Veículos aéreos não tripulados (UAVs) ou drones desempenham um papel significativo em diversas indústrias e setores. Eles estão se mostrando adaptáveis, confiáveis e eficazes. Por exemplo, os drones fornecem transporte em logística e entrega, busca e salvamento, inspeção de infraestruturas, agricultura de precisão, resposta a desastres, mineração, planeamento urbano, segurança, vigilância e exploração espacial.
Existem muitos tipos diferentes de drones, classificados de diversas maneiras. Os drones são rotulados por seu design, tamanho, aplicação ou finalidade. Eles também podem ser classificados com base em sua fonte de energia, ambiente operacional e classe regulatória. A gama desta tecnologia é grande e crescente.
Neste artigo, descreveremos alguns tipos comuns de drones e discutiremos sua classificação.
Tipos de drones por design
Os drones são geralmente classificados pelo seu design. Aqui estão alguns dos tipos mais comuns.
1. Drones de helicóptero de rotor único
2. Drones multirotores
3. Drones de asa fixa
4. Drones híbridos de asa fixa com decolagem vertical (VTOL)
5. Drones com rotor inclinado
6. Drones de ventiladores canalizados
7. Drones de asa mista
Drones de helicóptero de rotor único apresentam um rotor único e grande para sustentação e controle (para altitude e direção) que funciona como um helicóptero tripulado convencional. Uma combinação de controles cíclicos, coletivos e do rotor de cauda é aplicada para manobrar o voo com precisão.
Esses drones são empregados para diversas tarefas, como fotografia aérea, vigilância, sensoriamento remoto e voos de lazer. Muitas vezes, eles podem transportar cargas mais pesadas e oferecer tempos de voo mais longos em comparação com drones multirotores. Eles são mais desafiadores de operar do que drones multirotores, por isso os pilotos precisam de treinamento adequado para compreender os princípios do voo de helicópteros e dominar as entradas de controle.
Drones multirotores use múltiplas hélices (pás) para vôo e navegação, normalmente quatro a oito ou mais. Os drones são nomeados com base no número de rotores que possuem. Por exemplo:
- Tricóptero – 3 rotores
- Quadricóptero – 4 rotores
- Pentacóptero – 5 rotores
- Hexacóptero – 6 rotores
- Octocóptero – 8 rotores
- Decóptero – 10 rotores)
- Dodecópteros – 12 rotores
As configurações mais comuns são quadricópteros, hexacópteros e octocópteros.
Um drone multirotor produz sustentação girando rapidamente seus rotores. Ele também pode pairar, subir e descer pela elevação combinada dos rotores. O drone permanece estável controlando a sustentação de cada rotor. Ele também pode alterar sua localização, orientação e direção, alterando a velocidade e a direção de cada rotor. O passo ou velocidade dos rotores opostos é ajustado para regular a guinada.
Esses drones usam impulso diferencial e ajustes de velocidade em seus rotores para obter controle. Eles são relativamente fáceis de operar e podem pairar no local sem intervenção contínua do piloto, tornando-os ideais para tarefas como fotografia aérea, videografia e levantamento topográfico. Esses drones têm baixa capacidade de carga útil e tempos de voo relativamente curtos. Eles estão disponíveis em vários tamanhos, desde pequenos drones de brinquedo para uso recreativo até modelos profissionais e industriais maiores para tarefas especializadas.
Drones de asa fixa têm asas fixas e um design aerodinâmico, muito parecido com os aviões. A sustentação é gerada pelas asas (em vez dos rotores), que fornecem aerodinâmica quando o ar flui sobre elas e o drone avança. Na verdade, os drones de asa fixa são inerentemente estáveis em voo devido ao seu design aerodinâmico.
Este drone tem hélices, mas elas são montadas na frente do drone, e não na parte superior, ajudando no impulso para frente. O controle de vôo é obtido por meio de superfícies de controle como ailerons, elevadores e lemes.
Ao contrário dos multirotores, os drones de asa fixa não podem pairar no lugar e requerem uma pista ou catapulta para decolagem e pouso. Eles devem manter um movimento contínuo para frente para sustentação, tornando-os eficientes para missões de longa duração. Projetados para tempos de voo prolongados, esses drones podem voar por várias horas com uma única carga de bateria ou mais com motores movidos a combustível. Eles também podem transportar cargas pesadas e são capazes de voo autônomo, permitindo-lhes seguir rotas de voo pré-programadas ou responder a objetivos de missão específicos sem intervenção constante do piloto.
Como resultado, os drones de asa fixa são comumente usados para aplicações como mapeamento aéreo, agricultura (por exemplo, monitoramento de colheitas), monitoramento ambiental, vigilância de longo alcance, rastreamento de vida selvagem e coleta de dados geoespaciais.
Drones VTOL híbridos combine os recursos de drones de asa fixa e multi-rotor. Eles são capazes de decolar e pousar verticalmente como drones multirotores, para que possam operar em espaços confinados sem pista ou lançamento de catapulta. Esses drones também possuem capacidades de asa fixa, o que significa que podem fazer a transição da decolagem vertical para o vôo horizontal, semelhante aos aviões.
Uma vez em modo de vôo, eles cobrem distâncias maiores com mais eficiência do que drones multirotores. Esses híbridos usam sistemas avançados de controle de voo para fazer a transição entre a decolagem vertical e o voo de asa fixa. O processo de transição normalmente envolve a mudança da orientação dos rotores do drone e o ajuste dos vetores de empuxo. Após completarem suas missões, os VTOLs híbridos podem retornar para um pouso vertical, permitindo-lhes pousar em espaços apertados ou em pequenas plataformas de pouso. Muitos drones VTOL híbridos também possuem capacidades de voo autônomo.
Esses drones podem transportar uma grande carga e cobrir longas distâncias, o que os torna úteis para mapeamento aéreo, vigilância, entrega de carga e monitoramento ambiental.
Drones com rotor inclinado combinar as características de um helicóptero e de uma aeronave de asa fixa. Eles têm sistemas de rotor que podem inclinar-se da posição vertical para a horizontal, permitindo-lhes decolar e pousar verticalmente como um helicóptero e depois fazer a transição para o vôo de asa fixa para um cruzeiro eficiente.
Na posição vertical, os rotores proporcionam sustentação vertical para decolagem e pouso. Na posição horizontal, os rotores atuam como hélices para o vôo para frente. Esses drones utilizam sistemas avançados de controle de voo, que gerenciam com eficiência as transições verticais e horizontais. Isto envolve alterar a orientação dos rotores e ajustar os vetores de empuxo. Muitos têm capacidades de voo autônomo.
Os drones com rotor inclinado normalmente transportam grandes cargas, cobrem longas distâncias e são usados para reconhecimento, vigilância e transporte de mercadorias de longo alcance em ambientes remotos ou desafiadores.
Drones de ventiladores canalizados ter um sistema de propulsão compreendendo um ou mais ventiladores envoltos em um duto ou cobertura protetora. Isso significa que eles podem aproveitar as vantagens dos ventiladores canalizados para diversas aplicações. O duto protege as pás do ventilador e fornece elevação e controle adicionais. Também garante que as lâminas estejam protegidas e não danifiquem ou machuquem em caso de colisão.
Esses drones se beneficiam de maior sustentação e estabilidade em comparação com projetos de rotor aberto. O ventilador canalizado também produz menos ruído do que as configurações de rotor aberto. Ao variar a velocidade e o sentido de rotação dos ventiladores, o drone controla seu movimento em diferentes direções. O duto fornece sustentação aerodinâmica adicional, tornando-os mais eficientes para pairar e voar em baixa velocidade.
Esses drones são mais compactos e menores em comparação com outros tipos. Devido a uma pegada menor, existem limitações na capacidade de carga útil em comparação com UAVs maiores. Drones de ventiladores canalizados são usados para tarefas especializadas, como inspeção de tubulações, túneis e estruturas internas, onde a manobrabilidade e a estabilidade são críticas.
Drones de corpo de asa combinada (BWB) têm um design misto de asa e fuselagem para melhorar a aerodinâmica, o que é único. O design resulta em um corpo elevatório em forma de asa, com distinção mínima entre o corpo principal e as asas. Este drone depende de seu corpo para gerar sustentação. A forma mesclada cria sustentação por meio de forças aerodinâmicas e de seu formato geral. Poderia haver uma ou mais hélices ou motores a jato para fornecer impulso para o movimento para frente. Alguns drones BWB são projetados com capacidades VTOL, permitindo-lhes decolar e pousar verticalmente.
Os drones BWB podem transportar grandes cargas e cobrir distâncias mais longas com uma eficiência de combustível decente. Eles são usados para mapeamento aéreo, vigilância, entrega de carga, pesquisa científica e reconhecimento militar. Sua eficiência e capacidade de carga tornam-nas máquinas versáteis para muitos setores.
Tipos de drones por tamanho
A faixa de peso e tamanho para a classificação dos drones pode variar dependendo dos regulamentos e padrões locais. Nos Estados Unidos, a Administração Federal de Aviação (FAA) classifica os drones com base no seu peso para estabelecer regras e regulamentos para a sua operação segura. Esses regulamentos podem incluir restrições sobre onde e como os drones podem voar, requisitos de registro e certificação de pilotos.
À medida que ocorrem avanços na tecnologia de drones, os critérios de classificação mudam. Atualmente, a classificação dos drones com base no tamanho está listada abaixo.
1. Nano
2. Micro
3. Mini
4. Pequeno
5. Médio
6. Grande
Nanodrones normalmente têm menos de 250 gramas e são pequenos o suficiente para caber na palma da sua mão. Eles são usados para voos recreativos internos e externos, fins educacionais e fotografia aérea básica.
Microdrones pesar entre 250 gramas e dois quilos. Eles são um pouco maiores que os nano drones, mas ainda assim compactos. Micro drones são usados para voos recreativos, fotografia aérea e fins educacionais.
Mini drones pesar entre dois e 25 quilos. Eles são maiores que os micro drones, mas ainda relativamente pequenos. Os mini drones são usados para fotografia aérea, videografia, vôo recreativo e aplicações profissionais como agricultura e topografia.
Drones pequenos pesar entre 25 e 150 quilos. Eles são maiores e mais substanciais que os mini drones. Pequenos drones são usados em aplicações como vigilância, inspeção, mapeamento aéreo e transporte de carga.
Drones médios pesar entre 150 e 600 quilos. Eles são usados em aplicações profissionais avançadas, como pulverização agrícola, monitoramento ambiental e algumas aplicações militares ou de defesa.
Drones grandes pesam entre 600 quilos e várias toneladas. Eles são tão grandes que lembram pequenas aeronaves. Drones de grande porte são usados para transporte de carga pesada, reconhecimento militar, vigilância de longo alcance e mapeamento e levantamento em grande escala.
Tipos de drones por tecnologia
Normalmente, os drones são um tipo de veículo aéreo não tripulado. No entanto, à medida que a tecnologia avança, os drones incluem novos dispositivos. Vários veículos não tripulados ou controlados remotamente são agora também chamados de drones.
Esses drones são categorizados com base no tipo de veículo que são:
1. Veículos Aéreos Não Tripulados (UAV)
2. Veículos subaquáticos não tripulados (UUV)
3. Micro Veículos Aéreos (MAV)
4. Nano Veículos Aéreos (NAV)
5. Veículos Aéreos Pessoais (PAV)
6. Drones Submersíveis (SD)
Veículos Aéreos Não Tripulados (UAVs) é uma aeronave que opera sem piloto humano a bordo. Esses veículos podem ser projetados para voar de forma autônoma, seguindo padrões de voo predeterminados ou reagindo a dados em tempo real – ou um operador humano pode controlá-los remotamente.
Veículos subaquáticos não tripulados (UUVs) são veículos autônomos ou operados remotamente, projetados para operar abaixo da superfície da água sem piloto humano. Eles são usados em diversas aplicações, incluindo oceanografia, biologia marinha, arqueologia subaquática, levantamento hidrográfico, exploração de recursos subaquáticos e tarefas militares, como contramedidas de minas, guerra anti-submarina, bem como inteligência, vigilância e reconhecimento (ISR).
Micro Veículos Aéreos (MAV) são veículos aéreos não tripulados pequenos e leves. Essas pequenas aeronaves são frequentemente projetadas para imitar as características de voo de insetos ou pássaros e normalmente são usadas para aplicações que exigem drones pequenos e ágeis. Eles são usados para mapeamento interno, monitoramento de espaços confinados ou enxameação para vigilância.
Nano Veículos Aéreos (NAV) são drones extremamente pequenos, leves e ágeis para aplicações específicas que exigem aeronaves de micro porte. Seu design também é inspirado nas características de voo dos insetos e é utilizado para tarefas como vigilância, reconhecimento e monitoramento ambiental em espaços apertados ou confinados.
Veículos Aéreos Pessoais (PAV) transportar um ou mais passageiros, normalmente em um veículo pequeno, compacto e muitas vezes movido a eletricidade. Eles estão sendo desenvolvidos para fornecer opções de transporte regional e urbano, reduzindo potencialmente o congestionamento do tráfego e oferecendo formas futuras de transporte pessoal eficiente e prático. Um bom exemplo de PAVs são os táxis aéreos.
Drones Submersíveis (SD), também conhecidos como drones subaquáticos ou veículos subaquáticos operados remotamente (ROVs), são veículos autônomos ou controlados remotamente projetados para operar debaixo d'água. Eles são usados para explorar ambientes subaquáticos de difícil ou perigoso acesso para humanos. Eles podem alcançar grandes profundidades no oceano e explorar cavernas subaquáticas, naufrágios e outras características submersas. Esses drones são usados para exploração subaquática, oceanografia, arqueologia subaquática e fins recreativos.
Tipos de drones por aplicação
Drones são máquinas versáteis usadas em muitas aplicações e equipadas adequadamente. Aqui estão alguns tipos de drones com base na finalidade.
Drones para fotografia e videografia capture imagens e vídeos de alta qualidade do ar. Eles estão equipados com gimbals estabilizados e câmeras de alta resolução. Eles são usados em produção de filmes, fotografia aérea e criação de conteúdo.
Drones agrícolas são usados na agricultura para monitoramento de culturas, controle de pragas e agricultura de precisão. Eles possuem sensores para coletar dados sobre a saúde das culturas e as condições do solo.
Drones de busca e resgate auxiliar nas operações de busca e salvamento, fornecendo imagens aéreas em tempo real. Eles possuem câmeras térmicas e sensores para localizar pessoas desaparecidas em terrenos desafiadores.
Drones de corrida são usados para fins recreativos e competições de corrida de drones. Eles oferecem velocidade, agilidade e realização de manobras acrobáticas.
Entretenimento e shows de drones são usados em eventos de entretenimento de grande escala e shows de luzes aéreas. Eles são programados para criar exibições visuais coordenadas no céu noturno e geralmente possuem luzes laser ou LED.
Drones de entrega transportar mercadorias de um local para outro, normalmente para empresas de comércio eletrônico ou logística.
Mapeamento e levantamento de drones são usados para criar mapas detalhados, modelos 3D e levantamentos topográficos de terreno. Eles são comumente usados em construção, mineração e desenvolvimento de terras.
Drones militares e de defesa (UCAVs – Veículos Aéreos de Combate Não Tripulados) são usados pelas forças armadas para missões de reconhecimento, vigilância e, às vezes, de combate. Estes podem variar desde pequenos drones de vigilância até plataformas armadas maiores.
Drones de pesquisa científica são usados para vários fins científicos, incluindo pesquisas climáticas, amostragem atmosférica e pesquisas geológicas.
Drones educacionais e de treinamento são projetados para fins educacionais e treinamento de novos operadores de drones. Eles fornecem um ambiente seguro e controlado para aprender sobre a tecnologia UAV.
Drones de inspeção de infraestrutura inspecionar infraestruturas críticas, como pontes, linhas de energia e dutos. Com a ajuda destes drones, muitas vezes não há necessidade de inspetores humanos trabalharem em condições perigosas.
Drones da indústria de petróleo e gás são usados em operações de petróleo e gás para monitoramento de dutos, inspeção de flare stack e manutenção de plataformas offshore.
Drones de monitoramento ambiental são usados para pesquisa ecológica e conservação. Eles ajudam no rastreamento da vida selvagem, no monitoramento de habitats e na avaliação de mudanças ecológicas.
Drones médicos e de saúde estão em desenvolvimento e podem ser usados para transporte de suprimentos médicos, entrega de órgãos e resposta médica de emergência.
Drones de exploração espacial (rovers planetários) são usados para exploração planetária em corpos celestes como Marte e a Lua. Eles coletam dados e imagens para avançar nossa compreensão do espaço e dos planetas.
Tipos de drones por ambiente
Os drones também podem ser categorizados com base no ambiente onde operam da seguinte forma.
Drones internos são projetados para voar em ambientes internos, como armazéns, fábricas e arenas internas. Esses micro ou mini drones podem navegar em espaços apertados e são usados para mapeamento interno, gerenciamento de estoque e inspeções.
Drones ao ar livre operam em espaços abertos ao ar livre, desde áreas rurais até ambientes urbanos. Eles são usados para fotografia aérea, vigilância, agricultura e vôo recreativo.
Drones urbanos são usados em ambientes urbanos, que exigem sistemas para evitar obstáculos e capacidade de navegar em espaços aéreos complexos. Eles são usados para vigilância urbana, inspeção de infraestrutura e fotografia aérea nas cidades.
Drones rurais e agrícolas normalmente voam em campos abertos, fazendas e áreas rurais. Eles são usados para agricultura de precisão, monitoramento de colheitas e aplicação de pesticidas.
Drones de montanha e de alta altitude são equipados para operação em ambientes montanhosos ou de alta altitude, muitas vezes apresentando capacidades aprimoradas de altitude e designs robustos. Eles são comumente usados para busca e resgate em montanhas ou pesquisas alpinas.
Drones marítimos operam sobre ou debaixo d'água, incluindo oceanos, mares, rios e lagos. Eles são usados na exploração oceânica, pesquisa marinha, inspeções subaquáticas e missões de busca e salvamento.
Drones costeiros e marinhos são construídos para resistir aos efeitos corrosivos da água salgada e operar em ambientes costeiros e marinhos. Eles são usados para monitoramento costeiro, pesquisa marinha e esforços de conservação dos oceanos.
Drones do deserto pode suportar altas temperaturas, areia soprada e baixa umidade em ambientes desérticos. Eles são usados para mapeamento, monitoramento e pesquisa ambiental de terrenos desérticos.
Drones florestais e contra incêndios florestais monitorar e gerenciar áreas florestais, detectar incêndios florestais e mapear a saúde da floresta. Eles ajudam na prevenção de incêndios florestais e nos esforços de resposta.
Drones de selva e floresta tropical navegue pela vegetação densa e alta umidade em florestas tropicais e selvas. Eles são usados para pesquisas sobre biodiversidade, monitoramento ambiental e conservação da vida selvagem.
Drones alpinos são projetados para ambientes com neve e alpinos e são frequentemente usados para monitoramento de avalanches, análise de neve acumulada e busca e resgate no inverno.
Drones árticos e antárticos pode suportar frio extremo, condições adversas e ambientes gelados em regiões polares. Eles são usados para pesquisa científica, monitoramento ambiental e observação da vida selvagem nas regiões do Ártico e da Antártica.
Drones subterrâneos são usados em operações de mineração e abertura de túneis para navegar e inspecionar passagens subterrâneas. Eles garantem segurança e eficiência em ambientes subterrâneos.
Drones de exploração espacial são usados na exploração planetária em corpos celestes como Marte e a Lua.
Drones climáticos extremos são projetados para resistir a condições climáticas severas, como furacões, tornados e outros eventos climáticos extremos. Eles são usados para pesquisa e monitoramento meteorológico.
Tipos de drones por autonomia e controle
Esses drones são categorizados pelo nível de autonomia e controle que possuem.
Drones manuais são controlados inteiramente por um operador humano.
Drones semiautônomos executar algumas tarefas de forma autônoma, mas com supervisão humana.
Drones autônomos são projetados para operar sem intervenção humana direta. Eles contam com sensores e inteligência artificial para voos autônomos e conclusão de missões.
Tipos de drones por fonte de energia
Com base nas fontes de energia, existem os seguintes tipos de drones.
Drones movidos a bateria incluem drones elétricos alimentados por baterias recarregáveis de polímero de lítio (LiPo) ou de íons de lítio (Li-ion). Eles são comumente usados para uso doméstico e profissional. Porém, devido ao uso de bateria, eles têm tempo de vôo limitado e requerem recarga periódica. Esses drones são leves e adequados para uma ampla gama de aplicações. Eles operam silenciosamente e têm zero emissões.
Drones movidos a gasolina operam em motores de combustão interna que funcionam com gasolina ou outros combustíveis líquidos. Comparados aos drones movidos a bateria, esses drones têm tempos de voo mais longos e podem transportar cargas pesadas. Normalmente, são drones grandes projetados para missões prolongadas.
Drones híbridos combinar fontes de energia elétrica e a gasolina para equilibrar a duração prolongada do voo e a redução de emissões. Eles são mais versáteis e pesados que os drones elétricos ou a gasolina.
Drones movidos a energia solar possuem painéis nas asas ou superfícies para captar energia solar e recarregar as baterias a bordo. Eles dependem da luz solar para recarregar, por isso têm vôo limitado em condições nubladas e noturnas. No entanto, eles são ecológicos e apresentam maior resistência ao vôo quando expostos à luz solar.
Drones movidos a células de combustível usar células de combustível de hidrogênio para gerar eletricidade para propulsão e sistemas de bordo. Esses drones apresentam resistência em voos longos, excelente eficiência energética e emissões reduzidas. No entanto, são dispendiosos e a infra-estrutura de reabastecimento de hidrogénio é limitada.
Drones amarrados receba energia e dados através do cabo. Eles permanecem conectados a uma fonte de energia terrestre por meio de um cabo (tether), o que lhes dá tempo de vôo ilimitado (desde que estejam amarrados), energia contínua e comunicação estável. No entanto, a sua mobilidade, altitude e alcance são limitados.
Drones movidos a energia nuclear estão em desenvolvimento e podem utilizar pequenos reatores nucleares como fonte de energia para missões prolongadas, particularmente na exploração espacial. Eles são complexos e caros para projetar e projetar. Estes drones são apenas um conceito teórico com potencial para missões extremamente longas, particularmente no espaço profundo.
Tipos de drones por classe regulatória
Existem diferentes órgãos reguladores para drones na maioria dos países. O órgão regulador para drones é o seguinte para estes países:
- O Administração Federal de Aviação (FAA) são os EUA
- A Agência da União Europeia para a Segurança da Aviação (EASA) na União Europeia
- A Autoridade de Aviação Civil (CAA) no Reino Unido
- A Direção Geral de Aviação Civil (DGCA) na Índia.
As classes regulatórias mais comuns para drones são as seguintes:
A classe aberta inclui drones que pesam menos de 250 gramas e têm velocidade máxima de 19 m/s. Esses drones estão sujeitos ao mínimo de restrições e podem voar sem licença ou registro.
Classe específica inclui drones que não atendem aos requisitos da classe aberta. Esses drones podem exigir licença, registro ou outra autorização para voar.
A classe certificada inclui drones projetados para uso comercial ou industrial. Esses drones devem atender a rigorosos padrões de segurança e estão sujeitos às regulamentações mais rigorosas.
