Phương tiện bay không người lái UAV (Unmanned aerial vehicle) là máy bay không có bất kỳ phi công, phi hành đoàn hoặc hành khách nào trên máy bay. UAV là một thành phần của hệ thống máy bay không người lái UAS (unmanned aircraft system), bao gồm việc bổ sung bộ điều khiển trên mặt đất và hệ thống liên lạc với UAV. Chuyến bay của UAV có thể hoạt động dưới sự điều khiển từ xa của người điều khiển, như máy bay được điều khiển từ xa RPA (remotely-piloted aircraft), hoặc với các mức độ tự chủ khác nhau, chẳng hạn như hỗ trợ lái tự động, cho đến máy bay tự động hoàn toàn không có sự can thiệp của con người.
UAV ban đầu được phát triển trong suốt thế kỷ XX cho các nhiệm vụ quân sự quá “buồn tẻ, bẩn thỉu hoặc nguy hiểm” đối với con người, và đến thế kỷ XXI, chúng đã trở thành tài sản thiết yếu đối với hầu hết quân đội. Khi công nghệ điều khiển được cải thiện và chi phí giảm, việc sử dụng chúng được mở rộng sang nhiều ứng dụng phi quân sự. Chúng bao gồm chụp ảnh từ trên không, phân phối sản phẩm, nông nghiệp, kiểm tra chính sách và giám sát, kiểm tra cơ sở hạ tầng, khoa học, buôn lậu, và đua máy bay không người lái.
Thuật ngữ
Nhiều thuật ngữ được sử dụng cho máy bay bay mà không có bất kỳ người nào trên máy bay.
Thuật ngữ “drone” (thiết bị bay không người lái) đã được sử dụng từ những ngày đầu của ngành hàng không, được áp dụng cho các máy bay mục tiêu bay từ xa được sử dụng để thực hành bắn súng của chiến hạm, chẳng hạn như Fairey Queen những năm 1920 và de Havilland Queen Bee những năm 1930. Các ví dụ sau đó bao gồm Airspeed Queen Wasp và Miles Queen Martinet, trước khi thay thế cuối cùng bởi GAF Jindivik. Thuật ngữ này vẫn được sử dụng phổ biến.
Thuật ngữ “unmanned aerial vehicle” (phương tiện bay không người lái UAV) được định nghĩa là một “phương tiện bay được cung cấp năng lượng, không mang theo người điều khiển, sử dụng lực khí động học để cung cấp lực nâng cho phương tiện, có thể bay tự động hoặc được điều khiển từ xa, có thể sử dụng hoặc phục hồi và có thể mang theo trọng tải gây chết người hoặc không gây chết người”. UAV là một thuật ngữ thường được áp dụng cho các trường hợp sử dụng trong quân sự. Tuy nhiên, tên lửa có đầu đạn không được coi là UAV vì bản thân phương tiện này là một loại vũ khí.
Thuật ngữ “unmanned aircraft system” (hệ thống máy bay không người lái UAS) đã được Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ DoD (Department of Defense) và Cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ FAA (Federal Aviation Administration) thông qua vào năm 2005 theo Lộ trình Hệ thống Máy bay Không người lái của họ 2005-2030. Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế ICAO (International Civil Aviation Organization) và Cơ quan Hàng không Dân dụng Anh BCAA (British Civil Aviation Authority) đã thông qua thuật ngữ này, cũng được sử dụng trong lộ trình Nghiên cứu Quản lý Không lưu-Giao thông (Air-Traffic-Management) của Liên minh Châu Âu cho năm 2020. Thuật ngữ này nhấn mạnh tầm quan trọng của các yếu tố khác ngoài máy bay. Nó bao gồm các yếu tố như trạm điều khiển mặt đất, liên kết dữ liệu và các thiết bị hỗ trợ khác. Một thuật ngữ tương tự là “unmanned-aircraft vehicle system” (hệ thống máy bay không người lái, viết tắt là UAVS); “remotely piloted aerial vehicle” (máy bay được điều khiển từ xa, viết tắt là RPAV); “remotely piloted aircraft system” (hệ thống máy bay được điều khiển từ xa, viết tắt là RPAS). Nhiều điều khoản tương tự đang được sử dụng. “Không có người lái” và “không có người ở” đôi khi được sử dụng làm lựa chọn thay thế cho “không người lái”.
Ngoài phần mềm, máy bay không người lái tự hành cũng sử dụng một loạt công nghệ tiên tiến cho phép chúng thực hiện sứ mệnh của mình mà không cần sự can thiệp của con người, chẳng hạn như điện toán đám mây, thị giác máy tính, trí tuệ nhân tạo, máy học, học sâu và cảm biến nhiệt.
Theo quy định mới có hiệu lực từ ngày 1/6/2019, thuật ngữ RPAS (Hệ thống máy bay được điều khiển từ xa) đã được Chính phủ Canada thông qua có nghĩa là “một tập hợp các phần tử có thể cấu hình bao gồm một máy bay được điều khiển từ xa, trạm điều khiển, bộ chỉ huy và điều khiển liên kết và bất kỳ yếu tố hệ thống nào khác được yêu cầu trong quá trình khai thác chuyến bay”.
Mối quan hệ của UAV với máy bay mô hình được điều khiển từ xa là không rõ ràng. UAV có thể bao gồm hoặc không bao gồm máy bay mô hình. Một số khu vực pháp lý dựa trên định nghĩa của họ về kích thước hoặc trọng lượng; tuy nhiên, FAA của Mỹ định nghĩa bất kỳ tàu bay nào không có bánh lái là UAV bất kể kích thước. Đối với mục đích sử dụng giải trí, máy bay không người lái (trái ngược với UAV) là một máy bay mô hình có video góc nhìn thứ nhất, khả năng tự hành hoặc cả hai.
Phân loại
UAV có thể được phân loại giống như bất kỳ loại máy bay nào khác, theo cấu hình thiết kế như trọng lượng hoặc loại động cơ, độ cao bay tối đa, mức độ tự chủ hoạt động, vai trò tác chiến…
Theo Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, UAV được phân thành 5 nhóm dưới đây:
– Nhóm 1: Kích thước Nhỏ; tải trọng cất cánh tối đa < 9,1 kg; tốc độ <100 hl/g (190 km/h).
– Nhóm 2: Kích thước Trung bình; tải trọng cất cánh tối đa > 9,1 kg & < 25 kg; tốc độ < 250 hl/g (460 km/h).
– Nhóm 3: Kích thước Lớn; tải trọng cất cánh tối đa > 25 kg & < 600 kg; tốc độ < 250 hl/g (460 km/h).
– Nhóm 4: Kích thước Lớn hơn; tải trọng cất cánh tối đa > 600 kg; mọi tốc độ.
– Nhóm 5: Kích thước Lớn nhất; tải trọng cất cánh tối đa > 600 kg; mọi tốc độ.
Phân loại dựa trên trọng lượng
Dựa trên trọng lượng của chúng, máy bay không người lái có thể được phân loại thành 5 loại – nano (nặng tới 250 g), phương tiện bay siêu nhỏ (MAV) (250 g đến 2 kg), UAV thu nhỏ hoặc nhỏ (SUAV) (2 đến 25 kg), trung bình (25 đến 150 kg) và lớn (trên 150 kg).
Phân loại dựa trên mức độ tự chủ
Máy bay không người lái cũng có thể được phân loại dựa trên mức độ tự chủ trong các hoạt động bay của chúng. ICAO phân loại máy bay không người lái là máy bay được điều khiển từ xa hoặc máy bay tự động hoàn toàn. Một số UAV cung cấp mức độ tự chủ trung cấp. Ví dụ: một phương tiện được điều khiển từ xa trong hầu hết các bối cảnh nhưng có hoạt động quay trở lại căn cứ tự động. Một số loại máy bay có thể tùy chọn bay có người lái hoặc dưới dạng UAV, có thể bao gồm máy bay có người lái được biến đổi thành UAV không người lái hoặc không tùy chọn có người lái OPV (Optionally Piloted UAVs).
Phân loại dựa trên độ cao
Dựa trên độ cao, các phân loại UAV sau đã được sử dụng tại các sự kiện trong ngành như diễn đàn Hệ thống không người lái ParcAberporth:
– Loại cầm tay, độ cao 600 m, tầm hoạt động khoảng 2 km.
– Độ cao dưới 1.500 m, tầm hoạt động lên tới 10 km.
– Loại NATO, độ cao 3.000 m, tầm hoạt động lên tới 50 km.
– Độ cao chiến thuật, 5.500 m, tầm hoạt động khoảng 160 km.
– MALE (độ cao trung bình, độ bền lâu), lên đến 9.000 m và phạm vi trên 200 km.
– HALE (độ cao lớn, độ bền lâu) trên 9.100 m và tầm hoạt động vô hạn định.
– Tốc độ siêu âm cao, siêu âm (Mach 1-5) hoặc siêu âm (Mach 5+) 15.200 m hoặc độ cao dưới quỹ đạo, phạm vi trên 200 km.
– Quỹ đạo trái đất thấp (Mach 25+).
– CIS, trung chuyển trái đất-mặt trăng.
– Hệ thống hướng dẫn tàu sân bay có sự hỗ trợ của máy tính CACGS (Computer Assisted Carrier Guidance System) dành cho UAV.
Phân loại dựa trên các tiêu chí tổng hợp
Một ví dụ về phân loại dựa trên các tiêu chí tổng hợp là hệ thống máy bay không người lái (UAS) của Quân đội Hoa Kỳ phân loại UAV dựa trên trọng lượng, độ cao tối đa và tốc độ của thành phần UAV.
Lịch sử
Máy bay không người lái đầu tiên
Việc sử dụng máy bay không người lái sớm nhất được ghi nhận để chiến đấu xảy ra vào tháng 7/1849, với một tàu sân bay (tiền thân của tàu sân bay ngày nay) trong cuộc tấn công đầu tiên sử dụng sức mạnh không quân trong lực lượng hàng không hải quân. Các lực lượng Áo bao vây Venice đã cố gắng phóng khoảng 200 quả bóng bay gây cháy vào thành phố bị bao vây. Bóng bay được phóng chủ yếu từ đất liền; tuy nhiên, một số chiếc cũng được phóng từ tàu SMS Vulcano của Áo. Ít nhất một quả bom rơi trong thành phố; tuy nhiên, do gió thay đổi sau khi phóng, hầu hết các khinh khí cầu đều trượt mục tiêu, và một số trôi ngược trở lại phòng tuyến của Áo và tàu phóng Vulcano.
Kỹ sư người Tây Ban Nha Leonardo Torres y Quevedo đã giới thiệu một hệ thống điều khiển dựa trên vô tuyến gọi là “Telekino” tại Học viện Khoa học Paris vào năm 1903 với ý định thử nghiệm một khí cầu do chính ông thiết kế mà không gây nguy hiểm đến tính mạng con người.
Sự phát triển đáng kể của máy bay không người lái bắt đầu từ những năm 1900, và ban đầu tập trung vào việc cung cấp các mục tiêu thực hành để đào tạo quân nhân. Nỗ lực sớm nhất đối với một chiếc UAV có động cơ là “Mục tiêu trên không” của A. M. Low vào năm 1916. Low xác nhận rằng chiếc đơn của Geoffrey de Havilland là chiếc đã bay trong tầm kiểm soát vào ngày 21/3/1917 bằng hệ thống vô tuyến của ông. Sau cuộc trình diễn thành công này vào mùa xuân năm 1917, Low được chuyển giao để phát triển máy bay phóng động cơ nhanh D.C.B. có điều khiển máy bay với Hải quân Hoàng gia vào năm 1918 nhằm tấn công các cơ sở vận chuyển và cảng và ông cũng hỗ trợ Chỉ huy Cánh Brock chuẩn bị cho Cuộc đột kích Zeebrugge. Tiếp theo là các sự phát triển không người lái khác của Anh, dẫn đến việc phi đội hơn 400 mục tiêu trên không của de Havilland 82 Queen Bee đi vào hoạt động vào năm 1935.
Nikola Tesla đã mô tả một đội phương tiện chiến đấu không người lái vào năm 1915. Những phát triển này cũng truyền cảm hứng cho việc chế tạo Bug Kettering bởi Charles Kettering đến từ Dayton, Ohio và Máy bay tự động Hewitt-Sperry – ban đầu có nghĩa là một chiếc máy bay không người lái sẽ mang trọng tải nổ tới một mục tiêu được xác định trước. Sự phát triển tiếp tục trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, khi Công ty Máy bay Dayton-Wright phát minh ra ngư lôi trên không có phi công có thể phát nổ vào một thời điểm định trước.
Ngôi sao điện ảnh kiêm người đam mê máy bay mô hình Reginald Denny đã phát triển phương tiện điều khiển từ xa có tỷ lệ đầu tiên vào năm 1935.
Các nhà nghiên cứu Liên Xô đã thử nghiệm điều khiển máy bay ném bom Tupolev TB-1 từ xa vào cuối những năm 1930.
Thế chiến II
Năm 1940, Denny thành lập Công ty Radioplane và nhiều mẫu máy bay khác đã xuất hiện trong Thế chiến II – được sử dụng để huấn luyện xạ thủ phòng không và bay các nhiệm vụ tấn công. Đức Quốc xã đã sản xuất và sử dụng nhiều loại máy bay UAV khác nhau trong chiến tranh, như Argus As 292 và bom bay V-1 có động cơ phản lực.
Thời kỳ hậu chiến
Sau Thế chiến II, sự phát triển tiếp tục trên các phương tiện như JB-4 của Mỹ (sử dụng hướng dẫn truyền hình/radio), GAF Jindivik của Úc và Teledyne Ryan Firebee I năm 1951, trong khi các công ty như Beechcraft cung cấp Model 1001 của họ cho Hải quân Hoa Kỳ vào năm 1955. Tuy nhiên, chúng chỉ hơn máy bay điều khiển từ xa một chút cho đến Chiến tranh Việt Nam. Năm 1959, Không quân Hoa Kỳ, lo ngại về việc mất phi công trên lãnh thổ thù địch, bắt đầu lên kế hoạch sử dụng máy bay không người lái. Kế hoạch được tăng cường sau khi Liên Xô bắn hạ một chiếc U-2 vào năm 1960. Trong vòng vài ngày, một chương trình UAV tuyệt mật bắt đầu với mật danh “Red Wagon”. Cuộc đụng độ vào tháng 8/1964 tại Vịnh Bắc Bộ giữa các đơn vị hải quân của Mỹ và Hải quân Bắc Việt Nam đã đưa các UAV được xếp vào loại cực kỳ bí mật của Mỹ (Ryan Model 147, Ryan AQM-91 Firefly, Lockheed D-21) trở thành nhiệm vụ chiến đấu đầu tiên của chúng trong Chiến tranh Việt Nam. Khi chính phủ Trung Quốc hiển thị các bức ảnh chụp UAV của Hoa Kỳ bị bắn rơi qua Ảnh Thế giới rộng, phản ứng chính thức của Hoa Kỳ là “không bình luận”.
Trong Cuộc chiến tranh giành giật ở Trung Đông (1967-1970), tình báo Israel đã thử nghiệm các UAV chiến thuật đầu tiên được lắp đặt camera trinh sát, đã quay lại thành công các bức ảnh từ bên kia kênh đào Suez. Đây là lần đầu tiên các UAV chiến thuật có thể phóng và hạ cánh trên bất kỳ đường băng ngắn nào (không giống như các UAV dựa trên phản lực nặng hơn) được phát triển và thử nghiệm trong trận chiến.
Trong Chiến tranh Yom Kippur năm 1973, Israel đã sử dụng UAV làm mồi nhử để thúc đẩy các lực lượng đối lập lãng phí các tên lửa phòng không đắt tiền. Sau cuộc chiến tranh Yom Kippur năm 1973, một số người chủ chốt trong nhóm phát triển loại UAV ban đầu này đã gia nhập một công ty khởi nghiệp nhỏ nhằm phát triển UAV thành sản phẩm thương mại, cuối cùng được Tadiran mua và dẫn đến việc phát triển UAV đầu tiên của Israel.
Năm 1973, quân đội Hoa Kỳ chính thức xác nhận rằng họ đã sử dụng UAV ở Đông Nam Á (Việt Nam). Hơn 5.000 phi công Hoa Kỳ đã thiệt mạng và hơn 1.000 người khác bị mất tích hoặc bị bắt. Cục Trinh sát Chiến lược số 100 của Không quân Hoa Kỳ đã thực hiện khoảng 3.435 phi vụ UAV trong chiến tranh với chi phí khoảng 554 UAV bị mất vì mọi nguyên nhân. Theo lời của Tướng George S. Brown, Tư lệnh, Bộ Tư lệnh Hệ thống Không quân, vào năm 1972, “Lý do duy nhất mà chúng tôi cần (UAV) là chúng tôi không muốn tiêu hao một cách vô ích người trong buồng lái”. Cuối năm đó, Tướng John C. Meyer, Tổng tư lệnh, Bộ Tư lệnh Không quân Chiến lược, tuyên bố, “chúng tôi để máy bay không người lái thực hiện các chuyến bay có độ rủi ro cao, tỷ lệ tổn thất cao, nhưng chúng tôi sẵn sàng mạo hiểm hơn với chúng, chúng cứu sống chúng tôi!”.
Trong Chiến tranh Yom Kippur năm 1973, các khẩu đội tên lửa đất đối không do Liên Xô cung cấp ở Ai Cập và Syria đã gây ra thiệt hại nặng nề cho các máy bay chiến đấu của Israel. Do đó, Israel đã phát triển IAI Scout trở thành UAV đầu tiên có khả năng giám sát thời gian thực. Hình ảnh và mồi nhử radar được cung cấp bởi các UAV này đã giúp Israel vô hiệu hóa hoàn toàn hệ thống phòng không của Syria khi bắt đầu Chiến tranh Liban năm 1982, kết quả là không có phi công nào bị bắn rơi. Tại Israel vào năm 1987, UAV lần đầu tiên được sử dụng như một bằng chứng về khái niệm siêu nhanh nhẹn, bay có điều khiển sau ngừng trệ trong các mô phỏng bay chiến đấu liên quan đến điều khiển bay không đuôi, dựa trên công nghệ tàng hình, lực đẩy ba chiều, và lái phản lực.
UAV hiện đại
Với sự trưởng thành và thu nhỏ của các công nghệ áp dụng trong những năm 1980 và 1990, sự quan tâm đến UAV ngày càng tăng trong các cấp cao hơn của quân đội Hoa Kỳ. Vào những năm 1990, DoD của Hoa Kỳ đã ký hợp đồng cho Tập đoàn AAI cùng với công ty Malat của Israel. Hải quân Hoa Kỳ đã mua AAI Pioneer UAV mà AAI và Malat cùng phát triển. Nhiều UAV trong số này đã phục vụ trong Chiến tranh Vùng Vịnh năm 1991. UAV đã chứng minh khả năng trở thành những cỗ máy chiến đấu rẻ hơn, có năng lực hơn, có thể triển khai mà không gây rủi ro cho phi hành đoàn. Các thế hệ ban đầu chủ yếu liên quan đến máy bay giám sát, nhưng một số mang vũ khí trang bị, chẳng hạn như General Atomics MQ-1 Predator, phóng tên lửa không đối đất AGM-114 Hellfire.
CAPECON, một dự án của Liên minh Châu Âu nhằm phát triển UAV, thực hiện từ ngày 1/5/2002 đến ngày 31/12/2005.
Tính đến năm 2012, Lực lượng Không quân Hoa Kỳ (USAF) đã sử dụng 7.494 UAV – gần một phần ba máy bay của USAF. Cơ quan Tình báo Trung ương cũng vận hành các UAV. Đến năm 2013, ít nhất 50 quốc gia đã sử dụng UAV. Trung Quốc, Iran, Israel, Pakistan, Thổ Nhĩ Kỳ… đã thiết kế và chế tạo các kiểu loại của riêng họ. Việc sử dụng máy bay không người lái đã tiếp tục gia tăng. Do sự phổ biến rộng rãi của chúng, không có danh sách đầy đủ các hệ thống UAV tồn tại.
Sự phát triển của các công nghệ thông minh và hệ thống điện-năng lượng được cải tiến đã dẫn đến sự gia tăng song song việc sử dụng máy bay không người lái cho các hoạt động hàng không chung và tiêu dùng. Kể từ năm 2021, máy bay không người lái quadcopter là minh chứng cho sự phổ biến rộng rãi của máy bay và đồ chơi được điều khiển bằng sóng vô tuyến, tuy nhiên việc sử dụng UAV trong hàng không thương mại và hàng không chung bị hạn chế do thiếu quyền tự chủ và bởi các môi trường quy định mới đòi hỏi dây chuyền liên hệ với phi công.
Vào năm 2020, một máy bay không người lái Kargu 2 đã săn lùng và tấn công một mục tiêu là con người ở Libya, theo báo cáo từ Hội đồng chuyên gia của Hội đồng Bảo an Liên hợp quốc về Libya, được công bố vào tháng 3/2021. Đây có thể là lần đầu tiên một robot giết người tự động được trang bị vũ khí sát thương tấn công con người.
Công nghệ máy bay không người lái ưu việt đã đóng một vai trò trong thành công của Azerbaijan trong cuộc chiến Nagorno-Karabakh năm 2020 chống lại Armenia.
UAV cũng được sử dụng trong các sứ mệnh của NASA. Tàu vũ trụ Dragonfly đang được phát triển và đang hướng tới mục tiêu tiếp cận và khảo sát mặt trăng Titan của sao Thổ. Mục tiêu chính của nó là đi lang thang trên bề mặt, mở rộng diện tích đã được Landers nghiên cứu trước đây. Là một UAV, Dragonfly cho phép kiểm tra các loại đất đa dạng tiềm năng. Máy bay không người lái dự kiến ra mắt vào năm 2027 và ước tính sẽ mất thêm 7 năm nữa để tiếp cận hệ thống Sao Thổ.
Thiết kế
Cấu trúc vật lý chung của UAV
Máy bay có người lái và máy bay không người lái cùng loại thường có các thành phần vật lý giống nhau dễ nhận biết. Các trường hợp ngoại lệ chính là buồng lái và hệ thống kiểm soát môi trường hoặc các hệ thống hỗ trợ sự sống. Một số UAV mang trọng tải (chẳng hạn như máy ảnh) có trọng lượng nhẹ hơn đáng kể so với một con người trưởng thành, và do đó, có thể nhỏ hơn đáng kể. Mặc dù chúng mang trọng tải lớn, nhưng các UAV quân sự vũ khí hóa lại nhẹ hơn so với các đối tác có phi hành đoàn với các loại vũ khí tương đương.
Các UAV dân dụng cỡ nhỏ không có hệ thống quan trọng đến tính mạng, do đó có thể được chế tạo từ các vật liệu và hình dạng nhẹ hơn nhưng kém chắc chắn hơn, đồng thời có thể sử dụng các hệ thống điều khiển điện tử được kiểm tra ít mạnh mẽ hơn. Đối với các UAV cỡ nhỏ, thiết kế quadcopter đã trở nên phổ biến, mặc dù kiểu bố trí này hiếm khi được sử dụng cho các máy bay có tổ lái. Việc thu nhỏ có nghĩa là các công nghệ động cơ đẩy ít mạnh hơn có thể được sử dụng không khả thi đối với máy bay có tổ lái, chẳng hạn như động cơ điện nhỏ và pin.
Hệ thống điều khiển cho UAV thường khác với các loại máy bay có phi hành đoàn. Đối với điều khiển từ xa của con người, một máy ảnh và liên kết video hầu như luôn luôn thay thế các cửa sổ buồng lái; các lệnh kỹ thuật số truyền qua sóng vô tuyến thay thế các điều khiển buồng lái vật lý. Phần mềm lái tự động được sử dụng trên cả máy bay có người lái và máy bay không người lái, với các bộ tính năng khác nhau.
Cấu hình máy bay
Sự khác biệt cơ bản so với máy bay có người lái là thiếu khu vực buồng lái và cửa sổ của nó. Tuy nhiên, một số loại được điều chỉnh từ các ví dụ có lái hoặc được thiết kế cho các chế độ hoạt động có lái hoặc không người lái tùy chọn. An toàn hàng không cũng không phải là yêu cầu quan trọng đối với máy bay không người lái, cho phép nhà thiết kế tự do thử nghiệm nhiều hơn. Hai yếu tố này đã dẫn đến sự đa dạng về cấu hình khung máy bay và động cơ trong UAV.
Đối với chuyến bay thông thường, cánh bay và thân cánh pha trộn có trọng lượng nhẹ kết hợp với lực cản và khả năng tàng hình thấp, và là những cấu hình phổ biến. Các loại lớn hơn có trọng tải thay đổi có nhiều khả năng có thân máy bay riêng biệt với phần đuôi để ổn định, kiểm soát và trang trí, mặc dù cấu hình cánh đang sử dụng rất khác nhau.
Để bay thẳng đứng, máy bay quadcopter không đuôi yêu cầu một hệ thống điều khiển tương đối đơn giản và phổ biến đối với các UAV nhỏ hơn. Tuy nhiên, cơ chế này không mở rộng quy mô phù hợp với các máy bay lớn hơn, vốn có xu hướng sử dụng một cánh quạt đơn thông thường với khả năng điều khiển cao độ tập thể và tuần hoàn, cùng với một cánh quạt đuôi ổn định.
Lực đẩy
Động cơ đốt trong và động cơ phản lực truyền thống vẫn được sử dụng cho các máy bay không người lái yêu cầu tầm xa. Tuy nhiên, đối với các nhiệm vụ tầm ngắn hơn, năng lượng điện gần như hoàn toàn được sử dụng. Kỷ lục khoảng cách của một UAV (được làm từ gỗ balsa và da mylar) qua Bắc Đại Tây Dương được nắm giữ bởi một máy bay mô hình xăng hoặc UAV. Manard Hill “vào năm 2003 khi một trong những sáng tạo của ông bay 1.882 dặm (3.030 km) qua Đại Tây Dương với chưa đầy một gallon nhiên liệu” đã giữ kỷ lục này.
Bên cạnh động cơ piston truyền thống, động cơ quay Wankel được một số máy bay không người lái sử dụng. Loại này cung cấp công suất đầu ra cao để giảm trọng lượng, chạy êm hơn và không rung hơn. Các tuyên bố cũng đã được thực hiện để cải thiện độ tin cậy và phạm vi lớn hơn.
Máy bay không người lái nhỏ chủ yếu sử dụng pin lithium-polymer (Li-Po), trong khi một số phương tiện lớn hơn đã sử dụng pin nhiên liệu hydro. Mật độ năng lượng của pin Li-Po hiện đại ít hơn nhiều so với xăng hoặc hydro. Tuy nhiên động cơ điện rẻ hơn, nhẹ hơn và êm hơn. Hệ thống lắp đặt nhiều động cơ, nhiều cánh quạt phức tạp đang được phát triển với mục tiêu cải thiện hiệu quả khí động học và lực đẩy. Đối với những cách lắp đặt nguồn phức tạp như vậy, mạch loại bỏ pin (BEC) có thể được sử dụng để tập trung phân phối điện và giảm thiểu sự nóng lên, dưới sự kiểm soát của bộ vi điều khiển (microcontroller unit).
Ornithopters – động cơ đẩy cánh
Các loài động vật có cánh vỗ, bắt chước các loài chim hoặc côn trùng, đã được bay dưới dạng microUAV. Khả năng tàng hình vốn có của chúng khuyến nghị chúng cho các nhiệm vụ gián điệp.
Các microUAV dưới 1 g lấy cảm hứng từ ruồi, mặc dù sử dụng dây buộc điện, đã có thể “hạ cánh” trên các bề mặt thẳng đứng. Các dự án khác bắt chước đường bay của bọ cánh cứng và các loài côn trùng khác.
Hệ thống điều khiển máy tính
Khả năng tính toán của UAV theo sau những tiến bộ của công nghệ điện toán, bắt đầu với các điều khiển tương tự và phát triển thành vi điều khiển, sau đó là hệ thống trên chip SOC (system-on-a-chip) và máy tính một bo mạch SBC (single-board computers).
Phần cứng hệ thống cho các UAV nhỏ thường được gọi là bộ điều khiển bay FC (flight controller), bảng điều khiển bay FCB (flight controller board) hoặc lái tự động.
Cảm biến
Cảm biến vị trí và chuyển động cung cấp thông tin về trạng thái máy bay. Cảm biến mở rộng xử lý thông tin bên ngoài như đo khoảng cách, trong khi cảm biến tiếp cận tương quan trạng thái bên trong và bên ngoài.
Cảm biến không hợp tác có thể tự động phát hiện mục tiêu nên chúng được sử dụng để đảm bảo tách biệt và tránh va chạm.
Bậc tự do (DOF) đề cập đến cả số lượng và chất lượng của các cảm biến trên tàu: 6 DOF ngụ ý con quay hồi chuyển 3 trục và máy đo gia tốc (một đơn vị đo lường quán tính điển hình – IMU), 9 DOF đề cập đến IMU cộng với la bàn, 10 DOF cho biết thêm một phong vũ biểu và 11 DOF thường thêm một bộ thu GPS.
Thiết bị truyền động
Thiết bị truyền động của UAV bao gồm bộ điều khiển tốc độ điện tử kỹ thuật số (điều khiển RPM của động cơ) được liên kết với động cơ/động cơ và cánh quạt, động cơ servo (chủ yếu dành cho máy bay và trực thăng), vũ khí, thiết bị truyền động trọng tải, đèn LED và loa.
Phần mềm điều khiển
Phần mềm UAV được gọi là ngăn xếp chuyến bay hoặc lái tự động. Mục đích của ngăn xếp chuyến bay là thu thập dữ liệu từ các cảm biến, động cơ điều khiển để đảm bảo sự ổn định của UAV, và tạo điều kiện thuận lợi cho việc liên lạc lập kế hoạch nhiệm vụ và kiểm soát mặt đất.
UAV là hệ thống thời gian thực yêu cầu phản ứng nhanh với việc thay đổi dữ liệu cảm biến. Do đó, các UAV dựa vào các máy tính một bo mạch cho các nhu cầu tính toán của chúng. Ví dụ về các máy tính một bo mạch như vậy bao gồm Raspberry Pis, Beagleboards, v.v. được bảo vệ bằng NavIO, PXFMini, v.v. hoặc được thiết kế từ đầu như NuttX, preemptive-RT Linux, Xenomai, Hệ điều hành Orocos-Robot hoặc DDS-ROS 2.0.
Nguyên tắc vòng lặp
UAV sử dụng kiến trúc điều khiển vòng hở, vòng kín hoặc kết hợp.
Vòng lặp mở – Loại này cung cấp tín hiệu điều khiển tích cực (nhanh hơn, chậm hơn, trái, phải, lên, xuống) mà không cần kết hợp phản hồi từ dữ liệu cảm biến.
Vòng lặp kín – Loại này kết hợp phản hồi của cảm biến để điều chỉnh hành vi (giảm tốc độ để phản xạ gió đuôi, di chuyển đến độ cao 300 feet). Bộ điều khiển PID là phổ biến. Đôi khi, chuyển tiếp được sử dụng, chuyển nhu cầu đóng vòng lặp thêm.
Thông tin liên lạc
UAV sử dụng radio để điều khiển và trao đổi video cũng như các dữ liệu khác. Các UAV đời đầu chỉ có đường lên băng hẹp. Các liên kết xuống đến sau đó. Các liên kết vô tuyến băng hẹp hai chiều này mang dữ liệu chỉ huy và điều khiển (C&C) và đo từ xa về trạng thái của hệ thống máy bay cho người điều khiển từ xa.
Trong hầu hết các ứng dụng UAV hiện đại, cần phải truyền video. Vì vậy, thay vì có các liên kết riêng biệt cho C&C, đo từ xa và lưu lượng video, một liên kết băng thông rộng được sử dụng để mang tất cả các loại dữ liệu. Các liên kết băng thông rộng này có thể tận dụng chất lượng của các kỹ thuật dịch vụ và mang lưu lượng TCP/IP có thể được định tuyến qua Internet.
Tín hiệu vô tuyến từ phía nhà điều hành có thể được phát ra từ:
Kiểm soát mặt đất – con người vận hành máy phát/thu vô tuyến, điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính hoặc nghĩa gốc của trạm kiểm soát mặt đất quân sự (GCS).
Hệ thống mạng từ xa, chẳng hạn như liên kết dữ liệu song công vệ tinh cho một số cường quốc quân sự. Video kỹ thuật số xuôi dòng qua mạng di động cũng đã xâm nhập vào thị trường tiêu dùng, trong khi đường lên điều khiển trực tiếp UAV qua mạng di động và LTE đã được chứng minh và đang trong quá trình thử nghiệm.
Một máy bay khác, đóng vai trò là trạm chuyển tiếp hoặc điều khiển di động – tổ hợp quân sự có người lái không người lái (MUM-T).
Các tiêu chuẩn mạng hiện đại đã xem xét rõ ràng về máy bay không người lái và do đó bao gồm các tối ưu hóa. Tiêu chuẩn 5G đã yêu cầu giảm độ trễ mặt phẳng của người dùng xuống còn 1ms trong khi sử dụng truyền thông siêu đáng tin cậy và độ trễ thấp.
Mức độ tự chủ của UAV
Mức độ tự chủ của các UAV rất khác nhau. Các nhà sản xuất UAV thường xây dựng trong các hoạt động tự trị cụ thể, chẳng hạn như:
– Mức độ tự chủ (Self-level): ổn định trạng thái khi lên xuống và qua lại phương ngang.
– Giữ độ cao (Altitude hold): Máy bay duy trì độ cao bằng cách sử dụng dữ liệu khí áp và/hoặc GPS.
– Di chuột/giữ vị trí (Hover/position hold): Giữ cao độ và qua lại phương ngang, ổn định hướng và độ cao trong khi duy trì vị trí bằng GNSS hoặc cảm biến quán tính.
– Chế độ vô hướng (Headless mode): Kiểm soát cao độ so với vị trí của người lái thay vì so với hướng di chuyển.
– Không cần chăm sóc (Care-free): điều khiển phương ngang và chuyển hướng tự động khi di chuyển theo chiều ngang.
– Cất cánh và hạ cánh (sử dụng nhiều loại máy bay hoặc cảm biến và hệ thống trên mặt đất).
– An toàn dự phòng (Failsafe): tự động hạ cánh hoặc trở về nhà khi mất tín hiệu điều khiển.
– Trở về nhà (Return-to-home): Bay trở lại điểm cất cánh (thường tăng độ cao trước để tránh các vật cản có thể gây nhiễu như cây cối hoặc tòa nhà).
– Theo sau tôi (Follow-me): Duy trì vị trí tương đối với phi công đang di chuyển hoặc vật thể khác bằng GNSS, nhận dạng hình ảnh hoặc đèn hiệu di chuyển.
– Điều hướng điểm tham chiếu GPS (GPS waypoint navigation): Sử dụng GNSS để điều hướng đến một vị trí trung gian trên đường du lịch.
– Quỹ đạo xung quanh một đối tượng (Orbit around an object): Tương tự như Follow-me nhưng liên tục vòng quanh một mục tiêu.
– Các động tác nhào lộn trên không được lập trình trước (chẳng hạn như cuộn và vòng).
Một cách tiếp cận để định lượng khả năng tự hành dựa trên thuật ngữ OODA, như được đề xuất bởi một báo cáo của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Hoa Kỳ năm 2002, và được sử dụng trong bảng bên phải.
Quyền tự chủ hoàn toàn có sẵn cho các nhiệm vụ cụ thể, chẳng hạn như tiếp nhiên liệu trên không hoặc chuyển đổi pin trên mặt đất.
Các chức năng khác có sẵn hoặc đang được phát triển bao gồm; bay tập thể, tránh va chạm trong thời gian thực, theo sát tường, căn giữa hành lang, bản địa hóa đồng thời và lập bản đồ và tập hợp, vô tuyến nhận thức và máy học.
Hiệu suất
Động tác hạ cánh
Các UAV có thể được lập trình để thực hiện các thao tác di chuyển tích cực hoặc hạ cánh/đậu trên bề mặt nghiêng, và sau đó leo lên các điểm liên lạc tốt hơn. Một số UAV có thể điều khiển chuyến bay với các mô hình bay khác nhau, chẳng hạn như thiết kế VTOL.
UAV cũng có thể thực hiện thao tác đậu trên mặt phẳng thẳng đứng.
Độ bền
Độ bền của UAV không bị hạn chế bởi khả năng sinh lý của phi công con người.
Do kích thước nhỏ, trọng lượng thấp, độ rung thấp và tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao, động cơ quay Wankel được sử dụng trong nhiều UAV cỡ lớn. Rotor động cơ của họ không thể bắt giữ; động cơ không dễ bị sốc khi hạ nhiệt và nó không cần hỗn hợp nhiên liệu được làm giàu để làm mát ở công suất cao. Các thuộc tính này làm giảm mức sử dụng nhiên liệu, tăng phạm vi hoạt động hoặc tải trọng.
Làm mát máy bay không người lái thích hợp là điều cần thiết để có độ bền lâu dài của máy bay không người lái. Quá nhiệt và hỏng hóc động cơ sau đó là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra lỗi máy bay không người lái.
Pin nhiên liệu hydro, sử dụng năng lượng hydro, có thể kéo dài thời gian chịu đựng của các UAV nhỏ, lên đến vài giờ.
Cho đến nay, độ bền của các phương tiện hàng không siêu nhỏ đạt được tốt nhất với UAV cánh vỗ, tiếp theo là máy bay và máy bay đa động cơ đứng cuối cùng, do số Reynolds thấp hơn.
UAV điện mặt trời, một khái niệm ban đầu được AstroFlight Sunrise vô địch vào năm 1974, đã đạt được thời gian bay trong vài tuần.
Các vệ tinh khí quyển chạy bằng năng lượng mặt trời (“atmosats”) được thiết kế để hoạt động ở độ cao vượt quá 20 km trong thời gian 5 năm có thể thực hiện các nhiệm vụ tiết kiệm hơn và linh hoạt hơn các vệ tinh quỹ đạo Trái đất thấp. Các ứng dụng có thể bao gồm theo dõi thời tiết, khắc phục thảm họa, hình ảnh Trái đất và thông tin liên lạc.
Các UAV điện được cung cấp năng lượng bằng truyền năng lượng vi-ba hoặc chiếu tia laser là các giải pháp sức bền tiềm năng khác.
Một ứng dụng khác cho UAV có độ bền cao là “nhìn chằm chằm” vào chiến trường trong một khoảng thời gian dài (ARGUS-IS, Gorgon Stare, Integrated Sensor Is Structure) để ghi lại các sự kiện sau đó có thể phát ngược lại để theo dõi các hoạt động trên chiến trường.
Độ tin cậy
Các cải tiến về độ tin cậy nhắm vào tất cả các khía cạnh của hệ thống UAV, sử dụng kỹ thuật phục hồi và kỹ thuật chịu lỗi.
Độ tin cậy của từng cá nhân bao hàm sự mạnh mẽ của bộ điều khiển chuyến bay, để đảm bảo an toàn mà không cần dự phòng quá mức nhằm giảm thiểu chi phí và trọng lượng. Bên cạnh đó, đánh giá động về đường bao bay cho phép các UAV có khả năng chống hư hại, sử dụng phân tích phi tuyến tính với các vòng lặp hoặc mạng nơ-ron được thiết kế đặc biệt. Trách nhiệm phần mềm của UAV đang nghiêng về phía thiết kế và chứng nhận của phần mềm điện tử hàng không có phi hành đoàn.
Khả năng phục hồi bầy đàn liên quan đến việc duy trì khả năng hoạt động và cấu hình lại các nhiệm vụ do các đơn vị bị lỗi.
Các ứng dụng
Trong những năm gần đây, máy bay không người lái tự hành đã bắt đầu chuyển đổi các lĩnh vực ứng dụng khác nhau vì chúng có thể bay ngoài tầm nhìn trực quan (BVLOS) trong khi tối đa hóa sản xuất, giảm chi phí và rủi ro, đảm bảo an toàn, an ninh và tuân thủ quy định của địa điểm, và bảo vệ lực lượng lao động của con người trong thời gian xảy ra đại dịch. Chúng cũng có thể được sử dụng cho các nhiệm vụ liên quan đến người tiêu dùng như giao hàng trọn gói, như đã được chứng minh bởi Amazon Prime Air và giao hàng cung cấp sức khỏe quan trọng.
Có rất nhiều ứng dụng dân sự, thương mại, quân sự và hàng không vũ trụ cho UAV. Bao gồm:
Cơ bản
Giải trí, cứu trợ thiên tai, khảo cổ học, bảo tồn đa dạng sinh học và môi trường sống, thực thi pháp luật, tội phạm và khủng bố.
Thương mại
Giám sát trên không, làm phim, báo chí, nghiên cứu khoa học, khảo sát, vận chuyển hàng hóa, khai thác, sản xuất, Lâm nghiệp, canh tác năng lượng mặt trời, năng lượng nhiệt, cảng và nông nghiệp.
Tác chiến
Với việc cắt giảm chi phí rộng rãi và những tiến bộ trong công nghệ UAV, các lực lượng quốc phòng trên toàn cầu đang ngày càng sử dụng chúng cho các ứng dụng khác nhau như giám sát, hậu cần, thông tin liên lạc, tấn công và chiến đấu.
Tính đến năm 2020, 17 quốc gia có UAV vũ trang và hơn 100 quốc gia sử dụng UAV trong khả năng quân sự. Thị trường UAV quân sự toàn cầu bị chi phối bởi các công ty có trụ sở tại Hoa Kỳ, Thổ Nhĩ Kỳ, Trung Quốc, Israel và Iran. Theo số lượng bán ra, Mỹ nắm giữ hơn 60% thị phần quân sự trong năm 2017. Các nhà sản xuất UAV quân sự hàng đầu bao gồm General Atomics, Lockheed Martin, Northrop Grumman, Boeing, Baykar, TAI, IAIO, CASC và CAIG. Trung Quốc đã thiết lập và mở rộng sự hiện diện của mình trên thị trường UAV quân sự từ năm 2010. Thổ Nhĩ Kỳ cũng thiết lập và mở rộng sự hiện diện của mình trên thị trường UAV quân sự.
Trong số 18 quốc gia được biết là đã nhận được máy bay không người lái quân sự từ năm 2010 đến năm 2019, 12 quốc gia hàng đầu đều mua máy bay không người lái của họ từ Trung Quốc. Theo một báo cáo năm 2015, các công ty Israel chủ yếu tập trung vào các hệ thống UAV giám sát nhỏ và tính theo số lượng máy bay không người lái, Israel đã xuất khẩu 60,7% (2014) UAV trên thị trường trong khi Hoa Kỳ xuất khẩu 23,9% (2014). Từ năm 2010 đến năm 2014, đã có 439 máy bay không người lái được trao đổi so với 322 máy bay trong năm năm trước đó, trong số này chỉ chiếm một phần nhỏ của thương mại tổng thể – chỉ 11 (2,5%) trong số 439 máy bay không người lái có vũ trang. Riêng Mỹ đã vận hành hơn 9.000 UAV quân sự trong năm 2014; trong số đó có hơn 7.000 là UAV thu nhỏ RQ-11 Raven. General Atomics là nhà sản xuất thống trị với dòng sản phẩm hệ thống Global Hawk và Predator/Mariner.
Đối với các nhiệm vụ tình báo và trinh sát, khả năng tàng hình vốn có của UAV siêu nhỏ cánh cụp cánh, bắt chước các loài chim hoặc côn trùng, mang lại khả năng giám sát bí mật và khiến chúng trở thành mục tiêu khó hạ gục.
UAV được sử dụng để trinh sát, tấn công, rà phá bom mìn và thực hành mục tiêu.
Dân dụng
Thị trường máy bay không người lái dân dụng (thương mại và nói chung) do các công ty Trung Quốc thống trị. Chỉ riêng nhà sản xuất máy bay không người lái của Trung Quốc DJI đã có 74% thị phần dân dụng vào năm 2018, không có công ty nào khác chiếm hơn 5% và với doanh thu toàn cầu dự báo là 11 tỷ đô la vào năm 2020. Sau khi tăng cường giám sát các hoạt động của mình, Bộ Nội vụ Hoa Kỳ đã khởi động phi đội máy bay không người lái DJI vào năm 2020, trong khi Bộ Tư pháp cấm sử dụng quỹ liên bang để mua DJI và các UAV nước ngoài khác. Theo sau DJI là công ty Yuneec của Trung Quốc, công ty 3D Robotics của Mỹ và công ty Parrot của Pháp với khoảng cách thị phần đáng kể. Tính đến tháng 5/2021, 873.576 UAV đã được đăng ký với FAA của Hoa Kỳ, trong đó 42% được phân loại là máy bay không người lái thương mại và 58% là máy bay không người lái giải trí. NPD 2018 chỉ ra rằng người tiêu dùng ngày càng mua máy bay không người lái với nhiều tính năng tiên tiến hơn với mức tăng trưởng 33% ở cả hai phân khúc thị trường $ 500+ và $ 1000+.
Thị trường UAV dân dụng tương đối mới so với thị trường quân sự. Các công ty đang xuất hiện ở cả các quốc gia phát triển và đang phát triển cùng một lúc. Nhiều công ty khởi nghiệp giai đoạn đầu đã nhận được sự hỗ trợ và tài trợ từ các nhà đầu tư như trường hợp của Hoa Kỳ và các cơ quan chính phủ như trường hợp của Ấn Độ. Một số trường đại học cung cấp các chương trình hoặc bằng cấp về nghiên cứu và đào tạo. Các tổ chức tư nhân cũng cung cấp các chương trình đào tạo trực tuyến và trực tiếp cho cả việc sử dụng UAV giải trí và thương mại.
Máy bay không người lái tiêu dùng cũng được các tổ chức quân sự trên toàn thế giới sử dụng rộng rãi vì tính chất tiết kiệm chi phí của sản phẩm tiêu dùng. Năm 2018, quân đội Israel bắt đầu sử dụng loạt UAV DJI Mavic và Matrice cho nhiệm vụ trinh sát hạng nhẹ vì máy bay không người lái dân dụng dễ sử dụng hơn và có độ tin cậy cao hơn. Máy bay không người lái DJI cũng là hệ thống máy bay không người lái thương mại được sử dụng rộng rãi nhất mà Quân đội Hoa Kỳ đã sử dụng. Máy bay không người lái giám sát DJI cũng đã được cảnh sát Trung Quốc ở Tân Cương sử dụng từ năm 2017.
Thị trường UAV toàn cầu sẽ đạt 21,47 tỷ USD, với thị trường Ấn Độ chạm mốc 885,7 triệu USD vào năm 2021.
Máy bay không người lái có ánh sáng đang bắt đầu được sử dụng trong các màn hình vào ban đêm cho các mục đích nghệ thuật và quảng cáo.
Chụp ảnh trên không
Drone là lý tưởng để chụp ảnh từ trên không trong nhiếp ảnh và quay phim, và được sử dụng rộng rãi cho mục đích này. Máy bay không người lái nhỏ tránh được sự phối hợp chính xác giữa phi công và người quay phim, với cùng một người đảm nhận cả hai vai trò. Tuy nhiên, những máy bay không người lái lớn với máy quay phim chuyên nghiệp, thường có một phi công điều khiển máy bay không người lái và một người điều khiển máy ảnh điều khiển góc máy và ống kính. Ví dụ, máy bay không người lái của rạp chiếu phim AERIGON được sử dụng trong sản xuất phim trong các bộ phim bom tấn lớn được vận hành bởi 2 người. Drone cung cấp quyền truy cập vào các trang web nguy hiểm, từ xa hoặc không thể truy cập được.
Nông lâm nghiệp
Khi nhu cầu toàn cầu về sản xuất lương thực tăng theo cấp số nhân, tài nguyên cạn kiệt, đất canh tác giảm và nguồn cung lao động nông nghiệp ngày càng thiếu, nhu cầu cấp thiết về các giải pháp nông nghiệp tiện lợi hơn và thông minh hơn các phương pháp truyền thống, và ngành công nghiệp máy bay không người lái và robot nông nghiệp đang dự kiến sẽ đạt được tiến bộ. Máy bay không người lái nông nghiệp đã được sử dụng ở các khu vực như Châu Phi để giúp xây dựng nền nông nghiệp bền vững.
Việc sử dụng UAV cũng đang được nghiên cứu để giúp phát hiện và chống cháy rừng, cho dù thông qua quan sát hoặc phóng các thiết bị bắn pháo hoa để bắt đầu cháy rừng.
Thực thi pháp luật
Cảnh sát có thể sử dụng máy bay không người lái cho các ứng dụng như tìm kiếm cứu nạn và giám sát giao thông.
Các mối đe dọa
Phiền toái
UAV có thể đe dọa an ninh không phận theo nhiều cách, bao gồm va chạm không chủ ý hoặc gây nhiễu với máy bay khác, các cuộc tấn công có chủ ý hoặc bằng cách đánh lạc hướng phi công hoặc người điều khiển chuyến bay. Vụ va chạm máy bay không người lái đầu tiên xảy ra vào giữa tháng 10/2017 tại Thành phố Quebec, Canada. Trường hợp đầu tiên được ghi lại về vụ va chạm giữa máy bay không người lái với khinh khí cầu xảy ra vào ngày 10/8/2018 ở Driggs, Idaho, Hoa Kỳ; mặc dù không có thiệt hại đáng kể nào đối với khinh khí cầu cũng như không có bất kỳ thương tích nào cho 3 người ngồi trên nó, nhưng người lái khinh khí cầu đã báo cáo vụ việc với Ban An toàn Giao thông Vận tải Quốc gia, nói rằng “Tôi hy vọng sự cố này sẽ giúp tạo ra một cuộc trò chuyện tôn trọng thiên nhiên, vùng trời và các quy tắc và quy định”. Các chuyến bay UAV trái phép vào hoặc gần các sân bay chính đã khiến các chuyến bay thương mại ngừng hoạt động kéo dài.
Máy bay không người lái đã gây ra sự gián đoạn đáng kể tại Sân bay Gatwick trong tháng 12/2018, cần sự triển khai của Quân đội Anh.
Tại Hoa Kỳ, bay gần đám cháy rừng có thể bị phạt tối đa 25.000 đô-la. Tuy nhiên, trong năm 2014 và 2015, sự hỗ trợ của đường không chữa cháy ở California đã bị cản trở trong một số trường hợp, bao gồm cả tại Đám cháy Hồ (Lake Fire) và Vụ cháy phía Bắc (North Fire). Đáp lại, các nhà lập pháp California đã đưa ra một dự luật cho phép lính cứu hỏa vô hiệu hóa các UAV xâm phạm không phận hạn chế. FAA sau đó đã yêu cầu đăng ký hầu hết các UAV.
Các lỗ hổng bảo mật
Đến năm 2017, máy bay không người lái đã được sử dụng để thả hàng lậu vào nhà tù.
Mối quan tâm đến an ninh mạng của UAV đã được nâng lên rất nhiều sau vụ tấn công luồng video Predator UAV vào năm 2009, nơi các chiến binh Hồi giáo sử dụng thiết bị rẻ tiền, sẵn có để truyền phát video từ UAV. Một rủi ro khác là khả năng bị cướp hoặc gây nhiễu UAV trong chuyến bay. Một số nhà nghiên cứu bảo mật đã công khai một số lỗ hổng trong các UAV thương mại, trong một số trường hợp, thậm chí còn cung cấp mã nguồn hoặc công cụ đầy đủ để tái tạo các cuộc tấn công của chúng. Tại một hội thảo về UAV và quyền riêng tư vào tháng 10 năm 2016, các nhà nghiên cứu từ Ủy ban Thương mại Liên bang đã cho thấy họ có thể xâm nhập vào ba chiếc quadcopters khác nhau của người tiêu dùng và lưu ý rằng các nhà sản xuất UAV có thể làm cho UAV của họ an toàn hơn bằng các biện pháp bảo mật cơ bản là mã hóa Wi-Fi tín hiệu và thêm bảo vệ bằng mật khẩu.
Hiếu chiến
UAV có thể được chở với trọng tải nguy hiểm và đâm vào các mục tiêu dễ bị tấn công. Tải trọng có thể bao gồm chất nổ, các mối nguy hóa học, phóng xạ hoặc sinh học. Các UAV có trọng tải thường không gây chết người có thể bị tấn công và đưa vào các mục đích xấu. Các hệ thống chống UAV đang được các quốc gia phát triển để chống lại mối đe dọa này. Tuy nhiên, điều này tỏ ra khó khăn. Như Tiến sĩ J. Rogers đã nói trong một cuộc phỏng vấn với A&T “Hiện tại có một cuộc tranh luận lớn về cách tốt nhất là để chống lại những chiếc UAV nhỏ này, cho dù chúng được sử dụng bởi những người có sở thích gây ra một chút phiền toái hay hơn thế nữa. cách thức nham hiểm của một kẻ khủng bố”.
Biện pháp đối phó
Hệ thống máy bay không người lái truy cập
Việc sử dụng UAV với mục đích xấu đã dẫn đến sự phát triển của công nghệ hệ thống máy bay không người lái phản đối (C-UAS) như Aaronia AARTOS đã được lắp đặt trên các sân bay quốc tế lớn. Các hệ thống tên lửa phòng không như Iron Dome cũng đang được cải tiến với công nghệ C-UAS.
Quy định
Các cơ quan quản lý trên thế giới đang phát triển các giải pháp quản lý giao thông hệ thống máy bay không người lái để tích hợp tốt hơn các UAV vào không phận.
Việc sử dụng các phương tiện bay không người lái (UAV) hoặc máy bay không người lái đang ngày càng được quy định bởi các nhà chức trách hàng không dân dụng của từng quốc gia. Các chế độ quản lý có thể khác nhau đáng kể tùy theo kích thước và mục đích sử dụng máy bay không người lái. Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) đã bắt đầu khám phá việc sử dụng công nghệ máy bay không người lái từ năm 2005, dẫn đến một báo cáo năm 2011. Pháp là một trong những quốc gia đầu tiên thiết lập khuôn khổ quốc gia dựa trên báo cáo này và các cơ quan hàng không lớn hơn như FAA và EASA đã nhanh chóng làm theo. Vào năm 2021, FAA đã công bố một quy tắc yêu cầu tất cả các UAV được sử dụng cho mục đích thương mại và tất cả các UAV không phân biệt trọng lượng từ 250g trở lên phải tham gia Remote ID, giúp công khai các vị trí của máy bay không người lái, vị trí bộ điều khiển và các thông tin khác từ khi cất cánh đến khi tắt máy; quy tắc này kể từ đó đã bị thách thức trong vụ kiện liên bang đang chờ xử lý RaceDayQuads kiện FAA.
Kiểm soát xuất khẩu
Việc xuất khẩu UAV hoặc công nghệ có khả năng mang tải trọng 500 kg đi ít nhất 300 km bị hạn chế ở nhiều quốc gia bởi Chế độ Kiểm soát Công nghệ Tên lửa./.
