor usado por el soldado, no tripulado aviación complejos), cuyo propósito era recopilar información para un programa futuro planificado. Esta vez, el objetivo era desplegar estos sistemas en el ejército regular para proporcionar vigilancia a nivel de escuadrones y pelotones individuales. No había muchos sistemas disponibles en el mercado que cumplieran con los requisitos estadounidenses, que se anunciaron en enero de 2018 en una reunión en el llamado Día de la Industria. Entre ellos: flotando a baja altitud durante al menos 15 minutos, tres vuelos con una batería completamente cargada con viento ligero, el peso máximo del dispositivo es de 250 gramos, el peso máximo de todo el complejo es de 1,36 kg. Los requisitos también prevén la probabilidad de detectar el 90% de un objeto del tamaño de una persona desde 50 metros por la noche, más un tiempo máximo de entrenamiento de 16 horas. El sistema debe almacenar fotos y videos y transmitir imágenes al soldado en tiempo real para su uso inmediato. Además, los criterios de selección incluyen firmas visuales y acústicas, rango de vuelo de alcance directo y otros parámetros aún sin nombre. Siete empresas y organizaciones asistieron a la sesión informativa, pero los principales competidores rápidamente disminuyeron a tres participantes: AeroVironment, InstantEye Robotics y FLIR Systems.
Para cumplir con los requisitos del programa Soldier Borne Sensor de EE. UU., AeroVironment ha desarrollado un quadrocopter Snipe de 150 gramos. Después del lanzamiento de la aplicación, su desarrollo aparentemente se detuvo
A finales de noviembre de 2016, FLIR Systems adquirió la compañía noruega Roh Dynamics AS por $ 134 millones en efectivo. Esta empresa es una de las pioneras en el campo de los nano-UAV, fue fundada a fines de 2007 con el objetivo de desarrollar los UAV más pequeños del mundo, diseñados para usuarios profesionales. La primera versión, llamada Black Hornet (avispón negro), apareció en 2012, y después de que apareció la nueva versión, fue designada Black Hornet 1. “El avión se basó en tecnología completamente nueva, pero su alcance de vuelo se limitó a 600 metros la duración del vuelo es de 15 minutos ”, dijo un representante de FLIR Systems. El primer cliente fue el ejército británico, que, de acuerdo con las necesidades urgentes, desplegó sus primeros drones PD-100 Black Hornet en 2012 en Afganistán. Esto se ha convertido en un punto importante en el historial del nano-UAV noruego; Más tarde, en 2015, se desarrolló y presentó la segunda versión de Black Hornet 2. "Se basaba en la misma plataforma, pero se hicieron muchas mejoras en cuanto a sensores, alcance y estabilidad del viento". Se instaló un motor con menor consumo de energía en el dispositivo, que, en combinación con una batería de mayor capacidad, permitió aumentar el rango de vuelo y al mismo tiempo aumentar el rango del canal de transmisión de datos. Además, se desarrolló la versión Black Hornet 2T, en la que se instaló una cámara termográfica de FLIR, este fue el primer trabajo conjunto de las dos compañías. El sistema Black Hornet 2, debido a sus obvias ventajas, ha sido adquirido por varios clientes.
El prototipo Black Hornet VRS de FLIR Systems está instalado en el módulo de lanzamiento a tierra. El módulo se puede integrar fácilmente en cualquier tipo de máquina.
Considerando el lanzamiento de un programa potencialmente prioritario en los Estados Unidos, así como el hecho de que el ejército estadounidense compra al menos un orden de magnitud más drones que otros países, FLIR decidió que vale la pena invertir más en el campo de los nanosistemas y, por lo tanto, adquirir Roh Dynamics. Después de esta fusión, los fondos para proyectos prometedores aumentaron drásticamente, lo que resultó en un nuevo dron Black Hornet 3. Diseñado por el padre del Black Hornet original, Peter Muren, el dispositivo retuvo el diseño del helicóptero, pero el diseño del rotor fue revisado radicalmente. La plataforma ahora se ha vuelto completamente modular, una batería extraíble y varias cargas objetivo le permiten reconfigurar rápidamente el dron. La estación base de nueva generación ha recibido una serie de mejoras, tanto de hardware como de software. El peso del dispositivo Black Hornet 3 con un tornillo con un diámetro de 123 mm se duplicó en comparación con sus predecesores y ascendió a 33 gramos, puede permanecer en el aire durante 25 minutos y volar a una distancia máxima de 2 km. El dron tiene una velocidad de hasta 6 m / sy puede volar a una velocidad del viento de hasta 15 nudos (ráfagas de hasta 20 nudos), así como en lluvia ligera. En cuanto a los sensores, el dron está equipado con una cámara termográfica FLIR Lepton y una cámara de video de alta resolución capaz de tomar fotografías. Una cámara termográfica con un tamaño de matriz de 160x120 y un paso de 12 micras funciona en el rango de 8-14 micras y tiene un campo de visión de 57 ° x42 °, sus dimensiones son 10,5x12,7x7,14 mm y su peso es de solo 0,9 gramos. Hay dos cámaras diurnas disponibles según la configuración, que proporcionan una resolución de video de 680x480 y fotografías de 1600x1200 respectivamente, existe la posibilidad de superponer imágenes de las cámaras diurnas y nocturnas.
Drone Aeraccess NanoHawk
La principal innovación en Black Hornet 3 es que puede volar incluso en ausencia de una señal GPS. "Sin embargo, continuamos desarrollando esta oportunidad, ya que todavía tiene el potencial de muchas mejoras", dijo un representante de la compañía. Hay cuatro modos de vuelo disponibles: vuelo y monitoreo automático y manual, vuelo a lo largo de una ruta predeterminada y puntos seleccionados por el operador, retorno automático y pérdida de comunicación. “Estamos constantemente actualizando nuestro software para reducir la carga cognitiva en el operador. Este sistema, conocido como Black Hornet 3 PRS (Sistema de reconocimiento personal) está integrado con el software ATAC (Android Tactical Assault Kit) del Ejército de EE. UU. El sistema completo Black Hornet 3 que pesa menos de 1,4 kg incluye dos aviones, un controlador manual y una pantalla de video. El dron Black Hornet 3 fue comprado por 35 países, entre los cuales los mayores compradores son Estados Unidos, Australia y Francia. En noviembre de 2018, Francia anunció una compra por un total de hasta $ 89 millones, y unos días después, Estados Unidos firmó el primer contrato por $ 39 millones. En abril de 2019, el Reino Unido firmó un contrato de $ 1,8 millones como parte de una iniciativa de adquisición acelerada. En el verano de 2019, el ejército de los EE. UU. Recibió sus primeros sistemas Black Hornet 3 PRS para la 82a División Aerotransportada, que se desplegó en Afganistán. Estos nanodrones se utilizan para recopilar información y reconocimiento a nivel de destacamento y pelotón.
Quadrocopter Mk-3 GEN5-D1 fue desarrollado por InstantEye Robotics para el programa Soldier Borne Sensor del ejército de EE. UU. La compañía todavía está promoviendo activamente este producto.
Al desarrollar el dron PRS, FLIR se dio cuenta de que muchos vehículos necesitaban un sistema de reconocimiento de corto alcance que pudiera usarse desde debajo de la armadura. Esto llevó a la llegada del Sistema de Reconocimiento de Vehículos (VRS), que se basa en la misma plataforma y cuenta con un módulo de lanzamiento con cuatro casetes de carga y calefacción extraíbles. El kit VRS pesa aproximadamente 23 kg, mide 470x420x260 mm y puede equiparse opcionalmente con protección balística. Se puede integrar fácilmente en el sistema de control de batalla a través de una interfaz estándar; Kongsberg ya lo ha integrado en su Solución de combate integrada (ICS). FLIR demostró este sistema no solo como un reconocimiento, sino también como una herramienta de puntería con GPS integrado. Actualmente, VRS solo está disponible en una versión piloto, pero FLIR está listo para comenzar la producción debido al hecho de que después de la primera presentación de este producto en octubre de 2018, hubo una gran demanda.
Demostración de las capacidades del zángano Nano Hummingbird
Además de FLIR, dos solicitantes más, AeroVironment e InstantEye Robotics (una división de Physical Sciences Inc), lucharon por el contrato Soldier Borne Sensor. AeroVironment ha desarrollado un quadcopter Snipe de 140 gramos con una duración de vuelo de 15 minutos y un alcance de vuelo de más de un kilómetro, equipado con cámaras optoelectrónicas e infrarrojas. Con una velocidad máxima de 9,8 m / s, el dispositivo es bastante silencioso y no se puede escuchar a una altitud de 30 metros sobre el suelo, es controlado por una aplicación intuitiva cargada en un controlador táctil con Windows 7. Preparación del avión no tripulado para el vuelo, ensamblado a partir de cinco partes móviles Toma menos de un minuto. Después de elegir a uno de sus competidores por el ejército de EE. UU., AeroVironment aparentemente abandonó el programa Snipe.
Una imagen de la pantalla de la estación de control quadrocopter Mk-3 GEN5-D1; Fue desarrollado por InstantEye Robotics y entregado al Cuerpo de Marines para su evaluación.
El quadcopter Mk-3 GEN5-D1 / D2 desarrollado por InstantEye Robotics pesa menos de 250 gramos (peso máximo permitido). El complejo de 6,35 kg consta de dos dispositivos, una estación de control de tierra D, una pantalla protegida, seis baterías, un cargador, un juego de tornillos, una antena de repuesto, una caja de transporte y un contenedor para trabajar en el campo. El dispositivo puede alcanzar una velocidad máxima de 8,94 m / sy soportar la misma velocidad del viento, el rango del canal de datos es de 1,5 metros. La batería principal proporciona una duración de vuelo de 12-15 minutos, sin embargo, una batería adicional garantiza 20-27 minutos de funcionamiento. A finales de 2018, InstantEye entregó 32 de estos complejos al Cuerpo de Marines de EE. UU. Para su evaluación operativa como parte de un pequeño programa de drones tácticos.
La última configuración de NanoHawk es bastante diferente del prototipo mostrado en Eurosatory 2018; el dron fue modificado de acuerdo con los resultados de las revisiones y propuestas de los militares
El dron NanoHawk, que se mostró por primera vez como un prototipo en Eurosatory 2018, fue desarrollado por la compañía francesa Aeraccess en función de las necesidades específicas de las fuerzas especiales francesas, que necesitaban un UAV para su uso dentro de edificios y otros edificios cerrados. En una competencia liderada por el Laboratorio de Control de Armas, NanoHawk ganó otros cinco candidatos en la primera ronda.
En este proyecto, Aeraccess utilizó la experiencia de su trabajo en el avión no tripulado SparrowHawk más grande, desarrollado en conjunto con las fuerzas especiales de la policía francesa y también capaz de trabajar en ausencia de una señal de GPS. Sin embargo, las fuerzas especiales francesas querían tener un sistema significativamente más pequeño y, como resultado, apareció el dron NanoHawk, en el que se guardó el diseño del quadrocopter y hubo una fácil protección de los tornillos, que no se puede prescindir cuando se vuela en interiores. En comparación con el prototipo, la carcasa de la versión en serie está equipada con sensores para evitar obstáculos con un área de cobertura de 360 °. Además, se instalan dos cargas objetivo optoelectrónicas / infrarrojas delante y detrás, lo que permite al operador ver la imagen desde ambas direcciones y, por lo tanto, es mejor ser el propietario de la situación; Los sensores opcionales también permiten el mapeo digital 350D de edificios. La carcasa junto con la construcción protectora de los tornillos ha sido completamente rediseñada, ahora el usuario puede reparar rápidamente el dispositivo en el campo. La versión actual pesa 600 gramos sin batería, mientras que el peso máximo de despegue aumenta a 10 gramos con una batería más potente que proporciona 180 minutos de vuelo. Las dimensiones permanecieron iguales, 180x240 mm en tornillos, sin embargo, si el cliente requiere una nueva jaula protectora, entonces las dimensiones aumentarán a 240x90xXNUMX mm.
Live Dragonfly: miembro del proyecto ragonflEye. Un sentimiento dual ...
Uno de los elementos principales del complejo es un controlador manual, que permite al operador sostenerlo por otro lado. оружие, mientras el monitor está instalado en la armadura corporal, aunque es posible instalarlo en la parte posterior del escudo o en la muñeca. Los modos de vuelo inteligentes reducen significativamente la carga de trabajo del operador, y el canal de transmisión de datos cifrados con multiplexación basada en la división de frecuencia ortogonal proporciona control de vuelo simultáneo y transmisión de video mediante el uso de un sistema criptográfico con dos frecuencias diferentes.
Desde su primer show, el dron NanoHawk ha sido sometido a pruebas exhaustivas. Realizando una tarea típica, despega desde el exterior del edificio, vuela hacia ella a través de una ventana abierta y luego se mueve de 3 a 4 pisos hacia abajo o hacia arriba, dependiendo del grosor de las paredes. El dispositivo también recibió permiso para trabajar en barcos, lo que demuestra su capacidad de volar por encima y por debajo del operador sin perder la señal de radio y video, lo que abre un mercado completamente nuevo. Por la noche, se puede conectar a un sistema de visión nocturna para que solo el operador pueda verlo. NanoHawk también pasó las pruebas junto con el entrenamiento del perro, durante el cual los perros fueron entrenados para llevar un dron, sosteniéndolo en la boca con una correa corta. El perro comienza a revisar el edificio y, cuando detecta la presencia de una persona en la habitación, arroja el dron afuera, luego de lo cual despega a la orden. El perro también puede equiparse con un repetidor para aumentar el alcance del dron, que, según el desarrollador, está a varios cientos de metros al aire libre.
Cada sistema NanoHawk consta de un canal de datos, un controlador, un monitor y dos dispositivos. Las primeras unidades en ordenar NanoHawk fueron las fuerzas de operaciones especiales locales. Las fuerzas especiales francesas firmaron contratos con Aeraccess, según el cual recibió versiones especializadas del sistema. Con respecto a las exportaciones, Aeraccess ha recibido pedidos de una cantidad desconocida de dispositivos de las agencias militares y policiales de Singapur, Emiratos Árabes Unidos, Reino Unido y Canadá.
Drone del UAV comercial, el drone NX70 ha sido modificado para uso militar y actualmente es operado por el contingente francés desplegado en África.
El ejército francés compró, a pedido urgente, los microdrones NX70 desarrollados por Novadem. Este quadrocopter con un peso máximo de despegue de 1 kg en el estado desplegado tiene dimensiones 130x510x510 mm (130x270x190 mm cuando está plegado). Está equipado con una cámara de luz diurna Ultra-HD con dos distancias focales que proporcionan campos de visión de 50 ° y 5 °, y una cámara termográfica con un campo de visión de 34 °; Dependiendo del deseo del cliente, la matriz del convertidor de video puede tener las dimensiones 320x240 o 640x480. El tiempo de preparación del vuelo toma menos de un minuto, el tiempo que se pasa en el aire es de 45 minutos y el rango de vuelo es de un kilómetro; La opción de mayor alcance tiene un alcance de hasta 5 km. El dispositivo puede volar a velocidades del viento de hasta 65 km / hy a una altitud de 3000 metros sobre el nivel del mar. El dron NX70 también puede volar en una configuración atada, lo que le permite permanecer en el aire durante mucho tiempo. El ejército francés recibió los primeros 27 sistemas (cada uno con dos unidades) en junio de 2019. Los primeros drones NX70 se desplegaron en el estado africano de Malí, donde el contingente francés está luchando contra los rebeldes.
UAV SP2O despega del agua; contenedor electrónico resistente al agua según IP46
En 2017, Diodon Drone Technology presentó su quadcopter SP20. Definitivamente no en la categoría nano-UAV debido a su diseño inusual, es muy adecuado para su uso por parte de fuerzas especiales. Este quadrocopter está diseñado para trabajar en las unidades de aterrizaje, ya que tiene un cuerpo endurecido e impermeable de acuerdo con el cuerpo estándar IP46 con todos los componentes electrónicos y cuatro "patas" inflables, en cuyos extremos están instaladas hélices con motores, lo que permite que el dispositivo permanezca a flote utilizando la superficie del agua para el despegue y aterrizaje. Puede funcionar en tierra, mientras que los elementos inflables absorben bien la energía del choque. El dron Sp20 con un peso de 1,6 kg tiene una capacidad de elevación nominal de 200 gramos, tiene una velocidad máxima de 60 km / hy una velocidad vertical de 3 m / s. Se ofrecen dos sensores: una cámara CCD con una matriz de 976x582 y con lentes de 3 mm, 8 mm o 12 mm, capaz de trabajar con una iluminación de 0,0002 lux, y una cámara termográfica no enfriada con una lente de 14,2 mm y una matriz de 640x480.
El dron SP20 puede volar a velocidades de viento de hasta 25 nudos, la altura máxima de trabajo es de 2500 metros y temperaturas de funcionamiento de -5 ° C a + 45 ° C. Con “patas” desinfladas y cuchillas plegadas, las dimensiones del aparato son 220x280x100 mm, en condiciones de funcionamiento: 550x450x190. El tiempo de preparación para el trabajo es inferior a un minuto, lo que se ve facilitado en gran medida por el pequeño compresor incluido que se utiliza para inflar las "patas". La batería dura 23 minutos. El modelo SP20 está equipado con un canal de comunicación analógico con un alcance de hasta 2 km. El dron SP20 de Diodon viene con una estación de control de tierra protegida IP56 de 1,2 kg. Este UAV anfibio único se está probando actualmente en varias divisiones, y Diodon Drone Technologies espera un primer pedido, y sobre todo del ejército francés.
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