Aj malý dron môže spôsobiť lietadlu veľké problémy
Z pôvodne malého segmentu dronov pre deti a na natáčanie videí sa v priebehu desaťročia stala silná a rýchlo sa rozvíjajúca oblasť ekonomiky. Jej súčasťou sú okrem výrobcov dronov aj výskumníci, leteckí odborníci, distribútori a poskytovatelia rôznych služieb. Bezpilotné prostriedky dnes uľahčujú a zefektívňujú množstvo úloh v energetike, logistike, kartografii, zdravotníctve a iných odvetviach. Pri zvýšenom pohybe dronov vo vzdušnom priestore sa, prirodzene, rieši aj otázka jeho bezpečnosti.
Zo sveta už poznáme viacero príkladov kolízií dronov s inými lietajúcimi prostriedkami a nebezpečných situácií, ktoré spôsobili drony. O niektorých z nich sme písali aj v článku 10 príkladov kolízií s dronmi (a ako sa im vyhnúť). Zrejme najvýraznejšiu hrozbu predstavujú drony pre pilotov lietadiel a vrtuľníkov. Tí nemajú šancu spozorovať malý dron, ktorý sa kvôli neodbornej manipulácii alebo neovládateľnosti dostane do ich letovej dráhy. Keďže existuje riziko, že k takýmto incidentom bude kvôli rastúcemu počtu dronov vo vzduchu dochádzať častejšie, začali vznikať viaceré štúdie a testy za účelom zistenia dopadov zrážky dronu s lietadlom. O výsledky niektorých z nich sa v tomto texte s vami podelíme.
Prečítajte si tiež: 15 spôsobov využitia dronov, o ktorých ste možno nevedeli
Nárazové testy na Univerzite v Ohio
Vo výskumnom inštitúte Dayton Univerzity v štáte Ohio sa uskutočnili testy, ktorých cieľom bolo skúmať a zdokumentovať dopady zrážky kvadrokoptéry s lietadlom. V pripravenom laboratóriu výskumníci zo skupiny UDRI Impact Physics spustili dron DJI Phantom 2 na krídlo lietadla Mooney M20 pri rýchlosti 238 míľ za hodinu (383km/h). Dron sa pri náraze hneď nerozbil, ale pri zavŕtaní do konštrukcie roztrhol nábežnú hranu krídla a poškodil jeho hlavný nosník. Zatiaľ čo sa kvadrokoptéra rozpadla, jej energia a hmotnosť spôsobili značné poškodenie krídla, ako je možné vidieť vo videu.
Cieľom testu bolo porovnať náraz vtáka s nárazom dronu, pričom sa použilo krídlo lietadla vybrané tak, aby reprezentovalo štruktúru nábežnej hrany komerčného dopravného lietadla. Dron aj model vtáka boli vypustené k modelu krídla lietadla rovnakou rýchlosťou. Výsledky testu potvrdili obavy, že aj relatívne ľahký dron dokáže nárazom do krídla lietadla spôsobiť vážne poškodenie stroja a dostať tak jeho posádku do života-ohrozujúcej situácie. V porovnaní so simulovaným nárazom vtáka vedci zistili, že vták síce spôsobil viditeľnejšie poškodenie prednej hrany krídla, ale dron prenikol hlbšie do krídla a poškodil hlavný nosník. Výskumníci dúfajú, že tento prvý výsledok testu pomôže zvýšiť povedomie UAV operátorov o dôležitosti predpisov týkajúcich sa bezpečnej prevádzky dronov.
Výsledky 14-mesačnej americkej štúdie
Potenciálnym rizikám zrážky koptéry s lietadlom sa podrobne venovala aj Aliancia pre bezpečnosť systému UAS prostredníctvom Research Excellence (ASSURE) financovanej FAA (Americký federálny úrad pre letectvo). Výskumný tím vytvoril počítačové modely dvoch bežných dronov – kvadrokoptéry a modelu s pevným krídlom, a starostlivo analyzoval viac ako 140 kolíznych scenárov zahŕňajúcich dopravné lietadlo s úzkym trupom a obchodné lietadlo. Simulované nárazové rýchlosti sa pohybovali od 100 uzlov do 365 uzlov a modely lietadiel boli zasiahnuté na ôsmich rôznych miestach na prednej hrane krídla, horizontálnom stabilizátore, vertikálnom stabilizátore a čelnom skle.
Výsledky počítačovo modelovaných testov naznačujú, že menšie lietadlá môžu byť zraniteľnejšie voči požiaru po náraze v dôsledku nižších nárazových rýchlostí ako dopravné lietadlo alebo business jet. Lítium-polymérové batérie používané na napájanie väčšiny dronov predstavujú však menšie riziko požiaru po dopade ako sa očakávalo, ale štrukturálne poškodenie, ktoré môže spôsobiť kolízia s dronom, bolo naopak vážnejšie.
Napriek nižšiemu riziku požiaru spôsobeného batériami došlo pri simulovaných nárazoch k značnému poškodeniu konštrukcie lietadla, najmä na horizontálnych a vertikálnych stabilizátoroch. Taktiež sa porovnávali aj nárazy vtáka a dronu a vedci dospeli k podobným záverom, že dron spôsobuje vážnejšie škody ako vták rovnakej hmotnosti. Okrem kvadrokoptéry (DJI Phantom) boli testované aj drony s pevným krídlom (Precision Hawk Lancester Hawkeye III), ktorý váži necelé 2kg. Vedci zistili, že bezpilotné lietadlo s pevnými krídlami má tendenciu spôsobiť vážnejšie poškodenie lietadla s posádkou, najmä kvôli jeho architektúre a geometrii. Vnútorné komponenty majú menšiu tendenciu rozptyľovať sa a rozpadávať počas nárazu, pričom sústreďujú viac energie na danú plochu povrchu.
Európsky výskumný projekt
Európska agentúra pre bezpečnosť letectva (EASA) v spolupráci so spoločnosťou Qinetiq vypracovala projekt Zraniteľnosti posádky po náraze dronom (Vulnerability of manned aircraft to drone strikes). Jeho cieľom bolo, podobne ako u predchádzajúcich štúdií, zistiť možné riziká a ich rozsah pri zrážke bezpilotného a pilotovaného lietadla. Pre testovanie boli použité počítačové modely schopné simulovať zrážky kvadrokoptér aj dronov s pevným krídlom s rôznymi typmi lietadiel.
Použitím veľkého súboru histrorických údajov o leteckej prevádzke a databázy podozrivých pozorovaní dronov vedci vygenerovali pravdepodobnostné rozloženie nadmorských výšok, pri ktorých hrozí zrážka s dronom. Taktiež vypočítali kolízne rýchlosti a vypracovali sa návrhy pre definíciu zrážkových uhlov. Potenciálnu úroveň zraniteľnosti posádky štúdia rozdelila na vysokú, strednú a nízku. Relatívne zraniteľnosti každej dopadovej zóny sa hodnotili kvalitatívne pomocou inžinierskeho úsudku a znalosti o konštrukciách lietadiel.
Vznikla tak tabuľka, ktorá popisuje úrovne ohrozenia posádky pri nárazu dronu do rôznych častí skúmaných lietadiel. Zohľadňovali sa rôzne relatívne rýchlosti lietadiel a dronov, hmotnosť dronov a vplyvy počasia. Výsledkom je podrobná analýza potenciálnych stretov, ktorá môže byť zohľadnená pri rôznych projektoch venujúcich sa bezpečnosti vzdušného priestoru a integrácii pilotovanej a bezpilotnej prevádzky.
Záver
Spomenuté štúdie skúmali potenciálne riziká kolízií medzi bezpilotnými prostriedkami a lietadlami. Mohli sa oprieť na už známe údaje z výskumných projektov zameriavajúcich sa na výskum kolízií lietadiel s vtákmi a výsledky navzájom porovnať. Všetky štúdie a testovania zároveň potvrdili vysokú mieru rizika zrážky dronu s lietadlom nielen pre mechanické poškodenie stroja, ale najmä pre ohrozenie života posádky. Zároveň tak potvrdzujú dôležitosť snáh o bezpečnú integráciu pilotovanej a bezpilotnej prevádzky, ktoré sa už na rôznej úrovni pripravujú alebo realizujú v mnohých krajinách.
PODOBNÉ PRÍSPEVKY
Prečítajte si našu reportáž o konferencii DRONTEX 2023, ktorá sa uskutočnila v októbri v Piešťanoch a spojila odborníkov na bezpilotné technológie z krajín V4!
Konferencia DRONTEX 2023 sa uskutoční 18-19. októbra v Piešťanoch. Okrem odborných prezentácií zameraných na dronové služby a bezpečnosť podujatie ponúkne výstavu dronov a priestor pre networking.
Použitie dronov pri monitoringu plochých striech nielen šetrí čas a prostriedky, ale zároveň prináša aj presnejšie výsledky. Viac o zapojení dronov pri odhaľovaní poškodení striech sa dozviete v našom článku pripravenom s partnerom našej asociácie - spoločnosťou NDN Tech.