Реактивный беспилотный летательный аппарат
Реакти́вный беспило́тный лета́тельный аппара́т (реактивный БПЛА) — это беспилотный летательный аппарат, у которого тяга создаётся реактивной силовой установкой, а не воздушным винтом. Аппараты этого типа рассчитаны на высокие скорости полёта и применяются как мишени, разведывательные, ударные и исследовательские платформы[1]. Слово «реактивный» указывает только на тип двигателя и не образует самостоятельного класса в нормативной терминологии[2].
Общие сведения
| Реактивный беспилотный летательный аппарат | |
|---|---|
| Тип | Беспилотный летательный аппарат с реактивной силовой установкой |
Термин и классификация
Национальный стандарт определяет беспилотное воздушное судно как воздушное судно, управляемое в полёте пилотом, находящимся вне борта, либо выполняющее автономный полёт по заранее заданному маршруту, и прямо оговаривает, что наряду с этим термином используется «беспилотный летательный аппарат». Воздушный кодекс России закрепляет управление внешним пилотом, а беспилотную авиационную систему определяет как комплекс взаимосвязанных элементов: одно или несколько беспилотных судов, средства управления полётом и контроля за ним, а также средства осуществления взлёта и посадки. Таким образом, «беспилотное воздушное судно» и «беспилотный летательный аппарат» обозначают сам аппарат, «беспилотная авиационная система» — весь комплекс вместе с наземной частью, тогда как слово «дрон» в нормативных документах не применяется[2][3].
Стандарт различает аппараты и по характеру управления: дистанционно пилотируемое воздушное судно пилотируется внешним пилотом с наземной станции, а автономное выполняет полётное задание без вмешательства пилота. Отдельно выделены средства взлёта: пусковая установка предназначена для аппаратов, не рассчитанных на традиционный взлёт с разбегом[2].
Единого нормативного перечня классов беспилотной техники не установлено — стандарт фиксирует лишь термины, которые «могут быть использованы для целей классификации», а конкретные схемы деления приводятся в специальной литературе. В качестве признаков используют конструктивную схему, назначение, тип управления, способ взлёта и посадки, дальность и высоту полёта, а также взлётную массу и тип двигателя[2]. По взлётной массе в обзорах выделяют микроаппараты (до 1 кг), сверхлёгкие (до 30 кг), лёгкие (до 200 кг), средние (200—1000 кг) и тяжёлые (свыше 1000 кг), причём отдельным, наиболее сложным и дорогим классом называют машины взлётной массой более 10 000 кг[4].
Силовые установки
Газотурбинные двигатели
К газотурбинным относят турбореактивный двигатель как простейшую реактивную схему, турбовентиляторный с вынесенным вперёд вентилятором и обводом части воздуха вокруг ядра двигателя, турбовинтовой, приводящий воздушный винт и занимающий промежуточное место между поршневыми и реактивными установками, и турбовальный, отдающий мощность на вал. Турбовинтовые двигатели, оставаясь газотурбинными, не относятся к реактивным в узком смысле, поскольку тягу у них создаёт винт[5].
Газотурбинные установки применяют на средних и тяжёлых беспилотных аппаратах, которым нужен широкий диапазон высот и скоростей, включая сверхзвуковые; при потребной мощности свыше 500 кВт поршневые двигатели уступают им по удельной массе. В обзорах реактивной беспилотной техники называют турбореактивные и пульсирующие воздушно-реактивные двигатели[1]. На малоразмерных скоростных аппаратах применяют микротурбореактивные двигатели простейшей конструкции — с одноступенчатым центробежным компрессором, испарительной камерой сгорания и одноступенчатой турбиной, — которые из-за малых размеров имеют скромные удельные параметры. Пример пульсирующей установки — двигатель М135 тягой 20 кгс, работающий на бензине и применяемый на беспилотных самолётах-мишенях Е95, Е2 и Е08[4].
Прямоточные и иные реактивные двигатели
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель не имеет движущихся частей и сжимает воздух за счёт скорости самого аппарата, поэтому применяется в специализированных высокоскоростных решениях; при сохранении сверхзвукового течения внутри тракта говорят о гиперзвуковом варианте[5]. Обычные прямоточные двигатели работоспособны примерно в диапазоне от 3 до 6 Маха[6].
Ключевое ограничение — потребность в предварительном разгоне. Мишень Ла-17 с двигателем РД-900, работавшим на бензине, стартовала с самолёта-носителя Ту-4 и после отделения переходила в пологое планирование, чтобы набрать скорость, необходимую для запуска установки.
Беспилотные демонстраторы X-43A сбрасывались с самолёта B-52B на высоте 40 000 футов, после чего ускоритель Pegasus выводил аппарат на испытательный режим: 95 000 футов при полёте на скорости около 7 Маха и 110 000 футов при рекордном полёте, а собственный двигатель работал примерно десять секунд[6].
В этих полётах были достигнуты 6,8 Маха (27 марта 2004 года) и 9,6 Маха (16 ноября 2004 года); оба результата признаны Guinness World Records, а предыдущий рекорд принадлежал ракете с прямоточным двигателем, немного превысившей 5 Маха[7]. Универсальными такие двигатели не являются: они работают в узком диапазоне режимов и требуют внешних средств разгона[6].
Сопоставление с другими силовыми установками
| Тип силовой установки | Основная тяга | Типичные особенности | Ограничения |
|---|---|---|---|
| Электрическая | Воздушный винт | Микро-, сверхлёгкие и лёгкие аппараты, летающие на небольших высотах и дозвуковых скоростях | Ограниченная дальность полёта из-за ёмкости аккумуляторов |
| Поршневая | Воздушный винт | Лёгкие, средние и реже тяжёлые аппараты с большими, чем у электрических, скоростями и высотами | До 150 кВт выгоднее бензиновые двигатели, при большей мощности — турбодизели; свыше 500 кВт уступают газотурбинным по удельной массе |
| Газотурбинная турбовинтовая | Воздушный винт | Промежуточное положение между поршневыми и реактивными установками | Не относится к реактивным в узком смысле |
| Турбореактивная и турбовентиляторная | Реактивная струя | Высокие скорости и высоты полёта, надёжность, выгодное отношение мощности к массе | Стоимость, повышенный расход топлива на малых высотах и скоростях, значительный шум выхлопа |
| Прямоточная | Реактивная струя | Отсутствие движущихся частей, применение на высокоскоростных и гиперзвуковых аппаратах | Необходим предварительный разгон, работа лишь в ограниченном диапазоне режимов |
Конструктивные схемы
Большинство реактивных беспилотников выполнено по самолётной схеме: мишень Ла-17 представляла собой свободнонесущий моноплан со среднерасположенным крылом, а разведчик Ту-143 «Рейс» — моноплан по схеме «бесхвостка» с низкорасположенным треугольным крылом малого удлинения[8]. Тяжёлые ударные аппараты проектируют по схеме «летающее крыло» — так выполнен российский С-70 «Охотник»[9].
Отдельную группу образуют мишени и экспериментальные платформы: Ла-17 создавался по принципу максимальной простоты и низкой стоимости изготовления и эксплуатации, а исследовательские X-43A строились как одноразовые аппараты длиной около 12 футов и шириной 5 футов, работавшие на газообразном водороде и не подлежавшие возврату[6].
Способ взлёта и посадки определяется задачей. Часть аппаратов запускается с самолёта-носителя, часть — с наземных пусковых установок: для Ла-17М такую установку создали на базе лафета 100-миллиметровой зенитной пушки КС-19. Стандарт рассматривает пусковую установку как средство обеспечения взлёта аппаратов, не предназначенных для взлёта с разбегом[2]. Существуют и платформы, рассчитанные на применение без аэродромной инфраструктуры, — к ним производитель относит Kratos XQ-58 Valkyrie[10]. Вертикальный взлёт реализуют переходные схемы: например, российский конвертоплан «Ловкий» стартует как квадрокоптер и затем переходит в самолётный режим[1].
Характеристики и ограничения
Главное преимущество реактивной установки — потенциально более высокая скорость по сравнению с винтовыми системами[1]. Конкретные показатели зависят от типа двигателя, взлётной массы, аэродинамической компоновки и назначения: лётно-тактические характеристики беспилотного аппарата во многом определяются эффективностью силовой установки, а сам выбор двигателя привязан к массе и требуемому диапазону режимов[4].
К издержкам относят высокую стоимость приобретения и обслуживания, повышенный расход топлива на малых высотах и скоростях и значительный шум высокоскоростного выхлопа[5]. Реактивные беспилотники ориентированы на быстрый полёт, а не на длительное барражирование, и требуют более сложной инфраструктуры при более дорогой эксплуатации[1]. Тепловая заметность реактивной струи учитывается при проектировании боевых платформ: в конструкции С-70 применены технологии и материалы, снижающие радиолокационную и тепловую заметность[9].
Стоимость разработки остаётся значимым фактором. Программа Hyper-X продолжалась около восьми лет и стоила примерно 230 миллионов долларов[6], аппарат XQ-58 Valkyrie создавался по программе Low-Cost Attritable Strike Demonstrator[10], а в советской практике удешевление мишеней достигалось установкой серийных двигателей, выработавших ресурс.
Применение
Научные и испытательные задачи
Реактивные беспилотные платформы используются для исследования высокоскоростных режимов полёта: программа Hyper-X впервые подтвердила работоспособность двигателя со сверхзвуковым горением на гиперзвуковых скоростях, а после выключения двигателя аппараты собирали около десяти минут аэродинамических данных на планировании[6]. Второе устойчивое направление — мишенные комплексы: Ла-17 предназначался для испытательных и учебно-боевых пусков авиационных и зенитных управляемых ракет[11], а его модификация с турбореактивным двигателем обеспечила более широкий диапазон рабочих высот и большую продолжительность полёта при том же запасе топлива.
Гражданские и коммерческие задачи
В гражданском сегменте реактивные силовые установки распространения не получили. Государственному учёту в России подлежат беспилотные гражданские воздушные суда взлётной массой от 0,15 до 30 кг[12], а в этой массовой категории применяются преимущественно электрические двигатели[4]. Реактивные решения встречаются главным образом в исследовательских и демонстрационных программах[6].
Военное применение
В военной сфере реактивные беспилотники применяются как разведывательные — комплекс с аппаратом Ту-143 предназначался для скоростной разведки[8]; как мишенные; как ударные и барражирующие боеприпасы для поражения удалённых целей[1]; как демонстрационные и испытательные платформы[10][9]. Разработка тяжёлых ударных аппаратов опирается на созданный ранее задел: при работе над «Охотником» использован опыт проекта «Скат», силовую установку которого предполагалось строить на базе двигателя РД-5000Б тягой 5040 кгс[4].
Отличие от крылатых ракет
Реактивный беспилотник и крылатая ракета могут иметь однотипную силовую установку, поэтому тип двигателя сам по себе не позволяет отнести аппарат к тому или иному классу. По совокупности признаков реактивные БПЛА занимают промежуточное положение между крылатыми ракетами и классическими многоразовыми беспилотниками, сочетая отсутствие пилота и автономность полёта с высокой скоростью и ограниченным временем в воздухе[1]. Нормативные определения опираются не на двигатель, а на способ управления: беспилотное воздушное судно управляется внешним пилотом либо выполняет автономный полёт по заранее заданному маршруту[2][3].
Практическое разграничение задают конструкция, назначение, режим применения и возможность повторного использования. Ту-143 проектировался для многократного применения и оснащался парашютно-реактивной системой спасения[8], тогда как барражирующие боеприпасы расходуются в одном полёте[1]; исследовательские X-43A также были одноразовыми и после выполнения задания приводнялись без последующего подъёма[6]. Размыта и терминология: реактивный аппарат «Герань-5» одновременно описывают и как дрон, и как крылатую ракету[13].
| Признак | Реактивный БПЛА | Крылатая ракета |
|---|---|---|
| Назначение | Зависит от модели: разведка, мишень, удар, испытания | Как правило, доставка боевой части к цели |
| Возможность повторного применения | Возможна у части систем, для чего предусматриваются средства спасения аппарата | Обычно отсутствует |
| Полезная нагрузка | Разведывательная, измерительная, мишенная либо боевая | Как правило, боевая часть |
| Управление | Дистанционное, автономное или комбинированное | Автономное либо программное |
| Тип двигателя | Реактивный либо иной, включая поршневой и электрический | Часто реактивный, однако класс аппарата сам по себе не определяет |
Регулирование и безопасность
Требования к гражданской беспилотной авиации формулируются отдельно: национальный стандарт устанавливает термины и определения в области беспилотных авиационных систем именно гражданского назначения[2]. Объём обязанностей владельца зависит от массы аппарата: суда взлётной массой от 0,15 до 30 кг подлежат государственному учёту по правилам, утверждённым постановлением Правительства России от 25 мая 2019 года № 658, а учётный опознавательный знак наносится на элементы конструкции до начала полётов. Аппараты массой менее 0,15 кг государственной регистрации и учёту не подлежат[14]. Учёт ведёт Федеральное агентство воздушного транспорта[12].
Помимо учёта, эксплуатация связана с порядком использования воздушного пространства: полёты беспилотных судов требуют установленных разрешительных процедур, а надзорные органы публикуют памятки для внешних пилотов[15]. К аппаратам военного назначения гражданские процедуры не применяются, а их характеристики нередко официально не раскрываются[9][16].
Примеры
| Аппарат | Страна | Назначение | Примечание |
|---|---|---|---|
| Ла-17, Ла-17М | СССР | Воздушная мишень | Ла-17 с прямоточным двигателем РД-900, выпущено 847 машин; Ла-17М — с турбореактивным двигателем |
| Ту-143 «Рейс» | СССР | Разведка | Двигатель ТР3-117 на базе турбовального ТВ3-117; скорость 500—920 км/ч, дальность 250 км, выпущено около тысячи единиц |
| Ту-141 «Стриж» | СССР | Разведка | Короткоресурсный турбореактивный двигатель КР-17А |
| Ту-300 «Коршун» | Россия | Ударный, разведывательный | Создан в 1995 году в развитие туполевской линии беспилотных комплексов |
| С-70 «Охотник» | Россия | Тяжёлый ударный | Схема «летающее крыло»; характеристики предположительные, первое применение — 2023 год |
| «Герань-3» | Россия | Ударный | Развитие иранского Shahed-238, двигатель Telefly JT80, крейсерская скорость 500—550 км/ч, дальность до 2500 км[1][16] |
| «Дань-М» | Россия | Ударный | Создан на базе советской мишени М-6, скорость до 900 км/ч, дальность до 400 км |
| «Герань-5» | Россия | Ударный | По оценкам экспертов: скорость до 600 км/ч, дальность до 1000 км, боевая часть около 90 кг |
| «Паляница», «Пекло», UJ-25 Skyline | Украина | Ударные | Заявленные дальности 650—700 км, скорости до 800—900 км/ч |
| Bayraktar Kızılelma | Турция | Боевой | В ноябре 2025 года поразил реактивную воздушную мишень ракетой GÖKDOĞAN |
| Kratos XQ-58 Valkyrie | США | Боевой, демонстрационный | Летает с 2019 года, скорость 0,86 Маха, потолок 45 000 футов, дальность свыше 3000 морских миль |
| X-43A | США | Исследовательский | Демонстратор двигателя со сверхзвуковым горением, 9,6 Маха 16 ноября 2004 года |
Галерея
Примечания
|
Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ». Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ». |