История дронов: от воздушных шаров до FPV и современных БПЛА

0

У современного дрона не было одного изобретателя и единственного дня рождения. В его родословной сошлись сразу несколько линий: беспилотный полет, управление на расстоянии, автоматическое удержание курса, передача изображения и многороторная схема. Поэтому история дронов начинается не с маленького квадрокоптера с камерой — и даже не с самолета.

Она начинается с почти безумной идеи: отправить в небо машину без человека и заставить ее выполнить задачу. В XIX веке такую машину нес ветер. В начале XX века — примитивный автопилот. Позже появились радио, телекамера, спутниковая связь, GPS и микроскопические датчики. Лишь когда все эти технологии встретились, дрон стал таким, каким мы знаем его сегодня.

Коротко: первым предшественником дрона часто называют беспилотные воздушные шары 1849 года, первой важной демонстрацией дистанционного управления — лодку Николы Теслы 1898 года, а одним из ранних автоматических самолетов — Kettering Bug 1917 года. Но ни один из этих аппаратов в одиночку не был «первым современным дроном».

Почему у дрона нет одного дня рождения

Словом «дрон» сегодня называют слишком разные машины: игрушечный квадрокоптер, сельскохозяйственный аппарат, самолет-разведчик, гоночный FPV, морской робот и даже автоматическую наземную платформу. В авиации точнее говорить о беспилотном летательном аппарате — БПЛА, то есть о воздушном судне без пилота на борту.

При этом отсутствие пилота в кабине не означает отсутствие человека вообще. Один аппарат летит по заранее записанной программе, другой ведет оператор, третий сочетает ручное управление с автопилотом. Международная организация гражданской авиации разделяет сам беспилотный аппарат и всю беспилотную авиационную систему: в нее входят наземная станция, канал управления и другие необходимые элементы. Именно поэтому современный дрон правильнее представлять не отдельной машиной, а связкой «аппарат — связь — оператор — программное обеспечение».

Чтобы такая связка возникла, человечеству пришлось по отдельности решить пять задач:

  • поднять аппарат без экипажа в воздух;
  • научиться управлять им на расстоянии;
  • стабилизировать полет автоматически;
  • получать с борта изображение и данные;
  • сделать электронику, двигатели и источник питания достаточно легкими.

Поэтому вопрос «кто изобрел дрон?» похож на вопрос «кто изобрел компьютер?». Можно назвать десятки имен, но современная машина появилась благодаря их последовательной работе.

1849 год: воздушные шары над Венецией

Летом 1849 года австрийские войска, осаждавшие восставшую Венецию, попытались отправить к городу беспилотные воздушные шары с взрывными зарядами и часовыми механизмами. Часть шаров запускали с суши, часть — с корабля. План выглядел эффектно на бумаге и почти не поддавался контролю в реальности: ветер мог изменить направление, унести шар в сторону или вернуть его к тем, кто его запустил.

Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики называет этот эпизод важным шагом в истории воздушной войны. Но считать такие шары полноценными дронами можно только с большой оговоркой. У них не было ни двигателя, ни канала связи, ни возможности скорректировать путь. Это не первый БПЛА в современном смысле, а ранний предок самой идеи: аппарат выполняет опасную задачу без человека на борту.

1898 год: Никола Тесла показывает дистанционное управление

Настоящий технологический поворот произошел спустя полвека — не в небе, а на воде. В 1898 году Никола Тесла продемонстрировал в нью-йоркском Мэдисон-сквер-гарден небольшую лодку, которая принимала команды по радио. Изобретатель мог менять ее курс, запускать двигатель и включать огни.

Публика не сразу поверила в происходящее. Одни подозревали фокус, другие — спрятанное внутри животное. Но перед зрителями находился один из первых убедительных примеров машины, которой человек управлял без проводов. Музей Николы Теслы называет этот аппарат пионерской системой беспроводного управления, а патент Теслы № 613809 описывал управление механизмами движущихся судов и транспортных средств на расстоянии.

Лодка не летала, однако дала будущим дронам главный принцип: пилоту необязательно находиться внутри машины. Между человеком и аппаратом может быть радиоканал.

Никола Тесла в лаборатории в Колорадо-Спрингс, 1899 год
Никола Тесла в лаборатории в Колорадо-Спрингс, около 1899 года. Снимок выполнен методом двойной экспозиции: разряды и самого изобретателя фотографировали отдельно. Фото: Dickenson V. Alley; реставрация Bammesk / Wellcome Collection / Wikimedia Commons, CC BY 4.0.

1907 год: предок квадрокоптера был размером с комнату

Современный квадрокоптер кажется очевидной конструкцией: четыре винта, четыре двигателя, электронный контроллер. В начале XX века ничего очевидного в ней не было.

В 1907 году братья Луи и Жак Бреге вместе с физиологом Шарлем Рише построили Gyroplane No. 1 — громоздкую крестообразную машину с четырьмя группами несущих винтов. Аппарат поднимал пилота над землей, но оставался неустойчивым, а во время опытов его удерживали помощники. Это был пилотируемый эксперимент, а не беспилотник. И все же в нем впервые отчетливо виден механический предок многороторных аппаратов.

Проблема заключалась не только в двигателях. Человек физически не способен сотни раз в секунду подстраивать тягу каждого винта, чтобы маленькая машина сохраняла равновесие. Настоящий квадрокоптер должен был дождаться быстрых датчиков и компьютера, который непрерывно делает это за пилота.

Модель четырехроторного Gyroplane Breguet-Richet 1907 года
Модель четырехроторного Gyroplane Breguet-Richet 1907 года из коллекции парижского Музея искусств и ремесел. Фото: PHGCOM / Conservatoire national des Arts et Métiers / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Первая мировая: самолет с заранее заданным маршрутом

Радиоуправление решало одну задачу, но оставляло другую: что делать, если связь с аппаратом невозможна или ненадежна? Ответ искали в автоматике.

В 1917 году американский изобретатель Чарльз Кеттеринг участвовал в создании аппарата, получившего прозвище Bug — «Жук». Он выглядел как маленький деревянный самолет, стартовал с тележки по направляющей и не управлялся оператором в реальном времени. Перед запуском механики задавали дальность. В полете простая система стабилизировала машину, а после расчетного числа оборотов двигателя механизм выключал мотор и освобождал крылья.

По данным Национального музея ВВС США, до перемирия успели построить менее 50 таких аппаратов, и в бою они не применялись. Kettering Bug был скорее автоматической воздушной торпедой, чем дистанционно пилотируемым дроном. Но он показал вторую линию развития: беспилотник может следовать заранее заданной логике без непрерывных команд с земли.

Kettering Aerial Torpedo Bug — ранний автоматический беспилотный самолет
Kettering Aerial Torpedo “Bug” — ранний автоматический самолет без пилота. Фото: U.S. Air Force / National Museum of the U.S. Air Force. Официальная карточка и оригинал высокого разрешения.

Queen Bee и рождение слова «дрон»

В межвоенные годы беспилотные аппараты нашли практичную и менее рискованную работу: стали летающими мишенями для обучения расчетов противовоздушной обороны.

В Великобритании на базе учебного самолета de Havilland Tiger Moth создали радиоуправляемую мишень DH.82B Queen Bee — «Пчелиную королеву». Ее можно было запускать с поплавков или с наземной установки и вести по радио, чтобы военные учились стрелять по настоящей движущейся цели.

С Queen Bee связывают и распространение английского слова drone, которое означает трутня — самца пчелы. Такая версия красиво объясняет переход от «королевы» к «трутню», и ее приводит Смитсоновский музей в истории ранних беспилотников. Однако это именно распространенная версия происхождения термина, а не бесспорно зафиксированный момент рождения слова.

Подготовка к запуску радиоуправляемой мишени de Havilland Queen Bee в 1941 году
Уинстон Черчилль наблюдает за подготовкой к запуску радиоуправляемой мишени de Havilland Queen Bee, 6 июня 1941 года. Фото: Capt. Horton, War Office Second World War Official Collection / Imperial War Museums / Wikimedia Commons, общественное достояние.

В США тем временем развивалось семейство Radioplane. Самолеты-мишени OQ-2A запускались с катапульты, управлялись с земли, а после задания спускались на парашюте. Музей ВВС США сообщает, что только в 1943 году были заключены контракты почти на тысячу OQ-2A. Беспилотник переставал быть единичным экспериментом и становился серийным изделием.

Холодная война: беспилотник становится разведчиком

После Второй мировой войны инженеры быстро поняли: если летающая мишень умеет держать курс и возвращаться, ей можно дать камеру и отправить туда, где пилотируемому самолету слишком опасно.

Так произошло с американским Ryan Firebee. Он начинал как реактивная мишень, а затем превратился в семейство разведывательных аппаратов AQM-34. Во время войны в Юго-Восточной Азии эти беспилотники фотографировали местность с разных высот, передавали телевизионное изображение, вели инфракрасную съемку и собирали радиоэлектронные данные. Их запускали с самолета DC-130, а после задания аппарат выпускал парашют; некоторые машины подхватывал вертолет еще в воздухе.

По данным Национального музея ВВС США, AQM-34 применялись в регионе с 1964 по 1975 год. Это был принципиальный сдвиг. Ранние автоматы просто летели к заданной точке; теперь беспилотник возвращал самое ценное — информацию.

Разведывательный беспилотник AQM-34L Firebee
Разведывательный AQM-34L Firebee по прозвищу Tom Cat. Фото: U.S. Air Force / National Museum of the U.S. Air Force. Официальная история и фотографии высокого разрешения.

Советская ветвь истории БПЛА: от Ла-17 до «Рейса»

В СССР беспилотную авиацию также развивали через летающие мишени и разведку. Одним из заметных ранних аппаратов стал Ла-17. Сначала он служил мишенью, а затем на его основе появились разведывательные модификации. Это повторяло общую логику эпохи: надежную беспилотную платформу сначала учили летать по заданной программе, а потом снабжали аппаратурой наблюдения.

В 1960-е годы появился дальний сверхзвуковой разведывательный комплекс Ту-123 «Ястреб». Позднее в ОКБ Туполева создали более компактные Ту-141 «Стриж» и Ту-143 «Рейс». Они стартовали с наземных установок, летели по программе, вели фото- или телевизионную разведку и возвращали оборудование после завершения маршрута. Это были не маленькие коптеры, а быстрые реактивные машины — наследники самолетной, а не вертолетной ветви беспилотной авиации.

Подробное техническое досье на Ту-143 публикует авиационная энциклопедия «Уголок неба». История этой машины хорошо показывает, почему слово «дрон» не равно слову «квадрокоптер»: большая часть истории БПЛА прошла под знаком крыла, реактивного двигателя и полета по программе.

Советский разведывательный беспилотник Ту-143 Рейс и пусковая установка
Разведывательный БПЛА Ту-143 «Рейс», пусковая установка СПУ-143 и подъемный кран. Фото: George Chernilevsky / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

1982 год: беспилотник входит в бой вместе с экраном оператора

Еще один поворотный момент произошел в 1982 году в долине Бекаа в Ливане. Израильские военные использовали аппараты Scout и Mastiff для разведки, наблюдения и обнаружения работы сирийской системы ПВО. Дроны помогали получать картину происходящего и вынуждали радиолокационные средства раскрывать себя.

Исторический разбор Air & Space Forces Magazine показывает, как беспилотники использовали для наблюдения за сирийской противовоздушной обороной и выявления работы ее средств. Новизна заключалась не только в самом полете без пилота. Беспилотник становился частью информационного контура: видел, передавал, позволял быстро принять решение и уточнить результат.

Именно этот принцип — ценность не корпуса, а данных в нужную минуту — затем определил развитие отрасли на десятилетия вперед.

Predator: дрон превращается в систему

В 1990-е годы беспилотная авиация получила спутниковую связь, более надежную навигацию и оптико-электронные камеры. Символом новой эпохи стал RQ-1 Predator.

Первый Predator поднялся в воздух в июле 1994 года, а уже в 1995-м аппараты направили в Европу для операций над Боснией. Длинное крыло позволяло часами находиться в воздухе, камера передавала видео, а спутниковый канал снимал прежнее ограничение прямой радиовидимостью.

Важно, что Predator изначально был не просто самолетом. Музей ВВС США описывает комплекс из нескольких аппаратов, наземной станции управления, спутникового терминала и большой команды. Позже вооруженные версии стерли прежнюю границу между разведкой и ударной задачей, но главный технологический перелом произошел раньше: оператор получил возможность долго наблюдать район почти в реальном времени, находясь далеко от него.

Беспилотный летательный аппарат RQ-1 Predator
RQ-1 Predator в экспозиции Национального музея ВВС США. Фото: Ken LaRock / U.S. Air Force. Официальная карточка и оригинал высокого разрешения.

Как дроны стали массовыми: революция в ладони

До начала XXI века беспилотник обычно оставался большой, дорогой и сложной системой. Массовый квадрокоптер возник не благодаря одному великому изобретению, а благодаря удешевлению сразу нескольких технологий.

  • MEMS-гироскопы и акселерометры научили аппарат мгновенно замечать крен и корректировать тягу.
  • Микропроцессоры превратили постоянную балансировку в работу полетного контроллера.
  • Бесколлекторные электродвигатели дали хорошее соотношение массы, мощности и ресурса.
  • Литий-полимерные аккумуляторы позволили хранить достаточно энергии в легком корпусе.
  • Спутниковая навигация, цифровые камеры и радиомодули сделали возможными удержание позиции, съемку и передачу видео.

Показательным рубежом стал Parrot AR.Drone, представленный на выставке CES в 2010 году. Квадрокоптер управлялся со смартфона по Wi-Fi и показывал видео с камеры. Он не был первым многороторным аппаратом, но убедительно превратил дрон из инструмента инженеров в потребительский гаджет.

В 2013 году DJI выпустила первый Phantom — собранный и готовый к полету квадрокоптер, который упростил вход в аэросъемку. Пользователю уже не требовалось проектировать раму, паять контроллер и настраивать каждый узел с нуля. Вскоре камера и стабилизированный подвес стали частью единого продукта.

Прототип потребительского квадрокоптера Parrot AR.Drone
Прототип Parrot AR.Drone, декабрь 2009 года. Серийную модель представили на CES в январе 2010-го. Фото: Nicolas Halftermeyer / Wikimedia Commons, CC BY 3.0.

После этого рынок разошелся во все стороны. Появились складные аппараты для путешествий, тяжелые промышленные платформы, сельскохозяйственные дроны, геодезические комплексы, коптеры для поиска людей и автономной инспекции объектов. Беспилотник перестал быть названием одной машины и превратился в целый класс техники.

Параллельно возникла новая профессия и новая культура управления. На Digital Report мы рассказывали, как пилотирование дронов входит в образовательные и спортивные программы, а также о разработке тактильной перчатки для операторов. Это логичное продолжение истории: интерфейс между человеком и машиной развивается не меньше, чем сам летательный аппарат.

Что изменили FPV-дроны

FPV расшифровывается как First Person View — «вид от первого лица». Камера на борту передает изображение в очки или на экран, и оператор видит пространство почти так, словно сидит внутри аппарата.

FPV — это не отдельная аэродинамическая схема. Таким способом можно управлять квадрокоптером, самолетом или другой радиоуправляемой платформой. Но именно компактные многороторные FPV-дроны стали особенно заметны благодаря сочетанию маневренности, доступных деталей и непосредственного контроля.

Классический потребительский коптер старается оградить владельца от ошибок: сам держит горизонт и высоту, тормозит, возвращается к точке старта. FPV-аппарат часто оставляет пилоту гораздо больше ручного контроля. Отсюда скорость реакции и свобода траектории — вместе с более высокими требованиями к навыку.

Еще одна современная ветвь использует оптоволоконную линию вместо обычного радиоканала: тонкий кабель разматывается во время полета и передает команды и изображение. Такая связь меньше зависит от радиопомех, но не делает аппарат «неуязвимым» и создает собственные ограничения. Рост спроса на волокно и его связь с выпуском FPV-систем Digital Report разбирал в материале о подорожании оптоволокна.

С точки зрения большой истории FPV замыкает круг. В 1898 году Тесла доказал, что машиной можно управлять на расстоянии. Спустя столетие оператор получил не только рычаги управления, но и «глаза» на борту.

От аппарата к названию: дрон, БПЛА, квадрокоптер и FPV — в чем разница

Термин Что означает Что важно помнить
Дрон Разговорное широкое название беспилотной или дистанционно управляемой машины. Слово используют не только для летательных аппаратов.
БПЛА Беспилотный летательный аппарат — воздушное судно без пилота на борту. Может управляться оператором, лететь по программе или сочетать оба режима.
Беспилотная авиационная система Сам аппарат вместе со станцией управления, связью и необходимым оборудованием. Это самый полный взгляд на современный комплекс.
Квадрокоптер Многороторный аппарат с четырьмя несущими винтами. Он может быть беспилотным, но слово описывает прежде всего конструкцию.
FPV Способ пилотирования по видео с бортовой камеры от первого лица. FPV бывает не только у квадрокоптеров.

Эта разница особенно важна в новостях. Например, дальний аппарат самолетного типа и маленький FPV-коптер относятся к БПЛА, но отличаются почти всем — конструкцией, способом запуска, задачами и логикой управления. Поэтому в публикациях о конкретных моделях, включая разбор беспилотника FP-1, название класса само по себе еще не объясняет, что именно увидели очевидцы.

Какие дроны бывают сегодня

Тип Сильная сторона Типичные задачи
Самолетного типа Дальность и продолжительность полета Картография, мониторинг протяженных объектов, разведка
Мультиротор Вертикальный взлет, зависание, точное маневрирование Съемка, инспекция, поиск, локальная доставка
Однороторный Эффективность крупного несущего винта и полезная нагрузка Промышленные и специальные работы
Гибридный VTOL Вертикальный взлет плюс экономичный полет на крыле Мониторинг больших территорий и маршрутов без взлетной полосы
FPV-платформа Непосредственное управление по бортовому видео Гонки, кинематографическая съемка, обучение и специальные задачи

 

Границы между типами становятся все менее жесткими. Самолет может взлетать вертикально, коптер — проходить часть маршрута автоматически, а оператор — передавать управление другому пункту. Важнейшие различия теперь скрываются не столько в силуэте аппарата, сколько в программном обеспечении, датчиках, связи и степени автономности.

Что будет дальше

Главная гонка в истории дронов постепенно перемещается из механики в программное обеспечение. Винт и крыло давно известны; труднее научить аппарат надежно видеть препятствия, понимать обстановку, безопасно действовать при потере связи и работать рядом с другими воздушными судами.

Гражданской авиации предстоит решить вопросы идентификации, маршрутизации и предотвращения столкновений. Промышленности — увеличить время полета и ресурс батарей. Разработчикам — найти границу между полезной автономностью и осмысленным человеческим контролем.

Но направление уже ясно. Дрон будущего — не обязательно более крупный или быстрый аппарат. Скорее это машина, которая лучше понимает задачу, точнее делится данными и требует от человека меньше рутинных действий. История, начавшаяся с шара, полностью зависимого от ветра, движется к аппарату, который способен оценивать среду вокруг себя.

Главные вопросы об истории дронов

Кто изобрел первый дрон?

Единственного изобретателя нет. Австрийские воздушные шары 1849 года показали идею полета без экипажа, Никола Тесла в 1898 году продемонстрировал беспроводное дистанционное управление, Kettering Bug в 1917 году — полет по заранее заданной программе, а позднейшие разработчики добавили видеоканал, навигацию и цифровую стабилизацию.

Какой аппарат можно назвать первым военным беспилотником?

Ответ зависит от определения. Беспилотные шары над Венецией были ранним предшественником. Kettering Bug стал одним из первых самолетных аппаратов с автоматическим управлением, но не успел принять участие в боевых действиях. Радиоуправляемые мишени Queen Bee и Radioplane уже выпускались серийно, а Firebee получил широкое разведывательное применение.

Почему беспилотники называют дронами?

Английское drone означает трутня. Распространенная версия связывает авиационный термин с британской радиоуправляемой мишенью Queen Bee — «Пчелиной королевой». Однако происхождение слова описывают по-разному, поэтому эту версию корректнее считать наиболее известной, а не окончательно доказанной.

Чем дрон отличается от квадрокоптера?

Дрон — широкое название беспилотной машины. Квадрокоптер — конкретная схема летательного аппарата с четырьмя винтами. Не каждый дрон является квадрокоптером: множество БПЛА построено по самолетной схеме. И наоборот, экспериментальный четырехроторный аппарат может быть пилотируемым.

Что такое FPV-дрон простыми словами?

Это аппарат с камерой, которая в реальном времени передает оператору вид от первого лица. Пилот смотрит в очки или на экран и управляет по изображению с борта. FPV описывает способ управления, а не обязательно форму дрона.

Может ли беспилотник лететь без оператора?

Да, многие аппараты способны выполнять маршрут по программе, автоматически удерживать позицию и возвращаться к точке старта. Но степень самостоятельности различается. Даже при автоматическом полете человек обычно задает задачу, контролирует систему и отвечает за ее применение.

Когда появились массовые дроны с камерой?

Поворотным периодом стало начало 2010-х. Parrot AR.Drone показал понятный потребительский квадрокоптер со смартфоном в роли пульта, а DJI Phantom сделал формат готового к полету аппарата особенно массовым. Доступные камеры, подвесы и мобильные приложения завершили переход дрона из лаборатории в повседневную технику.

Ключевые даты в истории дронов

Год Событие Что изменилось
1849 Беспилотные воздушные шары во время осады Венеции Ранняя идея воздушной машины без экипажа
1898 Никола Тесла показывает радиоуправляемую лодку Доказана практичность беспроводного дистанционного управления
1907 Испытания четырехроторного Gyroplane Breguet-Richet Появляется механический предок квадрокоптера
1917 Разработка Kettering Bug Самолет следует заранее заданной автоматической логике
1930-е Queen Bee и другие радиоуправляемые мишени Дистанционно управляемая авиация получает практическую роль
1943 Крупные заказы на Radioplane OQ-2A Беспилотные мишени становятся серийной техникой
1964–1975 Разведывательные полеты AQM-34 Firebee в Юго-Восточной Азии БПЛА массово собирают фото, видео и электронные данные
1982 Scout и Mastiff в операции в долине Бекаа Дрон включается в контур разведки и принятия решений
1994 Первый полет RQ-1 Predator Длительное наблюдение и управление через спутниковую связь
2010 Выход Parrot AR.Drone Квадрокоптер становится понятным потребительским гаджетом
2013 Появление DJI Phantom Готовый к полету дрон с камерой выходит на массовый рынок

Читайте также на Digital Report:

Digital Report
Share.

About Author

Digital-Report.ru — информационно-аналитический портал, который отслеживает изменения цифровой экономики. Мы описываем все технологические тренды, делаем обзоры устройств и технологических событий, которые влияют на жизнь людей.

Leave A Reply