Ramy dronów stanowią podstawę konstrukcyjną bezzałogowych statków powietrznych, podtrzymując układy napędowe, awionikę, akumulatory, ładunki użytkowe oraz systemy lądowania, przy jednoczesnym zachowaniu geometrii niezbędnej do stabilnego lotu. Ramy bezzałogowych statków powietrznych obejmują konfiguracje kwadrokopterów, heksakopterów, oktokopterów, modeli współosiowych, składanych, o stałym skrzydle oraz hybrydowych statków powietrznych typu VTOL.
Na tej stronie przedstawiono producentów ram dronów oraz dostawców płatowców bezzałogowych, obsługujących zastosowania od lotów FPV i inspekcji po mapowanie, transport ładunków, rolnictwo i badania naukowe.
Przeczytaj Przegląd technologii
Produkcja kompozytów na zamówienie oraz produkcja z szybkim utwardzaniem metodą „snap-cure” dla bezzałogowych statków powietrznych (UAV)
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Ramy do dronów, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Rama drona stanowi podstawę konstrukcyjną bezzałogowego statku powietrznego, podtrzymując układ napędowy, awionikę, akumulatory, ładunki użytkowe oraz osprzęt lądowania, przy jednoczesnym zachowaniu geometrii niezbędnej do stabilnego lotu. Konstrukcja ramy ma wpływ na masę, sztywność, trwałość, drgania, wytrzymałość zmęczeniową, nośność oraz łatwość konserwacji.
Wybór odpowiedniej ramy bezzałogowego statku powietrznego zależy od konfiguracji i przeznaczenia. W przypadku kompaktowych dronów FPV priorytetem jest niska masa i zwrotność, natomiast rama drona przemysłowego lub o dużej ładowności musi wytrzymać obciążenia związane z większymi układami napędowymi, akumulatorami i ładunkami użytkowymi. Konstrukcje samolotów stałopłatowych i statków powietrznych typu VTOL stawiają różne wymagania w zakresie aerodynamiki, konstrukcji i wytrzymałości zmęczeniowej.
Zestawy ram bezzałogowych statków powietrznych Hexsoon EDU v2 firmy NW Blue
Rama do quadkopter awykorzystuje cztery pozycje silników rozmieszczone wokół centralnego korpusu. Ta architektura o niewielkiej liczbie elementów jest powszechnie stosowana w małych ramach bezzałogowych statków powietrznych, ramach dronów FPV, statkach powietrznych do inspekcji oraz kompaktowych platformach czujnikowych.
Ramy heksakopterów obsługują sześć silników, co pozwala na rozłożenie siły ciągu i obciążeń konstrukcyjnych na dodatkowe punkty napędu. W zależności od konfiguracji napędu i sterowania lotem mogą one również zapewniać większą odporność na awarie niektórych silników lub śmigieł. Są one często wykorzystywane w profesjonalnych bezzałogowych statkach powietrznych służących do obrazowania, mapowania oraz w bezzałogowych statkach powietrznych przemysłowych, wyposażonych w większe akumulatory lub ładunki użytkowe.
Rama do oktokoptera obsługuje osiem silników w zastosowaniach wymagających znacznej siły nośnej. Konstrukcje ram dronów oktokopterowych zazwyczaj wymagają wytrzymałych płyt centralnych, mocowań silników, konstrukcji lądowania oraz rozwiązań w zakresie dystrybucji mocy, zdolnych do przenoszenia dużych, skoncentrowanych obciążeń.
W ramie drona współosiowego sparowane silniki umieszczone są na wspólnych ramionach, przy czym jedno śmigło znajduje się nad drugim. Pozwala to zmniejszyć rozpiętość ramy, jednak interakcje aerodynamiczne między śmigłami mogą wpływać na sprawność, a skoncentrowane obciążenia wynikające z ciągu i momentu obrotowego wymagają starannego rozważenia kwestii konstrukcyjnych.
Geometria wielowirnikowca wpływa na przestrzeń przeznaczoną na podzespoły, położenie środka ciężkości, rozkład obciążenia oraz prześwit śmigieł. Układ typu X jest powszechny w quadkopterach ogólnego przeznaczenia, natomiast konstrukcje typu H oraz pokrewne konstrukcje ram do dronów FPV mogą zapewnić dodatkową powierzchnię montażową w środkowej części.
Składana rama drona wykorzystuje zawiasy, odłączane ramiona lub konstrukcje teleskopowe w celu zmniejszenia wymiarów po złożeniu. Połączenia składanej ramy drona muszą zachowywać wyrównanie, sztywność oraz bezpieczeństwo blokady pomimo wielokrotnego rozkładania, wibracji i eksploatacji.
Rama stosowana w bezzałogowych statkach powietrznych o stałym skrzydle rozkłada obciążenia na kadłub, skrzydła, dźwigary, żebra, poszycie oraz ogon. Konstrukcja ram dronów o stałym skrzydle kładzie nacisk na wydajność aerodynamiczną, wytrzymałość na zginanie i skręcanie, odporność na wyboczenie oraz niską masę konstrukcyjną.
Gotowe do lotu konstrukcje kompozytowe, w tym konstrukcje dronów, firmy Fibreworks Composites
Konstrukcje typu „flying-wing” i „blended-wing” integrują znaczną część konstrukcji z powierzchnią nośną. Rozmieszczenie podzespołów, powierzchni sterowych, anten oraz wnęk na ładunek musi mieścić się w dostępnej objętości aerodynamicznej bez naruszania ścieżek przenoszenia obciążeń konstrukcyjnych ani położenia środka ciężkości.
W dronach typu VTOL konstrukcja łączy elementy zapewniające siłę nośną w pionie z elementami zoptymalizowanymi pod kątem lotu do przodu. Projekt hybrydowej konstrukcji drona UAV musi uwzględniać silniki zapewniające siłę nośną, napęd przelotowy, skrzydła, obciążenia podczas lądowania oraz siły aerodynamiczne i strukturalne powstające podczas lotu przejściowego.
Konstrukcje płatowców z wirnikami przechylnymi zawierają ruchome zespoły napędowe. Ich konstrukcje muszą zachowywać wyrównanie pomimo wielokrotnego uruchamiania, co stawia szczególne wymagania wobec przegubów, połączeń, mocowań silników, siłowników oraz lokalnych wzmocnień.
Materiały konstrukcyjne są dobierane pod kątem sztywności, wytrzymałości, masy, odporności na zmęczenie materiałowe, możliwości produkcyjnych, odporności na czynniki środowiskowe oraz kosztów. Poniższa tabela przedstawia podsumowanie typowych opcji stosowanych w konstrukcjach dronów oraz w szerszym kontekście konstrukcji płatowców bezzałogowych.
| Materiał | Kluczowe właściwości | Typowe zastosowania |
| Kompozyty z włókna węglowego | Wysoki stosunek sztywności do masy oraz właściwości dostosowywane w zależności od kierunku | Ramiona, płyty, dźwigary, konstrukcje skorupowe |
| Kompozyty z włókna szklanego | Dobra wytrzymałość i izolacja elektryczna | Owiewki, powłoki, konstrukcje przepuszczające fale radiowe |
| Stopy aluminium | Nadają się do obróbki skrawaniem, są trwałe i można je naprawiać | Wsporniki, połączenia, mocowania silników, ramy centralne |
| Tytan | Wysoka wytrzymałość i odporność na korozję | Elementy konstrukcyjne poddawane dużym obciążeniom oraz komponenty specjalistyczne |
| Polimery techniczne | Lekkie i łatwe do formowania lub drukowania | Obudowy, kanały, uchwyty, konstrukcje drugorzędne |
| Kompozyty warstwowe | Wysoka sztywność paneli przy niskiej masie | Skrzydła, kadłuby, lekkie powłoki |
Rama drona z włókna węglowego jest powszechnie stosowana tam, gdzie priorytetem są wysoka sztywność i niska masa. Konstrukcja kompozytowego płatowca bezzałogowego statku powietrznego (UAV) może również łączyć włókno węglowe, włókno szklane, materiały rdzeniowe oraz lokalne elementy metalowe w celu zrównoważenia wymagań konstrukcyjnych, radiowych, środowiskowych i produkcyjnych.
Projekt ramy drona musi uwzględniać montowane na niej systemy, ponieważ nieprawidłowa integracja może powodować problemy związane z drganiami, rezonansem, temperaturą, wyważeniem, konserwacją, konstrukcją lub oddziaływaniem elektromagnetycznym.
Zintegrowane planowanie pomaga zapobiegać sytuacji, w której podwozie drona staje się cięższe lub bardziej złożone niż to konieczne w miarę dodawania kolejnych systemów, przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednich ścieżek przenoszenia obciążeń konstrukcyjnych oraz dostępności.
Obróbka CNC jest stosowana w przypadku elementów aluminiowych, płyt węglowych, mocowań silników oraz połączeń konstrukcyjnych. Zapewnia ona precyzyjne rozmieszczenie otworów oraz powtarzalną geometrię zarówno w przypadku prototypowych, jak i seryjnych elementów ramy bezzałogowego statku powietrznego.
Formowanie kompozytów i laminowanie pozwalają na wytwarzanie lekkich powłok, dźwigarów, skrzydeł oraz konstrukcji typu monokok. Orientację włókien można dostosować do przewidywanych obciążeń, zapewniając sztywność i wytrzymałość tam, gdzie jest to wymagane, natomiast kontrolowane układanie warstw i utwardzanie pomagają zachować spójne właściwości konstrukcyjne.
Formowanie wtryskowe nadaje się do produkcji większych serii polimerowych elementów ram, osłon, kanałów i obudów. Pozwala ono na połączenie kilku elementów w jednym komponencie, choć inwestycja w oprzyrządowanie zazwyczaj opłaca się przy większych seriach produkcyjnych.
Rama drona wydrukowana w technologii 3D może służyć do szybkiego prototypowania, wykonywania niestandardowych uchwytów, kanałów oraz konstrukcji produkowanych w niewielkich ilościach. Rama drona przeznaczona do druku 3D musi jednak uwzględniać kierunkowe właściwości materiału, działanie ciepła, obciążenia elementów złącznych, zmęczenie materiału, przyczepność warstw oraz drgania.
Ramy dronów mogą łączyć kleje, śruby, nity, wkładki, zaciski oraz klejone połączenia kompozytowe. Metody łączenia mają wpływ na możliwość naprawy, przenoszenie obciążeń, masę konstrukcyjną, zachowanie zmęczeniowe oraz serwisowanie w terenie w ramach ogólnej konstrukcji płatowca bezzałogowego statku powietrznego (UAV).
Różne misje stawiają różne priorytety w zakresie geometrii płatowca, interfejsów ładunku, ochrony środowiska, trwałości konstrukcji oraz możliwości transportu.
Projektowanie ukierunkowane na konkretne zastosowania pozwala dostosować masę i złożoność konstrukcji do potrzeb misji, zamiast dodawać zbędne funkcje.
Rozwój konstrukcji bezzałogowych statków powietrznych nadal koncentruje się na zmniejszaniu masy konstrukcyjnej, upraszczaniu montażu, poprawie wydajności konstrukcyjnej oraz integrowaniu większej liczby funkcji statku powietrznego w mniejszej liczbie komponentów.
Postępy te poszerzają gamę lekkich konstrukcji ram dronów dostępnych dla bezzałogowych statków powietrznych wykorzystywanych w zastosowaniach komercyjnych, przemysłowych, badawczych oraz specjalistycznych.
Wyszukiwanie firm i produktów
