Rozwój w dziedzinie małych dronów z pionowym startem

Spisu treści:

Rozwój w dziedzinie małych dronów z pionowym startem
Rozwój w dziedzinie małych dronów z pionowym startem

Wideo: Rozwój w dziedzinie małych dronów z pionowym startem

Wideo: Rozwój w dziedzinie małych dronów z pionowym startem
Wideo: "Unconventional Ship Building" - British Weird-Ship Campaign Episode 1 (DESIGN PHASE) 2024, Kwiecień
Anonim
Obraz
Obraz

Scout firmy Datron / Aeryon Labs zyskał rozgłos z powodu wykorzystywania przez libijskich rebeliantów do całodobowego nadzoru

Napoleon powiedział, że każdy żołnierz nosi w plecaku pałeczkę marszałkowską. W niedalekiej przyszłości co najmniej jeden żołnierz w każdym plutonie może nosić w swoim plecaku mały samolot, który może wystartować i wylądować pionowo, zapewniając obraz zza pobliskiego wzgórza, a nawet więcej, wiele więcej

Znany ze swoich osiągnięć technologicznych, Darpa Advanced Research and Development (ADR) stosuje „masowy outsourcing”, aby udostępnić dyskretnego drona rozpoznawczego szerokiemu gronu „społeczności poza tradycyjnym procesem zamówień DOD”.

W maju 2011 r. Darpa, współpracując z Centrum Systemów Kosmicznych i Morskich Marynarki Wojennej Atlantyku (SSC-Atlantic), ogłosił program konkursowy na bezzałogowy statek powietrzny UAVForge. Zadanie polegało na stworzeniu „intuicyjnego, przewożącego plecak UAV (bezzałogowego statku powietrznego), który mógłby spokojnie wlatywać i wylatywać z krytycznej przestrzeni w celu prowadzenia stałego nadzoru przez okres do trzech godzin”.

ARPA od około roku organizuje otwarte wydarzenie UAVForge. Główna idea: zbudowanie praktycznego demonstratora mini-UAV, nadającego się do transportu przez jedną osobę i zdolnego do mniej lub bardziej samodzielnego wykonywania prostych zadań. Kluczową cechą jest wykorzystanie modnego „crowdsourcingu”, kiedy duża grupa osób, które wyraziły chęć wzięcia udziału w projekcie, jest bezpośrednio zaangażowana w ewaluację pomysłów i kształtowanie kierunków rozwoju za pomocą Internetu.

Latem 2012 roku ostatni test obejmował lot w trasie do danego obszaru poza zasięgiem wzroku operatora, filmowanie (z transmisją) z danego punktu i powrót. Bardziej szczegółowy opis dostępny jest na stronie internetowej. Wynik jest następujący: żadnemu z uczestniczących zespołów nie udało się spełnić wymagań testu finałowego, nikt nie zdobył nagrody głównej, chociaż wszystkie wiodące zespoły podjęły kilka prób.

Ile śrub (wirników)?

Pojedynczy wirnik (lub dwa współosiowe wirniki) ma tę wadę, że kontrola wysokości (a tym samym prędkości do przodu) wymaga cyklicznej zmiany skoku lub odchylenia przepływu powietrza w dół. Odwrotnie, układ z czterema wirnikami jest łatwy do kontrolowania poprzez zmianę mocy dostarczanej do silników; przednie i tylne śmigła obracają się, aby kontrolować skok, a lewe i prawe śmigła, aby kontrolować przechylenie.

Kontrola odchylenia (odchylenie od kierunku jazdy) dla czterech śmigieł jest nieco bardziej skomplikowana. Jeśli, na przykład, dwa śmigła o skoku obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a dwa śmigła przechylające obracają się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, wówczas moment odchylający można wytworzyć przez przyłożenie większej mocy do pary skoków i mniejszej mocy do pary przechylającej lub odwrotnie. Aby uzyskać stabilność wzdłużną, można dodać ogon.

Obraz
Obraz
Obraz
Obraz

Dron Dragonfly do warunków miejskich produkowany przez francuską firmę Sagem bazuje na Novadem NX110m; został po raz pierwszy pokazany na Eurosatory 2010. W przeciwieństwie do większości quadkopterów ma czujniki wewnątrz ciała

Rozwój w dziedzinie małych dronów z pionowym startem
Rozwój w dziedzinie małych dronów z pionowym startem
Obraz
Obraz

AR100-B od niemieckiego Airrobota ma maksymalną masę startową 900 gram i średnicę 102 cm. Czas lotu to ponad 25 minut, urządzenie może pracować przy prędkości wiatru do 25 km/h

Obraz
Obraz

Dwukilogramowy Tarkus firmy WB Electronics został zaprojektowany do wspierania sił specjalnych w operacjach miejskich, w tym do użytku wewnątrz budynków. Inwestycja została sfinansowana przez Ministerstwo Obrony RP

We wczesnych dniach załogowych statków pionowego startu i lądowania (50-60 lat) pojawiały się twierdzenia, że siła nośna może zostać znacznie zwiększona poprzez zastosowanie kołnierzy w kształcie dzwonu wokół wlotów powietrza. zakrzywione powierzchnie. Jednak testy terenowe na pełną skalę wykazały mniejszy wzrost siły nośnej w porównaniu z testami laboratoryjnymi.

Jednak uniesienie śmigieł jest zwiększone z otaczających owiewek, co może również zmniejszyć hałas i zapewnić ochronę śmigieł (i przed uderzeniem) w przypadku uderzenia. Mogą chronić awionikę i awionikę przed warunkami atmosferycznymi. Z drugiej strony owiewki zwiększają objętość, utrudniają przenoszenie i utrudniają dostęp do awioniki.

Quadrocopter (czterowirnikowy pojazd do pionowego startu) jest neutralny lub niestabilny podczas pochylania i kołysania, dlatego wymaga bezwładnościowej jednostki pomiarowej z akcelerometrami i żyroskopami do pomiaru ruchu prostoliniowego i kątowego oraz dostarczania wskazań kierunku i położenia w powietrzu. Sygnały satelitarne (zwykle GPS) zapewniają dokładniejszą nawigację przez długi czas.

Inny sprzęt lotniczy zwykle zawiera wysokościomierz i kanał komunikacyjny do odbierania poleceń nawigacyjnych i celowania oraz przesyłania obrazów.

Quadrocoptery dominują w kategorii małych dronów do pionowego startu i lądowania. Jednak w sytuacji, gdy producenci quadkopterów stoją w obliczu zapotrzebowania na większą ładowność, wydaje się nieuniknione, że będą oni bardziej skłonni ulepszać projekty, przechodząc na konstrukcje sześciowirnikowe, niż opracowywać większe quadkoptery.

Konfiguracja z ośmioma wirnikami i ośmioma silnikami (z 4 lub 8 osiami obrotu) idzie o krok dalej i oferuje użyteczny stopień redundancji. Pełnowymiarowym, załogowym odpowiednikiem w 1965 roku był Dassault Mirage IIIV z ośmioma silnikami nośnymi - jedyny samolot bojowy pionowego startu, który był w stanie przetrwać awarię silnika podczas zawisu.

Obraz
Obraz

Chociaż zaprojektowany do użytku cywilnego, Parrot AR Drone może znaleźć zastosowanie wojskowe w szkoleniu operatorów dronów. Na zdjęciu urządzenie bez osłony ochronnej do użytku na zewnątrz.

Obraz
Obraz
Obraz
Obraz

Dron Asio do pionowego startu i lądowania firmy Selex Galileo, o masie własnej 6,5 kg, w pierścieniowej owiewce z systemem kontroli naziemnej i waży mniej niż 20 kg z plecakiem. Stabilizowany moduł czujnika może być montowany na górze lub pod wirnikiem

Europa

Ponieważ Ameryka i Izrael utworzyły swego rodzaju duopol na rynku dużych bezzałogowych statków powietrznych, Europa ma dobre powody, by opracowywać małe modele dla pojedynczego żołnierza.

W 2005 roku Europejska Agencja Obrony uruchomiła program Mavdem (Miniature Air Vehicle Demonstration) o wartości 4 mln euro, którego celem jest zapewnienie bazy dla drona plecakowego o rozpiętości skrzydeł poniżej 50 cm, czasie lotu 30 minut i prędkości przelotowej 20 m / s. …

Rozważano wiele możliwych konfiguracji iw 2007 roku przyznano kontrakt na quadkopter zaproponowany przez międzynarodowe konsorcjum, w skład którego wchodziły francuski Onera (z Alcore Technologies jako podwykonawcą), włoski Oto Melara, hiszpański Sener i norweski Tellmie. Zbudowano trzy pojazdy, które w pierwszej połowie 2008 roku przeszły wstępne testy w locie w Hiszpanii, a kilka miesięcy później testy końcowe w Norwegii.

Co ciekawe, drugim kandydatem do Mavdem była konwencjonalna konfiguracja helikoptera z kadłubem o niskim oporze i zespołem czujników pomiędzy dwoma współosiowymi śmigłami.

Zorganizowano kilka konkursów mikrodronów skierowanych do wiodących ośrodków akademickich na świecie. Jednym z takich centrów doskonałości jest francuskie krajowe centrum lotnictwa cywilnego Enac (Ecole Nationale de l'Aviation Civile), które osiąga znakomite wyniki w tego rodzaju zawodach. Wśród osiągnięć Enac Center: wygranie konkursu na europejski microdron Emav (European Micro Aerial Vehicle) w Brunszwiku w 2004 r., francuski Challenge DGA (Delegation Generale pour l'Armement) w 2009 r. oraz Imav (International Micro Air Vehicle) zawody w Brunszwiku w 2010 roku.

Jednym z kluczy do sukcesu firmy Enac był elektroniczny system kontroli lotu Paparazzi. System został zastosowany do różnych dronów stałopłatowych lub wiropłatów, w tym Spy'Arrow firmy Thales. W Imav 2010 system Enac został użyty w quadkopterze Blender o rozpiętości skrzydeł 32 cm i wadze 330g.

Na Eurosatory 2010 Sagem zaprezentował nowy miejski quadkopter bojowy o nazwie Dragonfly, oparty na NovademNX110m.

Na Eurosatory 2014 Thales zaprezentował swój nowy bezzałogowy statek powietrzny VTOL o nazwie Infotron IT180.

Parrot, firma z siedzibą w Paryżu, najbardziej znana z AR Drone, przyniosła masom quadkoptery. Wyceniony na około 500 dolarów AR Drone jest sterowany bezprzewodowo przez Wi-Fi z urządzeń przenośnych Apple iPhone lub iPod Touch i przesyła strumieniowo wideo z kamer do wyświetlaczy.

Parrot AR Drone waży 400 gramów z obudową ochronną (do użytku w pomieszczeniach), tworzącą kwadrat o boku 52 cm. Działa na systemie operacyjnym Linux, posiada procesor 486 MHz, wbudowaną kontrolę, wysokościomierz ultradźwiękowy, trzyosiowy akcelerometr, dwuosiowy horoskop / rolka skoku i sześcioosiowy horoskop kursu. Zasilany jest trzema bateriami litowo-polimerowymi 11, 1 V i 1000 mAh. Cztery 15-watowe silniki przyspieszają śmigła do 3500 obr./min. Czas lotu to 15 minut, maksymalna prędkość to 18 km/h, natomiast UAV nie może latać z silnym ruchem powietrza (wiatr).

Obraz
Obraz
Obraz
Obraz

Ładowanie akumulatorów bez interwencji człowieka może ułatwić jazdę na rowerze w obie strony. Ibis UAV firmy Oto Melara jest ładowany przez robota naziemnego Praetor tej samej firmy

Obraz
Obraz

W sierpniu 2013 r. Israel Aerospace Industries pokazał swój 4-kilogramowy minidron Ghost ze śmigłami tandemowymi. Zewnętrznie podobny do miniaturowego Chinook, Ghost ma czas lotu 30 minut i prędkość maksymalną 65 km/h.

Obraz
Obraz

Jednym z najbardziej ekscytujących projektów dronów jest nanodron Hummingbird firmy Aerovironment, ufundowany przez Darpę; waży tylko 19 gramów z kamerą

Jednym z liderów w tym obszarze w Niemczech jest Ascending Technologies (Asctec). Dron firmy Asctec został wykorzystany jako platforma przez Enac w 2009 DGA Challenge, drony Asctec Pelican są używane w programie US Army Mast, a Asctec Hummingbird jest używany w ETH (Federalnej Akademii Technicznej) w Zurychu. Asctec przypisuje swój sukces stabilności zapewnianej przez wysoką częstotliwość odświeżania (1000 Hz) bezwładnościowego urządzenia pomiarowego oraz zoptymalizowanym pod kątem zastosowania komponentom elektronicznym opracowanym przez samego Asctec.

Na szczycie linii quadcopterów Asctec znajduje się 5195 Euro Pelican, o wymiarach 50 x 50 cm, ważący 750 gramów, z akumulatorem litowo-polimerowym 11, 1 V i 6000 mAh, który zapewnia czas lotu od 15 do 25 minut. Specjalizujący się w fotografii, sterowany GPS Asctec Falcon 8, wart 10 499 euro, ma osiem wirników rozmieszczonych wokół aparatu w kształcie litery V, co pozwala mu latać w przeciwnym kierunku, zmieniając kąt nachylenia bez obracania. Falcon 8 może działać przy wietrze do 10 m/s.

Inne niemieckie modele to 900-gramowy Sensocopter Diehl BGT Defense i Airrobot AR100-Band oraz seria Microdrone md4, z których najcięższy waży 5,55 kg, md4-1000. Rheinmetall Kolibri 60 o wadze 1,6 kg jest zaprojektowany specjalnie na potencjalny rynek militarny. EMT Penzberg Fancopter o wadze 1,5 kg jest niezwykły, ponieważ ma dwa współosiowe śmigła.

Włochy zachowały tradycyjny schemat śmigłowca w UAV Ibis z Oto Melara ważącego 14 kg. Może ładować akumulator podczas wchodzenia na pokład Praetor UGV (automatyczny pojazd naziemny) tej samej firmy. 6,5 kg Asio i 2 kg Spyball firmy Selex Galileo są praktycznie wyjątkowe, ponieważ są pojazdami pionowego startu z napędem elektrycznym w owiewce pierścieniowej.

Polski 2,0 kg Tarkus firmy WB Electronics jest opracowywany do zadań specjalnych w obszarach miejskich. Na wystawie Idef 2011 turecka firma Atlantis UVS pokazała swój quadrocopter Aero Seeker AES-405. Podobno 12-kilogramowy minihelikopter Malazgirt firmy Baykar-Makina jest już w służbie.

Obraz
Obraz

W sierpniu 2011 r. Insitu ogłosił swój 1-kilogramowy dron inceptor na konferencji dla organów ścigania w Nowym Orleanie. Kosztuje około 50 000 dolarów, czyli tyle co zwykły radiowóz patrolowy.

Obraz
Obraz
Obraz
Obraz

Po raz pierwszy na arenie międzynarodowej na konferencji AUVSI 2011 w Waszyngtonie zadebiutował chiński 1,5-kilogramowy dron Shenzhen firmy AEE Technology F50, który ma czas lotu 30 minut i prędkość maksymalną 100 km/h

Obraz
Obraz
Obraz
Obraz

Zdjęcie przedstawia wynik czterech lat badań prowadzonych w ramach programu Darpa's Stealthy Continuous Surveillance (SP2S). UAV Shrike z Aerovironment o wadze 2,27 kg jest w stanie zawisnąć przez 40 minut lub nagrać kilka godzin wideo

USA

W ramach programu kontroli Darpa o nazwie Nav (Nano Air Vehicle) firma Aerovironment opracowała miniaturowe drony, które mogą unosić się w powietrzu i latać za pomocą klap skrzydłowych do podnoszenia, napędu i sterowania lotem. Naprawdę niezwykły koliber Aerovironment waży tylko 19 gramów z kamerą i nadajnikiem/odbiornikiem.

Laboratorium Armii Stanów Zjednoczonych przewodzi konsorcjum Mast (Micro Autonomous Systems and Technology) w celu opracowania platform i awioniki dla UAV, które mogłyby lądować i monitorować, instalować czujniki na ziemi oraz przeszukiwać budynki i jaskinie w poszukiwaniu ludzi i urządzeń wybuchowych.

Insitu Boeinga zaprezentował niedawno Inceptor o wadze 1,1 kg, który jest tradycyjnym helikopterem z czasem lotu 20 minut i prędkością maksymalną 55 km/h.

Prawdopodobnie najbardziej znanym quadkopterem w obu Amerykach jest 17-kilogramowy Scout firmy Datron / Aeryon Labs, który brał udział w morskiej części Empire Challenge 2011 w Północnej Karolinie. Obecnie ta zaawansowana konstrukcja zawiera łatwo wymienialne elementy zatrzaskowe i kompozytowe łopaty śmigła, a ostatnio ten dron pojawił się na pierwszych stronach gazet (patrz pierwsze zdjęcie). Scout był również wykorzystywany przez libijskich rebeliantów w walce z reżimem Kaddafiego.

Tialinx specjalizuje się w rozwoju wielowirnikowych dronów z ultraszerokopasmowymi miniaturowymi radarami, jej produkty obejmują sześciowirnikowy Phoenix40-A i ośmiowirnikowy (cztery osie) Phoenix50-H, oba ważące poniżej 4,5 kg.

W lipcu 2011 roku amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych IARPA ogłosiła konferencję kandydatów do programu Great Horned Owl (GHO). Celem tego programu jest opracowanie cichych dronów o dłuższym czasie lotu niż mniejsze systemy z akumulatorami.

Reszta świata

Małe drony pionowego startu są opracowywane w wielu różnych krajach: Brazylia ma 1,5 kg Gyrofly Gyro 500, Kanada ma serię Draganfly Innovations Draganflyer, Chiny ma Dragonfly z China Electronic Trading, Izrael 4.0 kg Ghost 44 z IAI, Rosja 1, 5 kg sześciowirnikowy Zala Aero 421-21, a Tajwan ma 1,45 kg sześciowirnikowy Gang Yu AI Rider. Instytut Badań Technologicznych Ministerstwa Obrony Japonii pracuje nad „latającą kulą” (wirniki w obudowie).

Izraelczycy odnieśli największe sukcesy w tworzeniu wojskowych bezzałogowych statków powietrznych różnego typu, od dronów inwigilacyjnych po drony szturmowe. Izraelskie programy dronów szturmowych mają wystarczające wsparcie rządowe i finansowe. Simon Ostrovski, reporter międzynarodowego portalu internetowego VICE.com, odwiedził izraelską bazę lotniczą, w której testowane są najnowsze lokalnie opracowane UAV…

Być może godna uwagi z całej gamy dronów „reszty świata” jest kanadyjska seria Draganflyer, której na całym świecie sprzedano 8000 sztuk. Po czterowirnikowym X4 ważącym 980 gramów i sześciowirnikowym (na trzech osiach) X6 ważącym 1,5 kg, na szczycie gamy modeli znajduje się 2,7 kg Draganflyer X8, który ma nośność jednego kilograma, ma bateria 14,8 V i 5200 mAh, napędzana ośmioma silnikami, ośmioma wirnikami (na 4 osiach).

Dron, który może spokojnie unosić się w powietrzu i przez godzinę patrzeć przez okno Gabinetu Owalnego, i który jest monitorowany poza zasięgiem wzroku, to wciąż kwestia przyszłości. Ale w końcu każdy może mieć drona, który startuje w pionie, monitoruje swoją wysokość za pomocą prostego wysokościomierza barometrycznego i przenosi kamerę po wielopunktowej trasie wyznaczonej przez GPS. Takie UAV są oferowane nie tylko w zwykłych sklepach, ale już w Internecie po dość rozsądnych cenach. Po prostu sprawdź przepisy lotnicze dotyczące modeli samolotów w Twoim kraju!

Zalecana: