Mám Dron

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 zaujímavý článok nášho kolegu Pavla Serbína, ktorý v texte vyjadruje svoj názor na Urban Air Mobility v kontexte navštívenej konferencie Amsterdam Drone Week 2022.

Použitie LIDARu umožnilo dronom celkom nové spôsoby využitia. Čo je LIDAR, ako funguje a aké sú výhody tejto technológie sme sa porozprávali s p.Michalom Ševerom zo spoločnosti UAVONIC.

Bezpilotné technológie nachádzajú čoraz väčšie využitie pri ochrane životného prostredia. V tomto článku sa dočítate, akým spôsobom drony prispievajú k lepšiemu ovzdušiu, čo ochrane oceánov a vzácnych živočíchov.