БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ: БУДУЩЕЕ ФЕРМЕРСТВА УЖЕ СЕГОДНЯ

В последние годы в сельском хозяйстве наблюдается активное внедрение инновационных технологий, среди которых ключевое место занимает применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Эти устройства позволяют автоматизировать процессы мониторинга состояния посевов, точного внесения удобрений и защиты растений, значительно снижая трудозатраты и повышая производительность. Использование БПЛА способствует переходу к точному земледелию, что позволяет экономить ресурсы и уменьшать негативное воздействие на окружающую среду. В условиях растущих вызовов фермерский комплекс все больше ориентируется на цифровизацию и роботизацию, делая беспилотные технологии неотъемлемой частью современного сельхозпроизводства.

Что же такое БПЛА и какие они бывают? Беспилотный летательный аппарат (БПЛА), также называемый беспилотником или дроном, представляет собой летательное устройство, которое управляется дистанционно или работает в автоматическом режиме без экипажа на борту. БПЛА может иметь разную степень автономности — от полностью дистанционно управляемых до полностью автономных систем. Они используют различные типы конструкции — самолетные, вертолетные, мультикоптерные и аэростатические — в зависимости от задач и условий применения. Такие аппараты оснащаются современными датчиками, камерами, навигационными системами и программным обеспечением для сбора и анализа данных, что делает их незаменимым инструментом в точном земледелии и других сферах сельхозпроизводства. Подробнее о различных типах и разновидностях БПЛА:

1. Самолетный тип

Самолетные дроны обладают высокой дальностью и скоростью полета, за счет мощного электронного двигателя, что позволяет им выполнять задачи на больших территориях и продолжительное время. Они эффективны для мониторинга и аэрофотосъемки, обладают хорошей маневренностью и могут нести большую полезную нагрузку.

Рисунок 1. Самолетный тип БПЛА

К минусам относятся необходимость взлётно-посадочной полосы или катапульты, невозможность зависать на месте, а также высокая цена и сложность обслуживания по сравнению с другими моделями. Эти ограничения снижают универсальность в некоторых видах сельскохозяйственных работ. На рисунке 1 мы видим самолетный тип БПЛА и делаем вывод, что они оптимальны для длительных заданий с большим охватом, но менее удобны для точечных операций.

2. Вертолетный тип

Вертолетный тип беспилотного летательного аппарата (БПЛА) имеет один двигатель внутреннего сгорания. Вращающиеся лопасти, как у обычного вертолета, позволяющие аппарату вертикально взлетать и зависать в воздухе. Обязательно оснащается камерой, которая является ключевым элементом для выполнения разведывательных, мониторинговых и наблюдательных задач. Это позволяет получать видео высокой четкости  с возможностью передачи изображения в реальном времени на наземную станцию управления.

Рисунок 2. Вертолетный тип БПЛА

Вертолетный тип БПЛА обеспечивает высокую маневренность и возможность работать в ограниченных пространствах без необходимости взлетно-посадочной полосы. На рисунке 2 мы можем увидеть плюсы вертолетных БПЛА: способность зависать на месте, высокая грузоподъемность по сравнению с мультикоптерами, эффективное использование энергии, возможность вертикального взлета и посадки.  Минусы — меньшее время и скорость полета по сравнению с самолетными БПЛА, сложная механика и более высокая стоимость эксплуатации.

Вертолетный тип БПЛА обеспечивает высокую маневренность и возможность работать в ограниченных пространствах без необходимости взлетно-посадочной полосы. Их широко применяют для мониторинга, аэрофотосъемки, доставки грузов и сельскохозяйственных работ, особенно в труднодоступных местах.

3. Мультироторный БПЛА (мультикоптерный дрон)

Мультикоптеры — это беспилотные летательные аппараты, оснащенные несколькими роторами (обычно от 4 до 8), изготавливаются с электрическими двигателями и двигателями внутреннего сгорания. Они создают подъемную силу за счёт вращения лопастей с фиксированным углом, что позволяет аппарату вертикально взлетать, зависать и высоко маневрировать. Благодаря этому мультикоптеры не нуждаются в взлетно-посадочной полосе и способны работать в ограниченных пространствах.

Основные плюсы мультикоптеров — компактность, простота управления и высокая стабильность полёта. Максимальная скорость может достигать 100-110 км/ч, а радиус действия - до 7-12 км, что достаточно для всех сельскохозяйственных задач. Полезная нагрузка в среднем варьируется от 500 г до 2-3 кг, позволяя нести камеры, датчики, опрыскиватели и другие приборы. Более крупные модели способны поднимать грузы до 20-30 кг.

Рисунок 3. Мультироторный тип БПЛА

Мультикоптеры широко применяются в точечном опрыскивании, мониторинге посевов, аэрофотосъемке и анализе состояния растений благодаря точности и мобильности. Однако их главный недостаток — ограниченное время полета и сравнительно малая дальность, что требует частых подзарядок и ограничивает работу на больших площадях. Таким образом, на изображенном рисунке 3 мультикоптерный тип БПЛА это оптимальный выбор для оперативных и точечных операций в сельском хозяйстве, сочетая удобство эксплуатации с функциональной гибкостью.

Задачи БПЛА

БПЛА способны выполнять широкий спектр задач, которые помогают оптимизировать процессы управления и улучшить качество урожая. Основные задачи, которые выполняют дроны в сельском хозяйстве:

• мониторинг состояния растений;
• анализ почвы;
• картирование полей;
• оптимизация орошения;
• применение удобрений и пестицидов;
• мониторинг урожайности;
• идентификация вредителей;
• анализ роста растений;
• сбор данных для агрономических исследований.

Высококлассные камеры и сенсоры, установленными на дронах, позволяют осуществлять детальный осмотр полей на наличие болезней и вредоносных насекомых. Раннее обнаружение заболеваний помогает фермерам предпринимать своевременные меры до распространения инфекции на всю площадь. Такие аппараты могут выявлять изменения в окраске и текстуре листьев, а также анализировать распределение удобрений по участкам, определяя зоны с недостатком или избытком веществ, и автоматически вносить пестициды. БПЛА — это точное средство, которое обеспечивает контроль за состоянием сельхозкультур и предоставляет точные данные для дифференцированного внесения удобрений, что способствует повышению урожайности. Также, использование дронов для распыления жидких веществ увеличивает эффективность применения препаратов примерно на 30% благодаря маленьким каплям и вихревым потокам, равномерно распределяющим вещества по всем растениям

Также дроны позволяют проводить высотное обследование полей и оценивать урожайность. Оснащенные современными камерами и сенсорами, такие устройства способны мониторить большие площади и прогнозировать будущий урожай. Они используют лазерное сканирование, что особенно важно для анализа труднодоступных участков, позволяя получать информацию о рельефе даже в густо засаженных районах. Создание трехмерных моделей помогает фермерам лучше понять особенности местности и планировать использование ресурсов, а также визуализировать изменения ландшафта в виде 3Д-моделей.

Дроны выполняют не только роль "глаз" фермера с высоты, но и берут на себя конкретные сельскохозяйственные операции. В Краснодарском крае уже несколько сезонов используют беспилотники для посева риса. Эти аппараты разбрасывают семена прямо в чеки, заполненные водой, что исключает необходимость длительной подготовки полей путем осушения для заезда тракторов. Такой подход значительно сокращает затраты времени и ресурсов, одновременно увеличивая урожайность примерно на 15%. Благодаря этому нововведению процесс посева стал эффективнее и экологичнее.

Рисунок 4. Мультикоптерный БПЛА в зоне работы

В этом году крупнейший производитель риса в впервые провел экспериментальную антисорняковую обработку 500 га земли с использованием дронов. Обработка земли при помощи беспилотников позволяет работать даже ночью, в это время температура и влажность максимально щадящие для растений. Также специалисты отмечают высокую точность обработки и полное отсутствие авиационных происшествий.

Таким образом, мультикоптерные БПЛА значительно повышают качество и экономичность сельскохозяйственного производства, сокращают трудозатраты и уменьшают негативное воздействие на окружающую среду, обеспечивая точное и своевременное управление аграрными процессами.