Воздушные беспилотные средства: БПЛА, БЛА, БВС или UAV
Наиболее массовым сегментом является воздушный беспилотный транспорт. Русскоязычная терминология для обозначения летающих беспилотников находится в стадии формирования, поэтому мы в качества аналогов англоязычного термина UAV — unmanned aerial vehicle применяем следующие: беспилотный летательный аппарат — БПЛА и БЛА или беспилотные воздушное судно — БВС.
По конструктивному принципу удобно различать БПЛА следующих типов:
- Самолётного типа, включая реактивные
- Вертолётного типа и мультироторные (коптеры, мультикоптеры)
- Комбинированного типа, включая привязные, аэростатные и т.п.
БПЛА самолётного типа могут иметь шасси для взлёта и посадки или стартовать с катапульты и приземляться на встроенном парашюте. Толкающий либо тянущий винт может приводиться в движение как компактным двигателем внутреннего сгорания, так и электродвигателем, получающим питание, чаще всего, от бортовых химических источников тока, а также от таких, пока экзотических, как солнечная батарея или водородная топливная каталитическая ячейка.
Беспилотные вертолёты и коптеры, в отличие от беспилотных самолётов, менее требовательны к наземной инфраструктуре в месте взлёта и посадки, но более сложны конструктивно в случае классической вертолётной схемы либо требуют более сложного программного управления для многовинтовых моделей.
Комбинированные БПЛА сочетают в себе черты самолётных, вертолётных схем и могут включать в себя элементы конструкции аэростата с управляемой «плавучестью» и даже воздушного змея на привязи.
Вне зависимости от типа, БПЛА используют инерциальные датчики для определения своего положения в пространстве и управления полезными нагрузками: МЭМС и кварцевые акселерометры, МЭМС, волоконно-оптические (ВОГ), лазерные и кремний-фотонные гироскопы. Перечисленные датчики, будучи объединены в одном корпусе, представляют собой инерциальный измерительный модуль, способный измерять параметры движения по 6 осям. Три акселерометра измеряют линейное ускорение, одновременно 3 гироскопа измеряют угловую скорость. На основе этих данных вычисляется линейная скорость и угловое положение. Встроенные в модули алгоритмы обработки данных позволяют принимать данные от приемника сигналов систем спутниковой навигации ГЛОНАСС, GPS, BEIDOU, GALILEO и определять не только ориентацию в пространстве, но и курс. Таким образом работает инерциальная или инерциально-спутниковая навигационная система, которая является частью электронного пилотажно-навигационного комплекса. Полётный контроллер БПЛА для надежной работы в условиях джамминга и спуфинга может иметь встроенные или внешние датчики магнитного поля и давления воздуха для поддержания курса и положения в условиях помех.
Как отдельные функциональные узлы на борту БПЛА находят применение магнитометры, феррозонды, гирокомпасы, инклинометры, вращающиеся и линейные энкодеры.
Для управления оперением БПЛА, бортовыми исполнительными механизмами, полезными нагрузками служат электродвигатели (ЭД) разных типов: коллекторные, бесколлекторные (на постоянных магнитах – BLDC), а также специализированные электромеханические сборки на их основе - сервоприводы или рулевые машинки.
Электродвигатели на борту БПЛА также можно разделить по функциональному назначению, которое определяет их габарит и конструкцию: для крупных летательных аппаратов; для БПЛА самолётного типа; для FPV-дронов; для сельскохозяйственной авиации. Как правило, для управления одиночным ЭД или группой согласованных ЭД применяется специализированный контроллер, приобретаемый в комплекте или отдельно.
Антенна приёмника сигналов ГНСС может иметь различный вид в зависимости от частотных свойств, избирательности, места размещения и степени защищенности от помех. Наиболее распространённые варианты: спиральная (цилиндрическая), штыревая, компактная (патч-антенна), «грибок», помехозащищённая многосегментная фазированная или CRPA.
В качестве необходимых аксессуаров БПЛА упомянем запасные пропеллеры - лопасти воздушных винтов, преобразователи напряжения и аккумуляторы.