드론은 무엇으로 만들어졌나요?

드론에 사용되는 주요 재료:

• 탄소 섬유 강화 복합 재료(CRFC)
• 폴리에스터, 나일론, 폴리스티렌 등의 열가소성 수지
• 알루미늄
• 리튬 이온 배터리

드론이 참신하고 회사에서 만든 프로토타입이자 진취적인 취미 생활을 하던 일이 엊그제 같습니다. 이제 드론이 전 세계를 장악한 것 같습니다. 그들은 어디에나 있으며 산업, 예술, 심지어 어린이 장난감에서 역할을 수행합니다. . 사람들은 종종 이 작은 비행 기계가 최근에야 일반화되었습니다. 드론은 아직 초기 단계이며 재료 및 마이크로컨트롤러 기술이 향상됨에 따라 미래의 드론은 거의 공상 과학 소설처럼 보일 수 있는 방식으로 진화할 것입니다 .

드론이 설계되는 방식과 그것이 만들어지는 재료를 조사하여 , 우리는 이 중요한 기술이 어떻게 발전했는지 이해하고 가까운 장래에 어떻게 발전할 수 있는지 알 수 있습니다.

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무인 항공기(UAV)는 기존의 육상 감시 방법을 빠르게 대체하고 있습니다. 그들은 인기가 너무 빠르게 증가하여 일부 사람들은 "드론 아이 뷰"라는 고전적인 "조감도" 표현을 포기하기까지 했습니다.

그렇다면 드론이란 무엇일까요? 어떻게 설계되었습니까? 그리고 널리 보급된 기술이 되도록 급증하는 요인은 무엇입니까?

알아봅시다.

드론이란 무엇입니까?

대부분의 사람들에게 '드론'은 무인 항공기(UAV)의 특정 유형입니다. :멀티로터 또는 멀티콥터. 이름에서 알 수 있듯이 이 기계는 두 개 이상의 모터 구동 프로펠러에서 아래쪽으로 추력을 전달하여 비행합니다. .

가장 인기 있는 소비자 모델은 쿼드콥터입니다. (로터 4개), 상업용 변형에는 헥사콥터가 포함됩니다. (로터 6개) 및 옥토콥터 (8개의 로터) 더 큰 양력을 제공합니다. 다양한 군용 및 민간용 드론이 있지만 거기에서 우리는 일반적인 멀티로터 드론과 그 재료에 초점을 맞출 것입니다.

날기 위해 드론은 충분한 상향 추력을 생성할 수 있어야 합니다. 자체 무게를 극복하기 위해 드론의 재료 선택은 드론의 질량을 최소화하는 것이 지배적입니다. .

드론을 만드는 데 사용되는 1g의 재료를 들어 올리는 데 드는 에너지는 1g이며 절약할 수 있는 1g은 성능을 향상시킵니다.

• 증가된 화물 용량
• 연장된 비행 시간
• 관성 감소 및 기동성 향상

질량을 최소화하기 위해 재료를 선택하고 구성요소를 설계하는 이러한 프로세스를 "경량화라고 합니다. ". 이것은 우리에게 가장 중요한 재료 특성 선택 기준을 제공합니다:저밀도 재료를 선택하여 질량 최소화 .

부품별 분석

드론은 다양한 구성요소로 구성된 복잡한 장치입니다. 같이 일하다. 각 구성요소는 서로 다른 기능을 수행합니다. , 따라서 각 부품의 재료를 선택할 때 다양한 고려 사항이 적용됩니다. . 그러나 드론의 각 부분에 대해 무게를 최소화하고 성능을 최대화하려면 재료 밀도를 고려해야 합니다. .

프레임:모두 함께 유지

프레임 드론에 모양을 부여하고 모든 하위 시스템을 제자리에 고정 . 기계적 기능을 수행하기 때문에 프레임의 가장 중요한 물성은 강도 . 상업용 드론의 경우 나일론, 폴리에스터 및 폴리스티렌 변형과 같은 열가소성 수지가 복잡한 부품을 만드는 데 비용이 저렴하기 때문에 인기 있는 선택입니다. 사출 성형 공정 사용 .

열가소성 플라스틱은 또한 강도가 낮고 밀도가 낮음을 제공합니다. , 인장 강도가 100MPa를 초과하고 밀도가 2g/cm3 미만인 여러 종류가 있습니다. 많은 열가소성 플라스틱은 맞춤 부품을 3D 인쇄하는 데 사용할 수 있는 필라멘트로도 제공됩니다. , 열가소성 플라스틱을 실험용 드론의 인기 있는 구성 요소로 만듭니다.

상업용 드론은 더 저렴한 가격을 위해 추가 무게를 희생할 수 있지만 산업용 드론 성능 우선 . 강도가 높은 재료 더 적은 양으로 사용할 수 있어 더 가볍고 고성능인 드론을 만들 수 있습니다.

Matmatch 검색을 사용하여 최저 밀도 및 최고 강도의 재료를 찾는 경우 고성능 드론 프레임을 위한 최고의 선택인 탄소 섬유 강화 복합 재료를 찾습니다. . 이러한 복합 재료는 가볍고 단단한 드론 프레임을 만들기 위해 고강도, 저밀도 및 고강성을 제공합니다.

모터 및 프로펠러:들어올리기

추진력이 없으면 드론은 절대 땅에서 떨어질 수 없습니다. 드론을 구동하는 모터는 기존 전기 모터입니다. 구리 권선 및 영구 자석 포함 . 모터 하우징은 무게를 최소화하도록 선택할 수 있으며 열가소성 수지 또는 알루미늄 합금은 중량 대비 강도 비율이 좋습니다.

그러나 모터는 상당한 열을 발생시킬 수 있습니다. 따라서 알루미늄과 같이 열전도율이 높은 재료는 , 모터 냉각을 돕기 위해 하우징에 사용할 수 있습니다.

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중국 제조업체가 지배하는 전 세계 비군사 드론 시장은 향후 10년 동안 143억 달러의 매출로 3배 성장할 것입니다. (로이터)

로터 블레이드 의 드론은 고속으로 회전하므로 드론이 날아갈 때 가장 많이 마모되는 부분을 흡수하는 경향이 있습니다. (또는 충돌). 프레임 소재와 마찬가지로 최적의 로터 블레이드 소재 선택 무게를 최소화하면서 강도를 최대화하는 문제입니다.

일부 로터 블레이드는 탄소 섬유 강화 복합 재료로 만들어집니다. . 그러나 로터 블레이드는 자주 손상되고 교체되기 때문에 교체 비용을 줄이기 위해 많은 부품이 열가소성 수지로 만들어집니다. 깨졌을 때.

로터 블레이드는 일반적으로 회전하는 동안 고속 충격으로 손상되기 때문에 내구성 있는 로터 블레이드를 설계하려는 엔지니어는 충격 강도와 밀도로 재료를 필터링하여 적절한 재료를 선택할 수 있습니다.

배터리:비행 능력

드론의 모든 구성 요소 중 배터리 기술 개선 가장 중요한 돌파구가 될 수 있습니다. 그것이 현대의 멀티로터 드론을 가능하게 했습니다. 기계 부품을 설계할 때 강도 대 중량 비율을 고려하는 것과 같은 방식으로 배터리 성능은 배터리 무게로 측정할 수 있습니다 .

비에너지와 같은 측정 (J/kg) 및 비전력 (W/kg)은 배터리의 질량 측면에서 에너지를 저장하고 방출하는 능력을 설명합니다. .

오래된 납산 및 Ni-Cd 배터리 무게가 너무 큼 드론의 경우 지상에서 스스로 들어올릴 수만 있다면 오랫동안 비행할 수 있었습니다. 그러나 현대식 리튬 이온 배터리 오늘날의 멀티로터 드론을 가능하게 하는 경량 패키지에 충분한 에너지와 전력을 제공합니다. 배터리 및 커패시터 기술의 미래 발전으로 더 가볍고 고성능인 드론이 가능해집니다.

센서:드론의 신경계

멀티로터 드론은 날 때마다 섬세한 균형을 잡습니다. . 모터 하나가 너무 많은 추력을 제공하면 드론이 기울어지거나 심지어 뒤집힐 수도 있습니다. 인체가 걸을 때 균형을 잡기 위해 감각과 신경의 복잡한 네트워크를 사용하는 것처럼 멀티로터 드론은 인상적인 센서 세트와 피드백 메커니즘을 사용하여 공중에 떠 있습니다. .

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경찰과 법 집행 기관은 교통 사고 현장 조사, 실종자 수색, 용의자 위치, 구조 작업, 공공 안전과 관련된 불법 활동 또는 작업 감지, 민감한 지역 확보, 범죄 현장 조사에 드론을 사용합니다.

드론의 '신경계'에서 가장 중요한 부분은 기울기 센서입니다. . 자이로스코프 센서와 가속도계가 결합된 기울기 센서는 드론의 모터와 함께 피드백 루프에 연결됩니다.

비행 중인 드론은 수평을 유지하기 위해 모터 추력을 지속적으로 미세 조정하여 기류와 극단적인 기동에서 회복할 수 있습니다. 일부 고급 드론 또한 각 로터를 독립적으로 기울일 수 있습니다. , 드론이 각 로터에서 발생하는 추력의 방향과 강도를 모두 제어할 수 있습니다.

드론은 또한 다양한 센서를 사용할 수 있습니다. 내부 시스템과 주변 세계를 모니터링합니다. 전류 및 전압 센서 무인 항공기가 예비 전력에서 끌어온 에너지를 추적하도록 도와주세요. , 착륙 및 재충전 시간을 조종사가 알 수 있도록 도와줍니다.

GPS 및 자기 센서 드론의 위치와 방향을 측정하여 탐색을 돕습니다. 기류 센서 드론이 속도나 풍류를 감지할 수 있도록 하고 해당 정보를 균형 회로에 피드백하여 드론의 비행을 더욱 안정적으로 만들 수 있습니다.

마이크로컨트롤러 및 카메라:더 스마트한 드론

마이크로칩 기술의 동일한 발전 드론이 하늘을 나는 컴퓨터가 될 수 있도록 하는 최신 스마트폰을 만든 . 스마트폰에서 볼 수 있는 많은 동일한 칩 (Intel, Nvidia, Qualcomm, Arm 등) 드론에도 등장합니다.

드론이 지능화됨에 따라 인간이 덜 제어하면서 더 정교한 작업을 수행할 수 있게 되었습니다. . 현재 이것은 무인 항공기가 인간 조종사 없이 미리 결정된 경로를 따르거나 훨씬 더 많은 센서 어레이에서 측정값을 기록할 수 있음을 의미합니다. 그러나 연구원들은 드론을 프로그래밍하는 방법을 배우고 있습니다 사람의 도움 없이 점점 더 복잡해지는 작업을 수행합니다.

대부분의 사람들에게 드론의 전체 목적은 사람이 도달할 수 없는 높이까지 카메라를 운반하는 것입니다. . 기본적인 소비자 수준의 드론조차도 비디오를 스마트폰으로 다시 방송하거나 이미지를 메모리에 기록하는 카메라를 휴대합니다.

영화 스튜디오는 고급 드론을 사용합니다. 그들의 고예산 영화를 촬영하기 위해. 그러나 "컴퓨터 비전" 분야의 발전으로 인해 카메라는 인간 조종사를 위한 단순한 탑재물 또는 보조 장치 이상의 기능을 하고 있습니다. 미래의 드론은 카메라를 사용하여 주변 세계를 볼 것 그리고 그 정보를 사용하여 스스로를 시험해 보십시오.

드론은 점점 더 인간 조종사의 도움 없이 날 수 있게 되었습니다. 또는 탐색용 GPS , 그리고 이것은 함께 일하는 드론이라는 강력한 새 기능을 제공합니다. 드론 떼는 이전에 GPS를 사용하고 중앙 컨트롤러와 통신하여 각 개인이 그룹에 속하는 위치를 결정하는 드론 팀으로 구성되었습니다.

그러나 최첨단 연구를 통해 자체 온보드 센서와 카메라를 사용하여 다른 드론을 인식하고 편대를 비행하는 드론이 만들어졌습니다. . 곧 인명 구조원 역할을 하는 자율 드론 팀을 보는 것이 보편화될 것입니다. , 작물 돌보기 , 또는 재난 구호 활동을 돕기 위해 수색대를 타고 비행합니다. .

전 세계에 영향을 미치는 기술

이제 드론은 어디에나 있는 것 같습니다. 영화 촬영, 영화 출연, 부동산 판매 지원, 스포츠 중계, 새로운 스포츠 제작, 농장 및 공장에서 일하고, 다른 드론 사냥을 하고 있으며 곧 소포 배달을 할 수도 있습니다. . 재료, AI 및 마이크로컨트롤러가 개선됨에 따라 드론은 광범위한 산업에 계속해서 혁명을 일으킬 것입니다. .

드론의 미래

드론은 날이 갈수록 대중화되고 있으며 세상이 작동하고 노는 방식에 혁명을 일으키고 있습니다. 드론에 사용되는 재료 무게를 최소화하면서 고강도 프레임과 대용량 배터리로 성능을 향상시키도록 선택되었습니다.

드론의 무게를 최소화하여 성능을 극대화합니다. , 더 긴 촬영을 수행할 수 있는 시네마 드론을 만드는 문제인지 아니면 레이싱 드론을 훨씬 더 조종하기 쉽게 만드는 문제인지 여부. 드론도 점점 더 똑똑해지고 있습니다. 그리고 머지 않아 자율 드론이 일상 생활의 일부가 될 수 있습니다.