Беспилотники. Начало: как появились дроны

RP-4 перед полетом: проверка блока дистанционного управления. Фото: Righter Family Archives, ctie.monash.edu

Вертолет XV века На самом деле, нечто похожее на современный коптер придумал не кто иной, как Леонардо да Винчи. Давно, еще в конце 1480-х годов. Как раз тогда «титан эпохи Возрождения» трудился военным инженером на службе у миланского герцога Лодовико Сфорца. Изображение устройства, которое называют вертолетом да Винчи или «воздушным винтом», дошло до наших дней и хранится в Институте Франции в Париже. Это было одно из изобретений да Винчи, опередивших свое время, наряду с парашютом и дельтапланом. Эскиз вертолета выполнен пером и тушью. В его основе – ​спиральный ротор, основанный на идее водяного винта, который называют архимедовым (изобретение механизма, использовавшегося для передачи воды из низколежащих водоемов в оросительные каналы, приписывают Архимеду). Только вместо водяной струи он, по задумке, должен был приводить в движение струю воздушную. Винт установлен на вертикальном стержне, а тот, в свою очередь, на круглой пластине. Правда, «вертолет» по задумке Леонардо не был беспилотным, в нем должны были размещаться люди, которые вращали бы винт, сделанный из парусины. Но в самом общем плане «коптер» да Винчи похож на современные коптеры, если представить, что у них нет двигателя. А вот нынешние вертолеты больше напоминают… китайские игрушки, датируемые примерно 320 годами до нашей эры. Их так и называют – ​бамбуковые вертолеты / стрекозы или китайские волчки. Они были устроены по принципу обычных детских вертушек и представляли собой палочку с перьями на конце. Ее быстро вращали между руками, а затем запускали в небо. Впрочем, принцип полета был таким же, как и у «винта» да Винчи, – ​воздушные потоки. В начале февраля 2022 года американские инженеры создали квадрокоптер, который поднимается в воздух при помощи архимедовых винтов. В основу устройства взят вертолет да Винчи. Правда, в отличие от старинного прототипа, он оснащен не одним вращающимся движителем, а двумя. Ведь на самом деле «дрон» «универсального человека» не смог бы стабильно летать - в нем не было механизма, который бы компенсировал крутящий момент, воздействующий на корпус. У большинства вертолетов (кроме камовских соосников) его, кстати, компенсирует рулевой винт, а у квадрокоптеров - подъемные винты, первая пара которых вращается в одном направлении, а вторая - в другом. «Коптер» инженеров из США, впрочем, тоже летает не очень стабильно - все-таки архимедов винт проигрывает китайскому варианту. Аэростаты, торпеды, корабли А вообще предками дронов, по сути, можно считать любые аппараты, которые когда-либо запускались в небо без помощи человека. Например, беспилотные аэростаты – ​воздушные шары, «заряженные» бомбами, которые австрийцы планировали сбросить на итальянские позиции в Венеции летом 1849 года во время австро-итальянской войны за освобождение «главного сада Европы». У подобных «беспилотников» был один недостаток – ​они были управляемы… только ветром. Так что первая попытка их применения с треском провалилась: настроение Стрибога изменилось, и шары полетели совсем не туда, куда хотелось австрийцам – ​благо не попали в них самих. Ведь бомбы цеплялись к аэростатам при помощи магнитов, и в расчетное время взрывчатый заряд падал на землю. Следующие попытки запуска «беспилотников» к противнику тоже не вызвали особого ажиотажа, так как причинили довольно слабый урон. По­этому о них все забыли. Лишь в 1892 году о подобных идеях вспомнили в компании «Электрические торпеды Симса–Эдисона». Разработчики явили миру противокорабельную торпеду, управляемую через провод. А через шесть лет, 1898 году, на «беспилотной» арене появился не кто иной, как Никола Тесла. Правда, вовсе не в связи с войной, а с миром, и не с торпедами, а с кораблем. Хоть и очень маленьким. Беспилотный корабль Николы Теслы. Фото: United States Patent And Trademark Office, patft.uspto.gov Именно Теслу можно считать идейным отцом дронов. Ведь его детище уже было полноценным беспилотником, управляемым при помощи радиоволн (кстати, именно изобретение радио и открытие электричества стало главным толчком к развитию дистанционно управляемых машин). И уже через год, в 1899-м, в американском Мэдисон-Сквер-Гарден Тесла представил публике свое творение – ​миниатюрное радиоуправляемое судно. Так «человек, создавший XX век», разработал концепцию боевых дронов, которые должны были установить «стабильный мир среди народов» из-за угрозы применения «неограниченной разрушительной силы», как было написано в патенте на изобретение. Впрочем, зрителей, как обычно, заинтересовало в первую очередь лишь боевое применение подобной лодки. Война в кубе Так и случилось – ​развитие беспилотников продолжилось только во время военных действий, а именно – ​в Первую мировую. Все страны, участвовавшие в ней, наперебой разрабатывали «беспилотку». Например, Германия, которая в 1915 году представила технологию для флота от компании Siemens & Halske – ​проводные планеры. В течение следующих трех лет разработчики произвели более сотни подобных машин, дистанционно управляемых по проводам. Их можно было запускать как с земли, так и с дирижаблей, и оснастить грузом из торпед или бомб общим весом до одной тонны. Эти наработки позже легли в основу радиоуправляемого бомбардировщика с романтичным названием «Летучая мышь». Романтичное у него, впрочем, только имя – ​радиус поражения «мыши» для того времени был немаленьким: 200 км, а полезная нагрузка – ​до 150 кг. Управлять беспилотником можно было с земли. Ту-2, он же «Летучая мышь». aviarf.ru Одновременно с этим боевые дроны разрабатывали и в США. Примеры – ​«автоматический аэроплан Хьюитта-Сперри» и «Жук» Кеттеринга, он же «Орел Свободы» – ​воздушная торпеда, одна из предшественниц современных крылатых ракет. Несмотря на все успехи, в Первую мировую войну беспилотники были, скорее, диковинкой, чем реальной боевой единицей – ​никакой ощутимой роли в сражениях они не сыграли. Разве что немецкий беспилотный катер, начиненный взрывчаткой, в 1917 году утопил английский монитор «Эребус». Но и такие первые попытки заложили уверенную основу для будущего. А оно, надо сказать, надвигалось уверенными шагами – ​этому способствовало стремительное развитие радио и авиации. В 1924 году в небо поднялся гидросамолет Curtiss F‑5L, который выполнил свой полет полностью автономно: он включал в себя не только взлет, но и маневрирование, и посадку на воду. А в 1936 году капитан третьего ранга ВМФ США Делмар Фарни, сам того не зная, ввел в оборот термин «дрон» (от английского drone – ​«гудеть», «жужжать»), упомянув его в своем военном отчете. Будущая Мэрилин Монро. Фото: David Conover, wikimedia.org Одной из фирм, с которой ВМФ США заключили контракт на разработку внушительного числа БПЛА, стала компания RadioplaneOQ-2. А одной из сотрудниц этой фирмы — Норма Джин Догерти: будущий секс-символ XX века, Мэрилин Монро. Сохранилась даже фотография, где совсем еще юная и мало узнаваемая Норма позирует с деталями беспилотников. Советский Союз, кстати, тоже не отставал – ​в 1930–1940-х годах в НИИ кораблестроения и вооружения ВМФ Ленинграда создавали «планер специального назначения» ПСН‑1 и ПСН‑2. Он мог нести одну торпеду и садиться на воду, а наводился на цель при помощи инфракрасного луча. В 1930-х были созданы и радиоуправляемые безэкипажные версии торпедных катеров Г‑5. В 1937 году на учениях в Финском заливе они даже учебно «утопили» пару линкоров Балтфлота. Правда, управляли ими с самолетов – ​возможно, поэтому в Великой Отечественной, где советский флот не контролировал небо, такие дроны и не применялись. Дальше – ​в смысле, во время Второй мировой войны – ​больше. Разработкой БПЛА занимались все. Именно тогда Германия создала свои знаменитые крылатые ракеты «Фау‑1» (и баллистическую ракету «Фау‑2», хотя это уже и не совсем дрон). А в США вовсю изготавливали одноразовые беспилотники – ​«авиационные торпеды», и самолет без пилота – ​Interstate TDR‑1, способный нести торпеду или большую бомбу, а потом еще, и еще… Немецкая «Фау-1». life-theory.ru Во время холодной войны гонка беспилотников только нарастала. В Америке разрабатывали свои (например, F6F‑5K или Ryan Model 147A Fire Fly и его собрата Ryan Model 147B Lightning Bug), у нас – ​свои (например, Ла‑17Р, Ту‑123 «Ястреб», Ту‑141 «Стриж» и Ту‑143 «Рейс»). Причем здесь Гелиополь? В этом вымышленном городе будущего, сочетающего высокие технологии и квазифеодальные порядки, происходит действие романа с одноименным названием немецкого писателя Эрнста Юнгера. Книга вышла в 1949 году – ​тогда же и зародилась идея спутниковой навигации типа GPS, описанная в романе. Реальную систему глобального позиционирования разработали в 1970-е годы в США. Это, а еще развитие связи, стало толчком для выведения БПЛА на новый виток популярности. Впрочем, в первую очередь беспилотники опять использовались на войне (в Персидском заливе), а не в мирных целях. Во время знаменитой «Бури в пустыне» дроны участников совершили 522 вылета, общей длиной в 1641 час. Военные Ирака тогда сдавались в плен роботам: завидев в небе беспилотник, они начинали размахивать белым флагом, чтобы избежать арт­обстрела. Но как же из всех этих «адских» машин появились безобидные крошечные дроны, при помощи которых мы сегодня фотографируем лес или устраиваем красочные шоу? Принцип работы боевых беспилотных самолетов просто перенесли на вертолеты с несколько измененной схемой размещения винтов и сделали их миниатюрными (кстати, радиоуправляемые коптеры пытались изготавливать еще при СССР, но без особых успехов). Почему нельзя было сделать это раньше? В буквальном смысле взлет крошечных, по сравнению с вертолетами, дронов начался лишь с развитием компактных и энергоемких аккумуляторов (например, литий-ионных). А те, в свою очередь, стали возможны благодаря серьезному прогрессу в мобильной электронике. Это произошло уже в 2000-е годы. Тогда же появились и малогабаритные вентильные электродвигатели – ​до этого электрические моторы можно было применять разве что в миксерах и в бритвах. Ну еще в автомобилях и насосных системах. Но поднять хоть сколько-нибудь значимый вес им было не под силу. Современные малогабаритные электрические двигатели появились благодаря изобретению сверхмощных магнитов. Вот тогда-то беспилотники стали не только военными, но и «гражданскими». Их начали использовать и в научных целях, и в промышленных, и в развлекательных. Так что по меркам вечности дрон, который вы запускаете в небо, – ​дитя, его истории нет и 20 лет. Но это дитя, стоящее на плечах гигантов.