АНАЛИТИКА, вып. 33. Ключевые подходы к оптимизации конструкции БПЛА, актуальные на мировом рынке

Современные беспилотные летательные аппараты (БПЛА) применяются в самых разных сферах: от доставки грузов и мониторинга инфраструктуры до выполнения сложных военных операций. Расширение областей использования БПЛА и усложнение задач требуют создания более надежных и адаптивных платформ. Оптимизация конструкции БПЛА становится одним из ключевых направлений развития отрасли, позволяющим снизить массу и стоимость производства отдельного аппарата, но при этом увеличить его грузоподъемность, продолжительность полета, маневренность и устойчивость к внешним воздействиям. Среди наиболее актуальных на мировом рынке подходов к оптимизации конструкции БПЛА можно выделить следующие.

• Модульный подход. Модульность позволяет быстро адаптировать БПЛА под конкретные задачи за счет сменных компонентов – полезных нагрузок, двигателей, систем посадки и т.д, что востребовано в условиях, где требуется высокая гибкость и оперативность развертывания. В качестве примера можно привести американско-саудовский проект Firefly – серию гибридных БПЛА-мишеней с модульным планером, сменными мотогондолами и вариантами запуска (катапульта или шасси). Другим примером является стартап из США Modovolo, который разрабатывает модульный квадрокоптер, который может трансформироваться в гекса- или октокоптер за счет замены подъемных модулей.
• Гибридная компоновка. Использование гибридных конструкций обеспечивает сочетание преимуществ различных решений за счет интеграции ряда функциональных компонентов, что позволяет адаптировать БПЛА под задачи и условия эксплуатации. Благодаря такому подходу достигается высокая дальность полета, возможность вертикального взлета и посадки, а также улучшенная маневренность и совместимость с различными платформами. В частности, модель БПЛА «SkyTote» от AeroVironment (США) с поворотным крылом сочетает дальний радиус действия и вертикальный взлет, модель БПЛА «Bluebird» от Karem Aircraft (США) использует контрароторную схему для вертикального взлета и посадки, что обеспечивает улучшенную маневренность и возможность посадки/взлета с корабельных палуб.
• Применение композиционных материалов. Использование углепластиков, стеклопластиков и гибридных материалов позволяет снизить массу конструкции, повысить прочность и коррозионную стойкость, а также улучшить аэродинамические характеристики. Примером в данном случае может служить американская компания WingXpand, использующая при производстве БПЛА телескопические крылья из углепластика, в сложенном состоянии занимающие всего 0,5 метра. Еще одним примером может стать деятельность компании ANTX (Италия/Финляндия), применяющей композитные трубки из углеродного волокна для повышения жесткости и долговечности конструкций БПЛА.
• Аддитивные технологии. 3D-печать позволяет быстро создавать сложные детали с минимальными отходами материала, а также налаживать распределенное производство вблизи мест эксплуатации.
  В качестве примера здесь можно привести одного из лидеров мирового рынка – американскую компанию Skydio, которая совместно с компанией Arris использует технологию Additive Molding для печати рам БПЛА с улучшенной аэродинамикой.
  Примером, демонстрирующим оптимизацию процесса создания БПЛА, также является компания Firestorm Labs (США), разрабатывающая мобильные производственные ячейки в контейнерах, способные печатать до 500 БПЛА в месяц непосредственно в зонах оперативного развертывания.

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России
в рамках Десятилетия науки и технологий.