드론, 무인항공기(UAV)의 용어 및 성능 고려 사항

무인항공기(UAV)는 일반적으로 드론으로 알려져 있으며 인간 조종사, 승무원 또는 승객이 탑승하지 않은 항공기입니다. UAV는 원래 20세기를 통해 개발된 것으로 인간에게 너무 '둔하고 더럽거나 위험한' 군사 임무를 위해 개발되었습니다. 제어 기술이 향상되고 비용이 낮아짐에 따라 그 사용은 많은 비군사 용도로 확대되었습니다. 항공 사진 촬영, 정밀 농업, 삼림 화재 감시, 하천 감시, 환경 감시, 치안 감시, 인프라 검사, 밀수, 제품 배달, 오락 및 드론 경주가 포함됩니다.

 

 

용어

드론이라는 용어는 1920년대 페어리퀸이나 1930년대 데하빌이나 퀸비와 같은 전함의 총 연습사격에 사용되는 원격조종 표적항공기에 적용되어 항공 초기부터 사용되어 왔습니다. 그 후의 예로는 GAF 진디빅에 의한 최종 교체 전 에어 스피드 퀸 와스프와 마일즈 퀸 마티넷을 들 수 있었습니다. 이 용어는 아직 일반적으로 사용되고 있습니다. 자율형 드론은 소프트웨어 외에도 클라우드 컴퓨팅, 컴퓨터 비전, 인공지능, 기계학습, 딥러닝, 열센서 등 인간의 개입 없이 임무를 수행할 수 있는 첨단 기술도 다수 채택하고 있습니다. 레크리에이션용 항공 사진 드론은 1인칭 비디오, 자율 기능 또는 둘 다 갖춘 항공기입니다.

 

무인항공기(UAV)는 "사람의 운전자를 태우지 않은 동력항공기로 공력을 이용해 차량 리프트를 제공하고 자율비행 또는 원격조종이 가능하며 소모 또는 회수 가능하며 치명적이거나 비치사적인 페이로드를 운반할 수 있다"고 정의됩니다. UAV는 군사용 케이스에 일반적으로 적용되는 용어입니다. 탄두를 탑재한 미사일은 차량 자체가 탄약이기 때문에 무인항공기로 간주되지 않습니다. 또한 UAV와 원격 조종 모형 항공기의 관계는 불분명하며, UAV에는 원격 조종 모형 항공기가 포함되어 있는 경우도 포함되어 있지 않은 경우도 있습니다. 일부 관할 구역에서는 크기 또는 무게에 따라 정의되지만, US FAA에서는 무인 비행기는 크기에 관계없이 UAV로 정의되어 있습니다.비슷한 용어는 원격조종항공기(RPAV)입니다.

 

UAV 또는 RPAV는 지상 기반 컨트롤러와 항공기 간 통신 시스템도 포함하는 무인 항공기 시스템(UAS)의 구성 요소로 볼 수 있습니다. UAS라는 용어는 미국 국방부(DoD)와 미국 연방 항공국(FAA)에 의해 2005년에 채택되었습니다.국제민간항공기구(ICAO)와 영국민간항공국은 이 용어를 채택해 유럽연합의 2020년 단일유럽공역(SES) 항공교통관리(ATM) 연구(SESAR 공동사업) 로드맵에서도 사용했습니다.

 

이 용어는 항공기 이외의 요소의 중요성을 강조하고 있습니다. 지상 제어 스테이션, 데이터 링크 및 기타 지원 기기 등의 요소가 포함됩니다. 비슷한 용어는 무인항공기시스템(UAVS)과 원격조종항공기시스템(RPAS)입니다. 비슷한 용어가 많이 사용되고 있습니다. 2019년 6월 1일 발효된 새로운 규제 하에서 RPAS라는 용어는 "원격 조종된 항공기, 그 제어 스테이션, 명령과 제어 링크 및 비행 조작 중 필요한 기타 시스템 요소로 구성된 일련의 구성 가능한 요소"를 의미하기 위해 캐나다 정부에 의해 채택되었습니다.

무인 항공기 성능 고려 사항

플라이트 엔벨로프

UAV는 경사진 표면에 공격적인 기동이나 착륙/정지를 실행하여 더 나은 통신 장소에 도달하도록 프로그램할 수 있습니다. 일부 UAV는 VTOL 설계와 같은 다양한 비행 모델화로 비행을 제어할 수 있습니다.

UAV는 평평한 수직면에 퍼싱을 구현할 수도 있습니다.

내구성

소형(1kg 미만) 드론 질량에 대한 비행시간입니다. UAV의 내구성은 인간 조종사의 생리적 능력에 의해 제한되지 않습니다.

소형, 경량, 저진동, 고출력 대 중량비 때문에 Wankel 로터리 엔진은 많은 대형 무인기에서 사용되고 있습니다. 엔진 로터는 정지할 수 없습니다.하강 중 충격 냉각의 영향을 받기 어렵고 고출력으로 냉각하기 위해 농축 연료 혼합물이 필요하지 않습니다. 이러한 속성으로 인해 연료 사용량이 감소하고 범위 또는 페이로드가 증가합니다.

 

드론의 적절한 냉각은 장기적인 내구성을 위해 필수적입니다. 과열과 이후 엔진 고장은 드론 고장의 가장 일반적인 원인입니다. 수소 연료 전지는 수소 전력을 사용하여 소형 무인기의 내구성을 몇 시간까지 연장할 수 있습니다. 마이크로 항공기의 내구성은 레이놀즈 수의 감소로 인해 날개의 UAV, 이어서 비행기와 멀티 로터가 최하위가 됩니다. 1974년 Astro Flight Sunrise가 제창한 태양광 무인기는 몇 주간의 비행 시간을 달성했습니다.

 

20km(12마일 또는 60,000피트)를 넘는 고도에서 5년간 작동하도록 설계된 태양광 구동 대기 위성('atmosats')은 저지구 궤도 위성보다 경제적이고 범용성이 높은 임무를 수행할 가능성이 있습니다. 애플리케이션으로는 기상 감시, 재해 복구, 지구 이미징, 통신용 기상 드론 등을 생각할 수 있습니다.

 

마이크로파 전력 전송 또는 레이저 전력 빔에 의해 전력을 공급받는 전기 무인기는 다른 잠재적인 내구성 솔루션입니다.

고내구성 UAV의 또 다른 애플리케이션은 전장에서 장시간 '바라보기'하는 것입니다(ARGUS-IS, Gorgon Stare, Integrated Sensor Is Structure).이를 통해 전장에서의 활동을 추적하기 위해 후방에서 재생할 수 있는 이벤트를 기록합니다.