Тенденции и лучшие практики в дизайне дронов

Тим Стивенс | 23 июня 2023 г.

По данным Fact.MR, в США рынок дронов вырос до 11,1 млрд долларов в 2022 году, а к 2032 году ожидается, что он вырастет до 82,9 млрд долларов. По прогнозам, в этом году во всем мире он достигнет 279 миллиардов долларов, что составляет 25 процентов совокупного годового темпа роста.

Этот поразительный успех стал возможен благодаря бурному росту использования дронов на нескольких фронтах. В промышленности дроны используются для обследования всего: от строительства до скота, причем исследовательские приложения расширяются по мере развития технологий и снижения затрат.

Между тем, использование дронов для развлечения со стороны потребителей движется по столь же восходящей траектории. Простые в управлении, карманные дроны с расширенными функциями автоматического слежения и захватом видео 4K становятся все более востребованными среди серьезных путешественников и любителей приключений.

Наконец, военные дроны продолжают становиться все более совершенными и специализированными, поскольку глобальные поля сражений требуют более совершенных решений. По данным Fact.MR, военные применения составляют примерно половину рынка дронов США. Коммерческое использование занимает 34,6 процента, а потребительские/гражданские дроны занимают оставшиеся 15,6 процента рынка.

По мере того, как эти разнообразные приложения дронов становятся все более зрелыми, модели и тенденции дизайна также растут и укрепляются. Давайте копнем глубже в этой теме.

Сначала небольшое пояснение терминов. Название «беспилотный летательный аппарат» или БПЛА — это формальный термин, который многие традиционно использовали и продолжают использовать для этого класса устройств. Однако, как подробно описано в выпуске журнала Drone Systems and Applications за 2022 год, этот термин создает некоторые проблемы.

Включение гендерного слова «беспилотный» является одним из ударов по нему, но альтернативные термины, такие как «неуправляемый» или «незанятый», создают другие нежелательные осложнения и последствия. Журнал утверждает, что термин «дрон» является не только наиболее широко используемым, но и наиболее точным, и именно этот термин мы будем использовать здесь повсюду.

Кроме того, хотя сегодня используется множество наземных и подводных дронов, большая часть разработок в индустрии дронов связана с воздушными судами, поэтому это будет нашим основным направлением деятельности.

Среди воздушных дронов есть три основные категории.

Самая простая и старая форма дронов, восходящая к дистанционно пилотируемым самолетам времен Первой мировой войны, — это дроны с неподвижным крылом. Эти дроны имеют форму, похожую на традиционные самолеты, что позволяет им летать на более высоких скоростях и на большие расстояния.

Однако дроны с неподвижным крылом, как правило, не способны зависать, ими сложнее управлять, и для безопасного взлета и приземления требуется значительное пространство.

Когда большинство людей думают о дроне, они представляют себе современный многороторный дрон, часто с четырьмя отдельными двигателями, вращающими четыре отдельных пропеллера.

Однако существуют и одновинтовые дроны, которые больше похожи на традиционный вертолет. Оба имеют вертикальный взлет и посадку или возможность вертикального взлета и посадки, что означает, что многие из них могут быть запущены непосредственно из рук оператора. Кроме того, передовое программное обеспечение для управления полетом этих дронов упрощает их пилотирование, а также обеспечивает стабильную платформу для точной съемки или сканирования.

Но этот тип полета требует более высоких энергетических затрат, что требует более короткого времени полета и меньшей полезной нагрузки, чем у дрона с неподвижным крылом.

Многороторные дроны могут поддерживать логистику и транспорт.

Гибридные дроны

Этот тип дрона предлагает многие преимущества обоих типов дронов. Гибридный дрон предлагает возможность вертикального взлета и посадки для легкого запуска, но может переходить от зависания, как у многороторного дрона, к горизонтальному полету с неподвижным крылом.

«Есть множество конкурирующих компаний, которые придумали, как заставить дрон с неподвижным крылом взлетать и приземляться вертикально, наклоняя профиль пропеллеров вверх или вниз во время взлета и посадки, а затем наклоняя их вперед для полета», — сказал доктор. Нам рассказал Доминик Шабо. Он ведущий научный сотрудник компанииdroneMetrics, занимающейся дистанционным зондированием и аналитикой, адъюнкт-профессор Трентского университета и главный редактор журнала Drone Systems and Applications.