Дроны. Открытие мира небесных технологий - Коллектив авторов
SmartBird можно рассматривать как прототип будущих коммерческих дронов, способных имитировать движения птиц. Они уже показали себя полезными в решении различных разведывательных и диверсионных задач.
Энтомоптеры разделяются на две категории: имитаторы четырехкрылых и имитаторы двукрылых насекомых. Четырехкрылые аппараты, похожие на стрекоз и бабочек, способны выполнять сложные маневры и обладают большей гибкостью в управлении во время полета.
Примером такого энтомоптера является BionicOpter, разработанный компанией Festo. Этот аппарат имеет длину 44 сантиметра и размах крыльев 63 сантиметра. Крылья изготовлены из углеродного волокна и покрыты полиэфирной пленкой. Вес всего аппарата составляет примерно 175 граммов.
Управление полетом BionicOpter осуществляется через смартфон. ARM-микроконтроллер внутри беспилотника обеспечивает стабилизацию полета. BionicOpter имеет один основной электродвигатель и восемь сервоприводов. Аппарат также оснащен датчиками для предотвращения столкновений с препятствиями. Питание аппарата осуществляется с помощью двухсекционного литий-полимерного аккумулятора емкостью 7,4 Вт.
Конструкция BionicOpter обеспечивает широкий диапазон маневрирования. Каждое крыло, помимо маховых движений, может вращаться вокруг своей оси и перемещаться по горизонтальной траектории. Хвостовая часть энтомоптера также очень гибкая, что позволяет изменять положение центра тяжести при полете. Благодаря этим уникальным возможностям управления аппарат способен зависать в воздухе и перемещаться в любом направлении.
В отношении разработки беспилотников, имитирующих двукрылых насекомых, основные работы ведутся в области микроминиатюризации аппаратов. В дальнейшем предполагается значительное развитие технологий в сфере сверхлегких материалов, источников питания, наноэлектроники и интеллектуального управления, что позволит создавать микроминиатюрные дроны, приближенные к живым существам по функциональности и размеру. В конечном итоге, возможно, появятся новые концепции управления целыми коллективами микророботов, которые будут обладать сложными функциями: коллективное выживание, многовариантное решение задач, незаметность передвижений, а также выполнение массированных и продолжительных миссий.
Примером микроскопического энтомоптера является Mobee, разработанный в США. Он создан с использованием интегральной многослойной технологии. Базовой структурой аппарата является тонкая углепластиковая пластина, на которой с помощью лазерной обработки создаются все необходимые вырезы. Затем на пластину наносятся многочисленные металлические и неметаллические слои, состоящие из электронных и микроэлектромеханических компонентов, в состав которых входят сенсоры, радиотехнические устройства и актуаторы для движения крыльев.
Аэростатические беспилотники – это специальный класс беcпилотных летательных аппаратов, которые поднимаются в воздух благодаря архимедовой силе, действующей на баллон, наполненный гелием. Основными представителями этого класса являются беспилотные дирижабли.
Дирижабль – это летательный аппарат, состоящий из аэростата и винта с электрическим двигателем или двигателем внутреннего сгорания, а также системы управления ориентацией, позволяющей дирижаблю двигаться в любом направлении вне зависимости от воздушных потоков.
Одним из основных преимуществ дирижаблей является большая грузоподъемность. Дирижабли также используются для осуществления длительных полетов без посадки. Они отличаются высокой надежностью и более безопасны в сравнении с самолетами и вертолетами. Даже при серьезных катастрофах дирижабли показали высокий процент выживаемости людей на борту. Дирижабли также расходуют малое количество топлива и, следовательно, более экономически выгодны при перевозке грузов. Внутренние помещения дирижаблей могут быть очень просторными, и они могут находиться в воздухе длительное время. Для взлета и посадки дирижаблю не требуется взлетно-посадочная полоса, но требуется пристань. Кроме того, они могут оставаться неподвижными в воздухе, если нет сильного ветра.
В современных реалиях беспилотные дирижабли чаще всего используются для рекламы и видеонаблюдения. В последние годы их все чаще заказывают телекоммуникационные компании, чтобы использовать в качестве ретрансляторов сигналов. Также существуют проекты по созданию дирижаблей с очень большой грузоподъемностью – от 200 до 500 тонн. Помимо этого, привлекательными являются новые концепции дирижаблей с нетрадиционной формой оболочки и способами перемещения в воздухе.
Российские разработчики и ученые планирует в ближайшем будущем выпускать беспилотные дирижабли линзообразной формы. Они будут иметь диаметр от 22 до 200 метров и смогут перевозить несколько сотен тонн груза. На данный момент существуют только демонстративные модели таких дирижаблей. Один из примеров такой модели – «ДП-27» «Анюта». Ее форма напоминает диск и обеспечивает устойчивость к поперечному ветру, простоту управления и высокую маневренность. Благодаря четырем двигателям мощностью в двадцать пять лошадиных сил аппарат может развивать скорость до 80 километров в час, а бак емкостью в сорок литров обеспечивает дирижаблю полет на расстояние до 300 километров.
БПЛА также различаются по весу и размеру, и в зависимости от этих характеристик они могут использоваться для разных целей и задач:
Микродроны: это самые маленькие дроны, которые обычно имеют вес не более 50 граммов и размером в диагонали до 100 миллиметров. Они легкие, компактные и маневренные, что делает их идеальными для использования внутри помещений или в ограниченных пространствах. Микродроны в основном используются для развлечения. Маленький размер делает их прекрасной игрушкой для детей.
Мини-дроны: это небольшие дроны, которые обычно имеют вес до 500 граммов и размеры до 250 миллиметров. Они более устойчивы и по сравнению с микродронами зачастую оснащены небольшой камерой для фото– и видеосъемки. К сожалению, из-за маленьких размеров камеры снимки, скорее всего, будут плохого качества. Иногда мини-дроны используют для принятия участия в гоночных соревнованиях по управлению дронами.
Средние дроны: это дроны с весом до одного килограмма и размерами до 550 миллиметров в диагонали. Они обладают большей грузоподъемностью и дальностью полета, что позволяет им выполнять более сложные задачи, такие как длительные мониторинговые миссии, аэрофотосъемка и научные исследования.
Тяжелые дроны: это самые крупные и тяжелые дроны с диагональю от 550 миллиметров, и вес они могут иметь от 2,5 килограмма. Тяжелые дроны зачастую используются в военных и промышленных целях, таких как разведка, грузоперевозки, строительство и транспортировка. Тяжелые беспилотники обладают высокой грузоподъемностью и могут выполнять сложные задачи в различных условиях, но из-за своего размера не отличаются хорошей маневренностью.
Различные системы навигации и управления
Дроны стали неотъемлемой частью современной индустрии инновационных технологий и быстро находят применение в коммерческих, сельскохозяйственных и развлекательных сферах деятельности. Однако ключевым фактором успешности любого беспилотного аппарата является система навигации.
Различные системы навигации и управления дронами играют важную роль в обеспечении безопасности и эффективности полетов. Существует несколько передовых технологий, которые используются для навигации и управления дронами.
Датчики играют ключевую роль в беспилотных системах, обеспечивая им точность навигации, предотвращение столкновений с препятствиями и соблюдение правил полета. Эти датчики предоставляют дронам различные данные, позволяющие им получать точное представление о ситуации вокруг.
Одна из основных функций датчиков заключается в предоставлении дронам информации о таких параметрах, как высота, скорость, ускорение, а также местоположение других воздушных судов. С помощью продвинутых алгоритмов
