Тема урока «Беспилотные воздушные суда. История развития беспилотного авиастроения» (8 класс)
Здравствуйте. Садитесь. Начинаем урок технологии.
В пьесе Александра Николаевича Островского «Гроза» главная героиня Катерина произносит знаменитый монолог. «Отчего люди не летают так, как птицы? Знаешь, мне иногда кажется, что я птица. Когда стоишь на горе, так тебя и тянет лететь. Вот так бы разбежалась, подняла руки и полетела….».
Мысль о полёте не покидала людей на протяжении всей истории человечества. Человеку очень хотелось летать. И он решил сделать себе крылья…Я думаю, что вы обратили внимание на эту инсталляцию. Посмотрите на ряд предметов расположенных в хронологической последовательности. Как выдумаете, что их объединяет?
Дети: они летят, это летательные аппараты, воздушные суда
Посмотрите внимательно, вот даже здесь, глядя на эти летательные аппараты вы видите, кто ими управляет? Где пилот? (пилота нет) Так как можно назвать все эти объекты?
Дети: Беспилотные летательные аппараты
Да, действительно на ленте времени мы увидели беспилотные воздушные суда с древности и до сегодняшнего дня. Вот так мы вышли с вами к теме сегодняшнего урока. Запишите ее в рабочие листы: «Беспилотные воздушные суда. История развития беспилотного авиастроения».
Хочу вручить вам, первые ваши заслуженные звезды за правильные ответы. В конце урока, та команда, которая соберет больше всех звезд, получит отличные оценки. И самые активные тоже оценим.
ПОКА ПИШУТ, НА ДОСКУ ПРИКРЕПИТЬ СЛОВА
Сегодня мы с вами будем говорить о беспилотных летательных аппаратах, это новое для нас понятие, поэтому, прежде всего, давайте дадим ему определение. Посмотрите на доску и попробуйте самостоятельно составить определение.
РАЗДАТЬ ЗВЕЗДОЧКИ ЗА ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ
Согласно Воздушному кодексу Российской Федерации, беспилотное воздушное судно (БПЛА) определяется как «воздушное судно, управляемое, контролируемое в полете пилотом, находящимся вне борта такого воздушного судна (внешний пилот)». Запишите в рабочие листы это определение.
Ответьте пожалуйста на вопрос. А какие вы вообще знаете летательные аппараты?
Дети: самолет, вертолет, дельтаплан, космический корабль, дирижабль и т.д.
Молодцы. Конечно, больше вы назвали современных летательных аппаратов. Но, давайте заглянем в историю и рассмотрим самые ранние попытки создания беспилотных летательных аппаратов.
А началось всё еще до нашей эры. Древнегреческий математик и изобретатель Архит Тарентский еще в 5 веке до н.э. спроектировал и изготовил первую летающую машину – деревянного голубя, который запускался в небо с помощью катапульты. Многие историки развития технологий считают, что так появился первый робот в истории.
Одно из самых впечатляющих изобретений великого Леонардо да Винчи – прообраз вертолёта. Аппарат, с большим винтом из накрахмаленного льняного полотна должен был летать, как бы ввинчиваясь в воздух. Впоследствии получил название автожира, что означает авто – сам, жирос – вращение, т.е. самовращающийся. Конструкция имела массу недостатков, поэтому вертолёт да Винчи остался лишь интересным и забавным прототипом.
Формально история беспилотников начинается в 1782 году, когда братья Этьен и Жозеф Монгольфье подняли в воздух шар, наполненный дымом. Шар продержался в воздухе около 10 минут, при этом он поднялся на высоту почти 300 метров и пролетел более километра. Второй запуск стал более зрелищный: к шару была прикреплена корзина, в которой поместились первые пассажиры беспилотника: баран, утка и петух. Полет длился 8 минут, шар пролетел около 4-х километров.
Воздушные шары, впоследствии названные дирижаблями, сыграли большую роль в истории авиации, но именно беспилотники стали настоящей находкой в военном деле. До XX века попытки создания беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) были преимущественно теоретическими, но они заложили основу для будущих достижений. И вот мы подошли с вами к первым беспилотным аппаратам современности.
СЛАЙД «Никола Тесла и его корабль»
Если говорить о первом беспилотном аппарате, который управлялся удаленно, то это был не летательный аппарат, а небольшой радиоуправляемый корабль. Его испытания прошли в 1898 году и провёл их Никола Тесла - американский инженер и физик, изобретатель в области радиотехники. Большинство идей, предложенных Тесла, получили дальнейшее развитие и привели к появлению беспилотников в их современном обличии. Так как же выглядят современные беспилотные летательные аппараты, каково их назначение. Давайте познакомимся с ними. Внимание на экран.
Вы посмотрели видеофрагмент. Скажите пожалуйста, какие функции выполняют беспилотники в данном видео, все ли они одинаковы по форме и размерам?
Дети: тушат, ищут потерявшихся людей, доставляют медицинские препараты, грузы, бывают очень маленькие по размеру и т.д.
Беспилотные летательные аппараты выполняют разную работу и устроены они по разному. Чтобы их различать беспилотники разделили на группы. В каждой группе свои признаки и особенности.
Итак, разделили БПЛА по назначению, конструкции, размеру. Сейчас вы будете выполнять первое задание, и работать в группах по три человека. В рабочих листах текст №1. Изучите его (у каждой группы он свой). Совместно проанализируйте текст, обсудите, можете делать пометки прямо в рабочих листах. 3-4 минуты на выполнение задания. А по окончание работы назовите
1) вы: какие виды беспилотников бывают по назначению
3) а вы: по размеру и лётным характеристикам
СОСТАВИТЬ РАССКАЗ О БЕСПИЛОТНИКАХ
СЛАЙД «ВОЕННЫЙ И ГРАЖДАНСКИЙ БПЛА»
А теперь давайте выполним следующее задание, попробуем классифицировать, т.е. определить к какой группе относится данный беспилотник. На экране два воздушных судна разного типа. Составьте небольшие рассказы о данных устройствах, назовите особенности именно вашей классификации, плюсы и минусы беспилотника.
На выполнения задания 3-4 минуты.
Молодцы. Я добавлю несколько слов. Harbin– китайский БПЛА самолетного типа, военного назначения, предназначен для выполнения разведывательных полётов и ведения боевых действий, обладает довольно большими габаритами, при своей длине в 9 метров, размах крыльев этого устройства составляет 21 метр, что дает возможность устройству совершать продолжительные полёты. Двигатель позволяет разгонять БПЛА до максимальной скорости полёта в 180 км\ч, может находиться в воздухе до 40 часов.
«Почта России» провела испытания нового беспилотного дрона-доставщика. В тестах был задействован летательный аппарат вертолетного типа SH-350 (Smartheli). Способен зависать в воздухе. Беспилотник имеет максимальный взлетный вес 350 кг и способен перевозить в грузовом отсеке до 100 кг. Продолжительность полета — до 5 часов.
А сейчас тест на закрепление данной темы. Вопросы у вас в рабочих листах, а ответ будет появляться на экране. Кто первый из трех команд даст правильный ответ, получает дополнительный балл в свою копилку. Итак, первое задание.
1. 1 задание. Выбери верный вариант ответа. Фамилия братьев, французских изобретателей теплового аэростата (воздушного шара) СЛАЙД
2. 2 задание. Выбери изображение, на котором представлен квадрокоптер СЛАЙД
3. 3 задание. Выбери верный вариант ответа. По российской классификации беспилотных летательных аппаратов, к какой категории относятся аппараты со взлетной массой от 100 до 300 кг? СЛАЙД
4. 4 задание. Возьмите конверты, их содержимое разложите на парте. Задание на соответствие. Слева будет название беспилотника, справа его технические характеристики. СЛАЙД
А сейчас у нас интерактив. Попробуем собрать модель беспилотника. Есть детали конструктора, есть инструкция. Каждая группа собирает свою часть. Потом соединим все части воедино. Время на сборку 6-7 минут.
Теоретически сегодня мы познакомились с беспилотными летательными аппаратами. В нашей школе есть кружок, который называется «Коптер», руководит им учитель технологии и ОБЗР Зайдуллин Маннур Мансурович. Он сегодня продемонстрирует нам полет настоящего беспилотника, который есть у нас в Точке роста.
Заинтересовались беспилотниками - добро пожаловать в кружок «Коптер». А в дальнейшем можно продолжить образование в Поволжском государственном колледже или в Самарском техникуме авиационного и промышленного машиностроения имени Д.И. Козлова. Специальность «Эксплуатация беспилотных авиационных систем», которую можно получить, направлена на подготовку специалистов, способных работать с беспилотными авиационными системами и эффективно управлять ими.
Где можно получить высшее образование в области конструирования беспилотных летательных аппаратов:
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва. В вузе есть образовательная программа «Авиастроение» с профилем «Цифровое проектирование и производство летательных аппаратов» и «Беспилотные летательные аппараты».
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ). В вузе есть профиль «Радиотехнические системы и устройства беспилотных летательных аппаратов».
Вы сегодня очень продуктивно поработали и заработали следующие оценки. Первая группа, количество звезд на борту вашего беспилотника составляет:
Молодцы! Вам заслуженные пятерки! Неплохо поработали остальные девочки!
Завершить урок хочется словами великого итальянца Леонардо да Винчи: « Крылья будут! Если их сделаю не я, вместо меня это сделает кто-нибудь другой». И он не ошибся! Всем спасибо за урок. До свидания.
ТЕКСТ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПО ОСОБЕННОСТЯМ КОНСТРУКЦИИ
МУЛЬТИКОПТЕРНЫЕ И МУЛЬТИРОТОРНЫЕ БПЛА
Наиболее распространенные типы беспилотников, которые используются как профессионалами, так и любителями. Если у БПЛА 3 ротора, т.е. двигателя с пропеллерами, то он называется- трикоптер, 4- квадрокоптер, 6- гексакоптер, 8-октокоптер, 12- додекакоптер. Преимущества: в полете держит горизонтальное положение относительно поверхности земли и может зависать, перемещаться влево, вправо, вперед, назад, вверх и вниз, а так же, поворачиваться вокруг своей оси. Недостатки: ограниченные время полета и грузоподъёмность, небольшая скорость. В настоящее время такие беспилотники способны летать всего 20 - 30 минут с минимальной полезной нагрузкой, такой как видеокамера.
Для полета, и создания подъемной силы они используют «крыло», как его используют обычные самолеты. Эти беспилотники не могут зависать на месте в воздухе. Преимущества: вместо этого они могут двигаться вперед по заданному курсу и до тех пор, пока позволяет их источник энергии. Самолетный БПЛА может совершать долгий полет на большие расстояния, а также обладает высокой скоростью относительно других беспилотников. Обычно они летают по запланированной программе: маршрут, цель полета, настройка датчиков. Недостатки: не так-то просто поднять в воздух беспилотник с неподвижным крылом - требуется специальная «взлетная полоса», или пусковая установка в виде катапульты. Чтобы благополучно посадить аппарат обратно на землю, также потребуется взлетно-посадочная полоса, парашют.
Однороторные дроны очень похожи по конструкции на настоящие вертолеты. Есть один большой ведущий винт плюс небольшой по размеру винт на хвосте, чтобы контролировать курс. Преимущества: они имеют более высокое время полета и могут даже приводиться в действие двигателями внутреннего сгорания. Эти машины из-за более сложной конструкции имеют высокую стоимость и эксплуатационные затраты.
Они оборудованы несколькими винтовыми механизмами для вертикального взлета-посадки, а также неподвижными крыльями для горизонтального движения. Такая комбинация поддерживает повышенную скорость, преодоление больших расстояний и продолжительное полетное время. Одним из примеров гибридных дронов являются конвертопланы.
Реактивные БПЛА (управляемые ракеты). Используются, в основном, как средства поражения наземных и воздушных целей. Преимущества: большая скорость, дальность и высота полета. Независимость от погодных условий. Недостатки: большие габариты и вес, высокая стоимость и сложность обслуживания, сложность управления.
Аэростаты взлетают за счет заполненного газом (гелий или водород) или нагретым воздухом баллона. В основном представляют собой непилотируемые дирижабли. Основное преимущество аэростатических беспилотников: остаются в воздухе длительное время (несколько дней или недель); обладают большой грузоподъёмностью; справляются с задачами длительного наблюдения, мониторинга и ретрансляции сигналов на обширных территориях; Недостатки: низкая маневренность, неспособность к быстрым перемещениям, уязвимость к погодным условиям. Помимо этого, БПЛА аэростатического типа обладают большими размерами и массой.
ТЕКСТ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ БПЛА ПО НАЗНАЧЕНИЮ
БПЛА применяются для решения широкого спектра гражданских задач: мониторинг, съёмка (получают качественные снимки) и картографирование местности в научных или иных целях, доставка почты и других грузов, оказание помощи в чрезвычайных ситуациях, поиск пропавших людей. В медицине беспилотники используются для доставки медикаментов и инструментов на места бедствий, а также для транспортировки органов для трансплантации. Это позволяет сократить время доставки и увеличить шансы на спасение жизни. БПЛА применяются в разных секторах экономики (сельском хозяйстве, строительстве, энергетике). Они могут осуществлять мониторинг и оценку состояния полей, урожайности, для полива или обработки химическими препаратами. В архитектуре и градостроительстве система с использованием дрона может автономно обследовать местность и формировать карты и модели местности. БПЛА малой размерности используют для хобби и в качестве игрушек. В городском хозяйстве при помощи БПЛА производится поиск несанкционированных свалок, выявление незаконной застройки, контроль качества дорожного покрытия, взятие проб воздуха и пр.; в фотоискусстве и кинематографе при помощи БПЛА осуществляется профессиональная фото- и видеосъемка;
БПЛА, используемые в военных целях, могут решать разведывательные задачи (скрытое видеонаблюдение за противником с воздуха), применяться для нанесения ударов по наземным и морским целям, перехвата воздушных целей, осуществлять постановку радиопомех, управление огнём и целеуказания, ретрансляции сообщений и данных, доставки грузов. Использование дронов позволяет уменьшить риск для жизни пилотов. БПЛА могут решать следующие задачи: авиаразведка (на сегодня это основное их предназначение); нанесение ударов по наземным и морским целям; постановка радиопомех; доставка грузов подразделениям.
В научной сфере беспилотники используются для сбора данных и исследований в области геологии, экологии, метеорологии (аэростаты например) и многих других областях. Беспилотные летательные аппараты играют важную роль в научных исследованиях. Они используются для изучения окружающей среды, мониторинга экосистем, исследования изменений климата, обнаружения и изучения диких животных и многого другого. Благодаря своей маневренности и способности летать в недоступных для человека местах, они предоставляют новые возможности для научных открытий и анализа данных. Исследование местности по научным программам в области археологии, геологии, биологии и других наук; космические исследования; экологический мониторинг; обнаружение пожаров; мониторинг таяния ледников.
ТЕКСТ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ БПЛА ПО ЛЁТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
(Взлетная масса. Время полета. Высота полета)
«Микро» - до 10 кг, время полёта ≈ 1 ч, высота до 1 км.
«Мини» - до 50 кг ≈ 3 ч, до 5 км.
В основном такие БПЛА могут нести полезную нагрузку в виде видео камеры, масса которой не более килограмма. Наиболее миниатюрные аппараты имеют размах крыла до полуметра и массу порядка 0,25 кг. Они предназначены для разведывательной деятельности, обнаружения небольших групп противника. БПЛА имеют возможность вертикального взлета и посадки, а также низкий уровень шума, они малозаметны. Продолжительность полета небольшая и составляет до 1 часа.
Средние («миди») – от 100 кг до 1000 кг ≈ 12 ч, до 10 км
БПЛА среднего класса – самый распространённый тип. Военное применение – тактическая разведка обстановки противника вблизи линии боевого соприкосновения, а в гражданской сфере – осмотр больших объектов (трубопроводов, линий электропередачи), создание картографических снимков, отслеживание явлений природы и др. Полезная нагрузка (грузы) БПЛА составляет от 20 до 50 килограмм.
Тяжёлые - свыше 1000 кг ≈ 24 ч, до 20 км
БПЛА тяжелого класса применяются для тактической разведки и бомбометания на скопления живой силы противника или легкобронированной техники противника, а также для целеуказания и наведения на поле боя. В гражданской сфере применяются для метеорологических, экологических и других исследований, требующих продолжительного пребывания в воздухе (аэростаты и дирижабли). Тяжелые БПЛА имеют размах крыла от 5 до 15 метров, благодаря чему могут находиться в воздухе до 24 часов. Передача данных реализована по радиоканалам и спутниковой связи.
Тема урока ___________________________________________________________________________________________________________________________________
Запишите определение ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Работа с текстом (текст №1). Изучите его (у каждой группы он свой). Совместно в группе проанализируйте текст, обсудите, можете делать пометки прямо в рабочих листах. 3-4 минуты на выполнение задания. Ответьте на вопрос, какие виды беспилотников бывают по назначению?
А теперь давайте выполним следующее задание, попробуем классифицировать, т.е. определить к какой группе относится данный беспилотник. На экране два воздушных судна разного типа. Составьте небольшие рассказы о данных устройствах, назовите особенности именно вашей классификации, плюсы и минусы беспилотника. На выполнение задания 3-4 минуты.
1 задание. Выбери верный вариант ответа. Фамилия братьев, французских изобретателей теплового аэростата (воздушного шара)
А) Братья Уилбер и Орвилл Райт
Б) Братья Якоб и Вильгельм Гримм
Г) Братья Этьен и Жозеф Монгольфье
2 задание. Выбери изображение, на котором представлен квадрокоптер
3 задание. Выбери верный вариант ответа. По российской классификации беспилотных летательных аппаратов, к какой категории относятся аппараты со взлетной массой от 100 до 300 кг?
4 задание. Возьмите конверты, их содержимое разложите на парте. Задание на соответствие. Слева будет фото беспилотника, справа его технические характеристики.
