Основные конструкции беспилотников  --  Классификация беспилотников

 

Самолёты (беспилотники с фиксированным крылом)

Достоинства

Высокая скорость полета

Высокая дальность полета

Недостатки

Старт с катапульты

Посадка на парашюте или с ВПП

Требуются навыки пилотирования

Статус

2016.08 По данным DroneDeploy, дроны с фиксированным крылом используются лишь в 6% случаев, проигрывая мультикоптерам.  

 

Мультикоптеры 

Коптеры различаются между собой числом пропеллеров - их может быть 2, 3, 4, 6, 8 и более. Наиболее массовыми являются на 2015-2019 годы квадракоптеры с 4 пропеллерами, но также встречаются, как правило более грузоподъемные, гекса- и октакоптеры. Есть, разумеется и экзотические двух- и трех-винтовые коптеры. 

Другое возможное опциональное конструктивное отличие мультикоптеров - складываемость конструкции. Выпускается несколько различных моделей коптеров, которые легко складываются для удобства переноски и так же легко готовятся к использованию. Примеры таких устройств: AheadX Transdrone A4, Китай; Ascent AeroSystems Sprite; Snap, Vantage Robotics и PowerEgg, PowerVision Robot, Китай. 

2016.02.18 В Китае представили концепт дрона-яйца 

Распространяется направление гоночных мультикоптеров. Рекорд на 2017.07 - 262,3 км/ч

2017.07.18 Коптер RacerX разгоняется свыше 262,3 км/ч #DRL 

 

Достоинства

Простота в использовании (не требует для взлета катапульты или ВПП)

Способность зависать в заданной точке

Не требует для посадки парашюта или ВПП

Недостатки

Малое время полета

Низкая скорость (с этим поспорят разработчики гоночных коптеров)

Упрощенное пилотирование, если сравнивать с аппаратами с фиксированным крылом

Пример трикоптера

YI Erida, YI Technology, Китай

трикоптер, углепластик, скорости до 120 км/ч, камера 4К

2016.08.31 Трикоптер YI Erida - углепластиковый корпус, 120 км/ч, 4К камера  

Пример двухвинтового коптера

Flybotix, Швейцария

два соосных пропеллера, вращающихся в противоположных направлениях, курс полета задается наклоном оси вращения. Защитный кожух в виде кольца. 

2019.07.21 Двухвинтовой коптер Flybotix пригодится на промышленных объектах. 

 

Вертолеты (БЛА вертолетного типа)

Достоинства

Не требует для взлета катапульты или ВПП

Энергоэффективность - лучше, чем у коптера за счет использования винта большего диаметра

Способность зависать в заданной точке

Не требует для посадки парашюта или ВПП

Недостатки 

Малое время полета

Низкая скорость полета

Сравнительно сложное пилотирование

Военные беспилотники вертолетного типа  

 

Вертикального взлета

Беспилотник, который взлетает "по-вертолетному" за счет двигателей с пропеллерами, установленными в горизонтальной плоскости, а затем перемещается "по-самолетному", за счет толкающего или тянущего винта, установленного в вертикальной плоскости. 

Этой схемой интересуются компании, ведущие разработки так называемых логистических беспилотников, например, Airbus и Local Motors. 

 

Высокой грузоподъемности

До недавнего времени, когда требовался беспилотник со сравнительно высокой грузоподъемностью, выбирать можно было между БЛА вертолетного типа и некоторыми самолетными моделями. В "десятые" годы XXI века стали появляться мультироторные модели со сравнимыми характеристиками. Часть машин - это военные аппараты, зачастую - это конвертопланы. Есть и гражданские модели. 

 

Конвертопланы

Беспилотник, который садится и взлетает "по вертолетному", за счет поворота его двигателей, а в полете движется как самолет с опорой на фиксированное крыло. Корпус беспилотника остается в горизонтальном положении. Как вариант, двигатели могут также оставаться в фиксированном положении, а направление тяги задает отклоние жалюзи.   

Достоинства

способность взлета как у коптера (не требует катапульты или ВПП)

способность полета по-самолетному

способность к зависанию в заданной точке

простота в использовании 

Особенности конструкции

двигатели БЛА поворачиваются в вертикальной плоскости либо жалюзи, отклоняющие воздушный поток в нужном направлении. Встречается использование кэнардов - объединенных в блоки канальных электровентиляторов. Поворачивая такие кэнарды, беспилотник может совершать вертикальный взлет, а затем двигаться "по-самолетному". Хвостовые кэнарды играют также роль рулей. 

Примеры:

- разрабатываемый DARPA ударный беспилотник LightingStrike, Aurora Flight Sciences. Планируется газотурбинный двигатель мощностью 3 МВт (4 тыс. л.с.), 24 канальных вентилятора - по 9 в каждом поворотном крыле и по 3 в поворотных носовых кэнардах. 4.5 тонны. Планируемые скорости - 740 км/ч, полезная нагрузка - около 1.8 тонн. Ожидаемое время постройки - 2018 год. 2016.04.22 Прототип дрона будущего Darpa становится на крыло. 1:5. 

- FireFLY6 PRO, BirdsEyeView Aerobotics, США. Радиус действия до 36 км. Платформа может нести различную полезную нагрузку. Вес беспилотника - порядка 4 кг. Непрерывный полет - до 40 минут от одного заряда батареи. Скорость - порядка 15-18 м/с. Анонсирован в сентябре 2016 года. 

 

Глайдеры (планеры) 

Это БЛА без двигателя или с двигателем, мощность которого недостаточна для обеспечения постоянного удержания машины в воздухе, но достаточна для корректировок курса БЛА с тем, чтобы обеспечить его приземление в точке с заданными координатами или, например, продолжительное нахождение машины в воздухе с использованием восходящих потоков. Могут не иметь двигателя, но использовать, например, рули курса и высоты, управляемые бортовым процессором, для достижения описанных выше целей. 

Как правило, предназначены для ведения разведки. Собранная информация передается по радио в пункт управления через самолет или дрон сопровождения или через спутник. 

Примеры: Cicada, TACAD, Pouncer

 

Тейлситтеры 

Беспилотник вертикального взлёта, который, оказавшись в воздухе, поворачивается горизонтально и летит, как дрон самолетного типа. Для посадки такой беспилотник вновь возвращается в вертикальное положение и приземляется на специальные "рёбра", отходящие от крыльев и хвоста, которые служат ему опорой. От конвертопланов такую конструкцию отличает отсутствие поворотных элементов. 

Достоинства

способность вертикального взлета как у коптера (не требует катапульты или ВПП)

способность полета по-самолетному с опорой на фиксированное крыло

способность к зависанию в заданной точке

энергоэффективность выше, чем у коптера

простота в использовании 

Особенности конструкции

для смены режима со "взлет-посадка" на "полёт" БЛА поворачивается в вертикальной плоскости 

 

Экзотические беспилотники

Беспилотники нетипичной конструкции, не являющиеся массовыми, необычные концепты беспилотников. Это, например: беспилотники с посадкой на воду; беспилотники с возможностью погружаться под воду и взлетать из под воды; беспилотники с возможностью приземления на вертикальную поверхность, способные на ней закрепляться и карабкаться по ней; орнитоптеры (махолеты) и т.п. К ним можно отнести также монокоптеры - коптеры с единственным пропеллером. А также БЛА с искуственными перьями, позволяющими им маневрировать схожим с птицами образом. 

 

Привязные беспилотники

Идея этой конструкции - убрать с беспилотника самую тяжелую его часть - батарею питания. При этом дрон подключается к наземному источнику питания - блоку питания, соединенному с сетью промышленного тока или к мощному аккумулятору. После чего такой показатель, как время непрерывного полета становится очень большим - часы, сутки, недели? Конечно, такой дрон, как правило, не летает взад-вперед, а остается на месте, над точкой, куда ведет его провод питания. Использовать подобные системы можно в двух основных целях - обеспечение наблюдения с помощью бортовой видеокамеры (камер) с возможностью обзора до 360 градусов. Или дрон может выполнять функции антенны, которая позволит вести сеанс связи даже в ситуациях, когда с земли этого бы сделать не получилось из-за кривизны поверхности нашей планеты. 
Примеры:  PARC, CyPhy, США ; Tether Eye, AeroVironment, США ; Z18 UF, Drone Volt, Франция - список далек от полноты. 

 

Складные беспилотники

Конструкция целого ряда существующих беспилотников позволяет их складывать для удобства переноски. Перед применением такие устройства раскладывают, подготавливая их запуску. Как правило, это не требует использования специальных навыков или применения инструментов. 

Примеры: Agras, DJI, Китай; AheadX Transdrone A4, Китай; Ascent AeroSystems Sprite; Mavic PRO, DJI, Китай; Pocket Drone, Odyssey Toys, США; PowerEgg, PowerVision Robot, Китай; Rotem, IAI, Израиль; Snap, Vantage Robotics; S6, Wingsland, Китай;  Yuneec Typhoon H и другие. 

 

Миниатюрные беспилотники

Такими можно считать БЛА с "размахом крыльев" до 10 см.

Примеры: Pocket Drone, Odyssey Toys; RoboBee, Гарвардский университет, США; Skeye Nano Drone, Skeeter. 

 

Модульные беспилотники

Беспилотники, которые могут собираться в различной конфигурации в зависимости от задачи из унифицированных модулей.

2017.01.07 В Amazon разработали модульный БЛА, способный перевозить практически любой груз. Оригинальность идеи в том, что БЛА формируется из унифицированных модулей-квадрокоптеров, их число в БЛА определяется грузом, который нужно перевезти. После доставки БЛА может быть переконфигурирован, вновь разобран на отдельные модули-квадрокоптеры.

 

С экзоскелетом

Экзоскелет беспилотника предназначен для того, чтобы принимать на себя нагрузку при возможных случайных соударениях. Такие соударения могут происходить при использовании БЛА в ограниченных пространствах, искусственных или естественных, например, в комнатах, залах, тоннелях, пещерах. 

Как правило, беспилотник снабжают защитной конструкцией в виде "кристаллической структуры" или "сферы", которая может крепится к шасси или раме беспилотника. Впрочем, защитная конструкция может сама играть роль рамы. Такая защита принимает на себя удары, защищая пропеллеры и другие элементы конструкции БЛА.