Беспилотник VTOL: Все, что вам нужно знать

Как мы знаем, беспилотники бывают разных форм, размеров, конфигураций, гибких функций и прочего. Дроны VTOL - это новый прорыв на рынке беспилотников, и они Как мы все знаем, беспилотники бывают разных форм, размеров, конфигураций, гибких функций и многого другого. 

Дроны VTOL - это новый прорыв на рынке беспилотников, и они становятся популярной тенденцией в полетах. Они обладают уникальными характеристиками, которые полезны для различных видов бизнеса. 

В этой статье мы обсудим такие актуальные темы, как определение VTOL, типы и принцип их работы.

Что такое беспилотники VTOL?

VTOL (Vertical Take-Off and Landing) - это беспилотник, который может взлетать и садиться вертикально без помощи взлетно-посадочной полосы. БПЛА VTOL известны своими эффективными, гибкими и дальними полетами. Беспилотники VTOL могут летать в любое время и в любом месте для различных отраслей промышленности. В настоящее время беспилотники VTOL широко используются в различных областях промышленности, таких как наблюдение, картография, геодезия и т.д.

Особенности дрона VTOL

Когда мы используем VTOL-беспилотник, мы обнаруживаем, что он обладает множеством преимуществ. Конечно, наиболее значимым является то, что ему не нужно слишком много взлетного пространства для беспрепятственного полета. Однако у всего есть две стороны. У VTOL-беспилотника есть масса преимуществ, но есть и относительные недостатки. Давайте рассмотрим преимущества и недостатки использования VTOL-беспилотников.

Каковы преимущества использования беспилотных летательных аппаратов VTOL？

Вот некоторые из достоинств беспилотных летательных аппаратов VTOL, которые помогут вам решить, стоит ли их выбирать.

1. Гибкость миссии: VTOL-беспилотникам не нужно использовать взлетную полосу для взлета, что позволяет экономить место и не ограничиваться местностью.

2. Универсальность: БПЛА VTOL практически не имеет ограничений по эксплуатации и может широко использоваться в картографии, наблюдении, геодезии и других областях.

3. Эффективная маневренность: Возможность изменять относительную скорость вращения каждого ротора создает изменения в тяге и крутящем моменте, поэтому беспилотники VTOL обладают более эффективной маневренностью.

4. Высокая маневренность: Дроны VTOL обладают высокой маневренностью и высокой крейсерской скоростью по сравнению с традиционными летательными аппаратами. 

Каковы недостатки использования дронов VTOL？

Полагаем, что, ознакомившись с преимуществами VTOL, вы уже жаждете приобрести принадлежащий вам дрон. Но, пожалуйста, не торопитесь. Давайте посмотрим, какие недостатки есть у беспилотников VTOL? Тогда это поможет вам принять решение.

1. Ограниченная полезная нагрузка: Система VTOL значительно увеличивает вес летательного аппарата и ограничивает полезную нагрузку, которую можно нести.

2. Сложная система: Системы VTOL более сложны, чем традиционные БПЛА. Они требуют передовых технологий, таких как несколько двигателей и подъемных систем, что делает их более сложными в эксплуатации.

3. Высокое потребление: Беспилотник VTOL потребляет больше энергии, будь то БПЛА eVTOL или топливный БПЛА VTOL, что делает его эксплуатацию и обслуживание дорогим.

4. Шум: Большие размеры и использование нескольких двигателей делают VTOL-беспилотники более шумными, чем обычные дроны.

Какие бывают типы беспилотных летательных аппаратов VTOL?

Существует множество типов беспилотных летательных аппаратов VTOL, и критерии их классификации различны. Обычно мы классифицируем беспилотники VTOL в зависимости от их силовой установки, режима полета и конструкции.

1. Типы дронов VTOL по силовой установке.

По типу силовой установки 

Типы двигателей беспилотных летательных аппаратов VTOL разнообразны, и очень распространенными являются поршневые двигатели, газовые/турбинные двигатели внутреннего сгорания, роторные двигатели и т.д.

Поршневые двигатели:   Это двигатель, который использует движение поршня для преобразования давления во вращательную силу.

Газовые/турбинные двигатели внутреннего сгорания:  Газовые двигатели обычно используют давление, возникающее при сгорании топлива, для приведения в движение турбины и создания тяги.

Роторные двигатели: Ротор внутри двигателя перемещается из одной камеры в другую, заставляя газ сжиматься и расширяться.

Существуют следующие типы двигателей: двигатели на солнечных батареях, гибридные двигатели и двигатели на аккумуляторах.

Моторы на солнечных батареях: Использование солнечной энергии для обеспечения собственной энергии вместо топлива или батарей.

Моторы на аккумуляторах: Моторы дронов получают энергию от аккумуляторов.

Гибридные моторы : Используют множество различных источников энергии, большинство из которых работают на электричестве и топливе.

2.Типы беспилотников VTOL в зависимости от режима полета

В соответствии с режимом полета мы можем классифицировать беспилотники VTOL следующим образом:

Обычный взлет и посадка (CTOL - Conventional take-off and landing):

Применяют обычные режимы полета, такие как гибридный вертикальный взлет и посадка и стандартный БПЛА с фиксированным крылом. Другими словами, CTOL требует больше места при взлете и предъявляет более высокие требования к условиям взлета, чем VTOL.

Короткий взлет и посадка (STOL - Short take-off and landing):

Это почти такой же режим полета, как и обычный, но для взлета и посадки требуется более короткая взлетно-посадочная полоса, что подходит для удаленных районов в условиях 

Короткий взлет и вертикальная посадка (STOVL - Short take-off and vertical landing): 

Взлетает с коротких ВПП для облегчения вертикальной посадки, но вертикально не взлетает.

Вертикальный или короткий взлет и посадка (V/STOL - Vertical or short take-off and landing): 

В отличие от короткого взлета и вертикальной посадки, вертикальный или короткий взлет и посадка может приземляться как вертикально, так и вертикально над короткими взлетно-посадочными полосами.

3.Типы беспилотников VTOL в зависимости от конструкции

VTOL дроны в основном делятся на 2 типа в зависимости от конструкции, это rotorcraft drones и power lift drones.

Rotorcraft drones: БПЛА используют пропеллеры для приведения себя в движение для завершения полета. Пропеллер обычно соединен с двигателем. Они высокоэффективны и могут достигать больших площадей, чем дроны с неподвижным крылом.

Power lift drones: В отличие от rotorcraft, power lift drones взлетает и приземляется вертикально под действием двигателя.

Как работают беспилотные летательные аппараты VTOL?

Пропеллер БПЛА VTOL обычно использует вращающийся пропеллер или реактивный двигатель для регулировки направления тяги вверх или вниз, чтобы обеспечить взлет и посадку БПЛА в вертикальном направлении. В горизонтальном полете подъемная сила и тяга обеспечиваются за счет управления аэродинамическим крылом. В конструкции БПЛА VTOL обычно используется комбинация неподвижных крыльев и роторов, то есть неподвижные крылья и роторы устанавливаются на раме для преобразования вертикального взлета и посадки в горизонтальный полет.

Взлетный этап: Путем изменения рабочего состояния пропеллера тяга преобразуется в вертикальную тягу для достижения вертикального взлета.

Этап полета: Изменяя состояние рамы дрона, тяга преобразуется в горизонтальную тягу для достижения горизонтального полета.

Посадка: При изменении рабочего состояния пропеллера, тяга преобразуется в вертикальную тягу для достижения вертикальной посадки.

Какое соотношение тяги и веса для VTOL?

Отношение тяги к весу - это отношение тяги к весу ракет, реактивных двигателей, пропеллерных двигателей или транспортных средств, приводимых в движение такими двигателями. Оно обычно используется для оценки их летных характеристик.

Вот формула, которая поможет вам рассчитать отношение тяги к весу вашего дрона:

Отношение тяги к весу = Тяга одного двигателя БПЛА/(MTOW БПЛА/Количество двигателей).

В целом, чем выше отношение тяги к весу, тем лучше характеристики беспилотника. У беспилотников VTOL отношение тяги к весу составляет 2,5-3, но у некоторых беспилотников VTOL больших размеров оно может не достигать и 2.

В чем разница между VTOL и eVTOL?

БПЛА вертикального взлета и посадки (VTOL) и электрические БПЛА вертикального взлета и посадки (eVTOL) - это два разных типа летательных аппаратов. Хотя оба типа летательных аппаратов способны взлетать и садиться вертикально, они различаются по конструкции, силовой установке и эксплуатационным характеристикам.

VTOL: VTOL - это беспилотные летательные аппараты, которые взлетают и садятся традиционно вертикально и не нуждаются во взлетно-посадочной полосе. Такие самолеты обычно оснащаются реактивными двигателями или турбовентиляторными двигателями, работающими на топливе.

Самолеты VTOL быстрее и имеют большую дальность полета, что делает их идеальными для региональных перевозок. Они могут работать в самых разных условиях, включая пересеченную местность и удаленные районы. Это делает их идеальными для военных применений, поисково-спасательных операций и служб экстренной медицинской помощи.

eVTOL: самолеты eVTOL (электрические самолеты вертикального взлета и посадки) - это новый класс самолетов с электродвигателями, которые обычно используют несколько роторов или канальных вентиляторов для создания подъемной силы и могут управляться с помощью современного программного обеспечения и датчиков.

Самолеты eVTOL имеют на одну букву «e» больше, чем VTOL, и эта буква «e» меняет все. Он меняет экономичность, безопасность, шум, управляемость, легкость, эффективность трансмиссии.

Часто задаваемые вопросы 

1. Какая скорость у беспилотника VTOL?

Точную цифру назвать невозможно, все зависит от двигателя, режима работы и внешних условий. Скорость дрона VTOL варьируется от медленных 5 км/ч до более высоких 350 км/ч и даже выше.

2. Какова грузоподъемность VTOL?

Как и скорость, VTOL дрона зависит от его силовой установки, режима полета и многих других факторов.

3. Какой лучший VTOL-беспилотник для картографии?

Необходимо учитывать множество аспектов, таких как система передачи карт, время полета, дальность полета, цена, нагрузка, бренд и так далее. 

Хороший VTOL БПЛА обычно имеет длительное время полета, большую грузоподъемность, стабильные и высокочеткие камеры и датчики, а также эффективные средства обработки и анализа данных.

Стоимость самолета VTOL составляет от 300 до 3 000 долларов, а профессионального дрона VTOL - от 3 000 до более чем 300 000 долларов.

 Источник t-drones.com:

https://www.t-drones.com/blog/VTOL-drone-guide.html