UAV là một khái niệm xuất hiện rất nhiều trên các phương tiện thông tin truyền thông gần đây. Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa biết UAV là gì, có cấu tạo, nguyên lý hoạt động như thế nào, được ứng dụng như thế nào trong đời sống hiện đại. Bài viết này, DRONE1 sẽ cung cấp tất cả thông tin về và giải đáp tất cả các câu hỏi liên quan đến UAV để mọi người cùng tham khảo nhé.
UAV là gì?
UAV là thuật ngữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Unmanned Aerial Vehicle” nghĩa là phương tiện hàng không không người lái (gọi tắt là máy bay không người lái), mà việc điều khiển, duy trì hoạt động của chuyến bay theo hướng và tốc độ mong muốn, mà không cần có sự tham gia điều khiển trực tiếp của phi công, tổ lái trên thiết bị bay đó.
UAV có thể được thiết lập để bay tự động theo các đường bay được lập trình sẵn dựa vào định vị dẫn đường bằng GPS, hoặc được điều khiển từ xa bởi phi công trên mặt đất thông qua các phương thức truyền tín hiệu như sóng radio, sóng vệ tinh, Wi-Fi hoặc Bluetooth.
Nhờ tính linh hoạt, chi phí không quá cao, có khả năng thực hiện các nhiệm vụ trong môi trường nguy hiểm mà không gây rủi ro cho con người nên UAV đang trở thành thiết bị công nghệ được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: quân sự, năng lượng, xây dựng, nông nghiệp, logistics, bất động sản…
Phân loại UAV
UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) có thể được phân loại dựa theo nhiều tiêu chí khác nhau như thiết kế cánh, kích thước hoặc ứng dụng cụ thể. Dưới đây là thông tin về các loại UAV phổ biến nhất hiện nay:
Phân loại theo thiết kế cánh:
UAV cánh cố định (Fixed-Wing UAVs):
- Đặc điểm: Có cánh cố định như cánh của máy bay truyền thống, sử dụng lực nâng từ cánh và đẩy từ động cơ để bay.
- Ưu điểm: Thời gian bay dài, hiệu quả nhiên liệu cao, thiết kế đơn giản, chi phí bảo hành bảo trì thấp, có thể bay với tốc độ cao, phạm vị hoạt động rộng, độ ổn định cao kể cả khi gặp gió mạnh, có khả năng mảng tải rất tốt, hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt.
- Nhược điểm: Không thể bay lơ lửng tại chỗ, cần không gian lớn để cất cánh và hạ cánh, khó vận hành (đặc biệt là khi cất cánh và hạ cánh), kích thước lớn nên khó vận chuyển và lưu trữ.
UAV cánh quạt (Rotary-Wing UAVs):
- Đặc điểm: Sử dụng hệ thống các cánh quạt xoay quanh một trục để tạo lực nâng và lực đẩy. Có khả năng bay linh hoạt, dễ sử dụng hơn so với UAV cánh cố định.
- Ưu điểm: Dễ điều khiển, có thể bay lơ lửng tại chỗ, có thể cất cánh và hạ cánh dễ dàng trong phạm vi hẹp, có khả năng mảng tải rất tốt, có nhiều kích thước từ siêu nhỏ đến lớn.
- Nhược điểm: Hiệu suất năng lượng thấp (tốn năng lượng nhiều hơn khi vận hành), tốc độ bay chậm, thiết kế phức tạp, chi phí bảo hành bảo trì cao, ổn định kém trong điều kiện gió mạnh, khả năng mang tải kém hơn so với UAV cánh cố định.
UAV cánh kết hợp (Hybrid VTOL UAVs):
- Đặc điểm: Có thiết kế được kết hợp giữa cánh cố định và cánh quạt, cho phép UAV có thể cất cánh thẳng đứng như UAV cánh quạt nhưng vẫn có thể bay tốc độ cao như UAV cánh cố định.
- Ưu điểm: Vận hành dễ dàng khi có thể cất cạnh hạ cánh thẳng đứng, có khả năng bay tốc độ cao và tiết kiệm năng lượng như UAV cánh cố định, khả năng mang tải tốt, độ ổn định cao, phạm vi bay rộng, có khả năng bay lơ lửng nhưng hiệu suất thấp.
- Nhược điểm: Thiết kế phức tạp nên chi phí bảo hành và bảo trì cao, chi phí sản xuất cao, không có khả năng, kích thước và trọng lượng lớn, khả năng bay lơ lửng không ổn định như UAV cánh quạt.
Phân loại theo kích thước:
UAV được thiết kế với nhiều kích thước khác nhau từ lớn đến nhỏ để hỗ trợ thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Dưới đây là các loại UAV được phân loại theo kích thước:
- UAV kích thước Nano: Có kích thước cực nhỏ, được thiết kế để hoạt động trong các không gian hạn chế và thực hiện các nhiệm vụ yêu cầu sự bí mật. Có những loại UAV nano có kích thước chỉ ngang với côn trùng để thực hiện những nhiệm vụ khảo sát các vị trí có kích thước hẹp.
- UAV kích thước nhỏ: Có kích thước nhỏ gọn, dễ mang theo và vận hành, thường được sử dụng trong các hoạt động giải trí hoặc nhiếp ảnh trên không.
- UAV kích thước vừa: Có kích thước khá lớn nên khả năng mang tải tốt hơn nên có thể trang bị các thiết bị chuyên dụng hoặc cảm biến để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau.
- UAV kích thước lớn: Thường là UAV cánh cố định được sử dụng trong mục đích quân sự. Nhờ có kích thước rất lớn nên có thể hoạt động mạnh mẽ trong thời gian dài, có cấu tạo phức tạp và hiện đại, được trang bị nhiều thiết bị để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau.
Phân loại theo ứng dụng:
UAV được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống hiện đại. Dưới đây là danh sách các loại UAV được phân loại theo ứng dụng thực tế của chúng:
- UAV nông nghiệp: Đây là loại máy bay không người lái được thiết kế để hỗ trợ thực hiện các nhiệm vụ trong nông nghiệp hiện đại như phun thuốc trừ sâu, rải phân bón, rải hạt giống, khảo sát tạo bản đồ, theo dõi quá trình phát triển cây trồng.
- UAV quay phim chụp ảnh: Loại này còn được gọi là flycam, đây là loại UAV được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay. Loại UAV này giúp tạo ra những video, hình ảnh với góc quay độc đáo hơn so với các công cụ truyền thống.
- UAV vận chuyển: UAV được ứng dụng phổ biến để hỗ trợ vận chuyển hàng hóa đến những khu vực khó tiếp cận. Ngoài ra UAV cũng được ứng dụng để giao hàng ở một số quốc gia.
- UAV quân sự: UAV được đánh giá là một loại vũ khí chủ đạo trong chiến tranh hiện đại. Ứng dụng của UAV trong quân sự là hỗ trợ trinh thám, theo dõi, thậm chí là tấn công bằng cách thả bom, tự sát hoặc trang bị cả vũ khí cá nhân để tấn công.
- UAV tìm kiếm cứu hộ: UAV được ứng dụng rất hiệu quả trong việc tìm kiếm và cứu hộ. Với những camera và cảm biến nhiệt và khả năng di chuyển linh động thì UAV sẽ giúp công việc tìm kiếm và cứu hộ dễ dàng hơn rất nhiều.
- UAV kiểm tra cơ sở hạ tầng: Kiểm tra cơ sở hạ tầng như đường điện là một công việc khó khăn và nguy hiểm. UAV được ứng dụng giúp công việc kiểm tra cơ sở hạ tầng trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.
- UAV giám sát: UAV được ứng dụng để hỗ trợ giám sát an ninh, theo dõi biên giới, quản lý đám đông, giám sát tài nguyên thiên nhiên…
- UAV khảo sát lập bản đồ: UAV có thể hỗ trợ khảo sát lập bản đồ rất hiệu quả qua các cảm biến và công nghệ chụp ảnh tiên tiến từ trên không, hiệu quả hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống.
Cấu tạo của UAV
Cấu tạo của các loại UAV khác nhau sẽ có những sự khác biệt nhất định để phù hợp với nhiều chức năng nhiệp vụ khác nhau. Tuy nhiên chúng ta có thể tham khảo cấu tạo cơ bản của các loại UAV như UAV cánh quạt, UAV cánh cố định và UAV cánh kết hợp ngay dưới đây.
Cấu tạo của UAV cánh quạt
UAV cánh quạt là loại máy bay không người lái được ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Dưới đây là cấu tạo cơ bản với các bộ phận của UAV cánh quạt:
- Cánh quạt (Propeller): Tạo lực nâng và đẩy, giúp UAV bay lên và duy trì độ ổn định với 4 cánh quạt.
- Động cơ (Motor): Cung cấp lực đẩy để UAV bay lên và điều khiển tốc độ, độ ổn định của UAV.
- Bộ Điều Khiển Tốc Độ Điện Tử (Electronic Speed Controller – ESC): Điều chỉnh tốc độ và hướng quay của động cơ, dẫn tới thay đổi hướng bay của máy bay.
- Bộ Điều Khiển Bay (Flight Controller): Quản lý mọi hoạt động bay của UAV, xử lý dữ liệu từ cảm biến và GPS.
- Pin và Hệ Thống Phân Phối Điện (Battery and Power Distribution Panel): Cung cấp và phân phối năng lượng cho UAV hoạt động.
- Bộ Thu và Phát Tín Hiệu (Control Receiver và Transmitter): Nhận lệnh từ tay cầm điều khiển và truyền hình ảnh trực tiếp từ UAV về tay cầm điều khiển.
- Camera: Ghi lại hình ảnh và video từ trên cao, cung cấp hình ảnh trực tiếp trên tay cầm điều khiển.
- Ăng-ten (Antenna): Tăng cường khả năng truyền và nhận tín hiệu giữa UAV và tay cầm điều khiển.
- Hệ Thống Phân Phối Điện (Power Distribution Panel): Phân phối điện từ pin đến các thành phần khác của UAV.
Cấu tạo của UAV cánh cố định
UAV cánh cố định là một loại UAV được ứng dụng khá phổ biến hiện nay. Dưới đây là cấu tạo cơ bản của máy bay không người lái (UAV) cánh cố định:
- Propeller (Cánh quạt): Cánh quạt là bộ phận cung cấp lực đẩy cho UAV cánh cố định, giúp UAV di chuyển về phía trước. Khi cánh quạt quay nhanh sẽ đẩy không khí ngược lại và tạo ra lực đẩy về phía trước, kết hợp với các cánh nâng sẽ làm cho UAV có thể bay trong không trung.
- Wing (Cánh): Các cánh cố định là bộ phận chính tạo ra lực nâng cho UAV trong quá trình bay. Khi không khí di chuyển qua cánh, sự chênh lệch áp suất giữa mặt trên và mặt dưới của cánh sẽ tạo ra lực nâng, giúp UAV bay lên và duy trì độ cao.
- Aileron (Cánh liệng): Cánh liệng được gắn ở phần ngoài của cánh chính, có thể điều chỉnh di chuyển lên hoặc xuống để điều khiển góc nghiêng (roll) của UAV, giúp UAV thực hiện các động tác quay và thay đổi hướng bay.
- Horizontal Stabilizer (Cánh ổn định ngang): Phần cánh nhỏ nằm ở phía sau đuôi của UAV, giúp UAV duy trì sự ổn định trong quá trình bay theo trục ngang, giữ cho UAV bay thẳng mà không bị chúi mũi hoặc ngóc lên quá mức.
- Elevator (Cánh lái độ cao): cho phép UAV thay đổi góc, điều chỉnh độ cao của UAV bằng cách nâng lên hoặc hạ xuống.
- Vertical Stabilizer (Cánh ổn định đứng): Giúp duy trì sự ổn định theo trục dọc của UAV, ngăn chặn UAV quay xung quanh trục dọc một cách không mong muốn, giữ cho luôn UAV bay thẳng về phía trước.
- Rudder (Cánh lái hướng): được gắn trên cánh ổn định dọc, có thể điều khiển hướng bay của UAV bằng cách di chuyển sang trái hoặc phải, giúp UAV thay đổi hướng bay khi cần thiết.
Cấu tạo UAV cánh kết hợp
UAV cánh kết hợp thường không được ứng dụng quá phổ biến (thường chỉ ứng dụng trong quận sự là chủ yếu). Tuy nhiên các bạn có thể tham khảo cấu tạo cơ bản của UAV cánh kết hợp ngay dưới đây:
- Lifting Motor (Động cơ nâng): Động cơ nâng và các cánh quạt giúp tạo ra lực nâng thẳng đứng, cho phép UAV cất cánh và hạ cánh theo chiều dọc, đặc biệt hữu ích trong môi trường hạn chế không gian hoặc địa hình phức tạp.
- Pusher Motor (Động cơ đẩy): Động cơ đẩy với cánh quạt thường được gắn ở phía sau UAV, cung cấp lực đẩy về phía trước, giúp UAV bay ngang như máy bay cánh cố định truyền thống.
- Wing (Cánh chính): Cánh chính giúp tạo ra lực nâng trong khi UAV bay ngang. Khi không khí di chuyển qua cánh, sự chênh lệch áp suất giữa mặt trên và mặt dưới của cánh sẽ tạo ra lực nâng, giúp UAV bay lên và duy trì độ cao và di chuyển về phía trước.
- Aileron (Cánh liệng): Cánh liệng được gắn ở phần ngoài của cánh chính, có thể di chuyển lên hoặc xuống để điều khiển góc nghiêng của UAV, giúp UAV thực hiện các động tác quay và thay đổi hướng bay.
- Vertical Tail (Cánh đuôi dọc): Cánh đuôi dọc giúp duy trì sự ổn định theo trục dọc của UAV, ngăn chặn UAV quay xung quanh trục dọc một cách không mong muốn, giữ cho UAV bay thẳng về phía trước.
- Horizontal Tail (Cánh đuôi ngang): Cánh đuôi ngang có vị trí nằm ở phần đuôi của UAV, giúp duy trì ổn định của UAV theo trục ngang, giữ cho UAV bay thẳng và ổn định, ngăn chặn UAV bị chúi mũi hoặc ngửa lên quá mức.
- Elevator (Cánh lái độ cao): Cánh lái độ cao gắn trên cánh đuôi ngang, cho phép UAV thay đổi góc bằng cách điều chỉnh lên hoặc xuống, giúp người điều khiển có thể nâng hoặc hạ độ cao của UAV, điều chỉnh đường bay của UAV dễ dàng.
Top 10 ứng dụng của UAV
UAV hiện nay được ứng dụng rộng rãi vào rất nhiều lĩnh vực trong đời sống hiện đại. Dưới đây là tổng hợp 10 ứng dụng phổ biến nhất của UAV hiện nay:
- Nông nghiệp chính xác: UAV nông nghiệp được ứng dụng để hỗ trợ phun thuốc trừ sâu, rải phân bón và hạt giống, thiết lập tạo bản đồ, theo dõi tình trạng phát triển của cây, quản lý và kiểm soát đàn gia súc…
- Quay phim chụp ảnh từ trên cao: UAV được ứng dụng phổ biến để hỗ trợ quay phim và chụp ảnh từ trên cao. Ở Việt Nam thì loại UAV này được gọi là flycam hay Camera Drone.
- Giám sát và kiểm tra hạ tầng: UAV cũng được ứng dụng phổ biến để hỗ trợ kiểm tra cầu, đường dây điện cao thế, ống dẫn và các cơ sở hạ tầng khác. Điều này giúp giảm rủi ro cho con người khi làm việc trong các điều kiện nguy hiểm cũng như tăng cường hiệu quả kiểm tra.
- Tìm kiếm và cứu hộ: UAV được ứng dụng phổ biến trong các tình huống khẩn cấp như thiên tai, mất tích để cung cấp hình ảnh thời gian thực, giúp tìm kiếm nạn nhân và cung cấp vật tư cứu hộ kịp thời.
- Vận chuyển và giao hàng: UAV được ứng dụng phổ biến để hỗ trợ vận chuyển và giao hàng, đặc biệt là trong các khu vực khó tiếp cận hoặc trong các tình huống cần giao hàng nhanh.
- Giám sát an ninh và quân sự: UAV đóng vai trò rất quan trọng trong quân sự hiện đại để hỗ trợ trinh sát, theo dõi mục tiêu hoặc chiến đấu. Ngoài ra cũng như hỗ trợ giám sát an ninh, giám sát biên giới…
- Khảo sát và lập bản đồ: UAV được ứng dụng rộng rãi để hỗ trợ khảo sát và lập bản đồ một cách nhanh chóng và chính xác hơn so với phương pháp truyền thống.
- Giám sát giao thông: UAV cũng được ứng dụng để giám sát tình trạng giao thông, phát hiện tai nạn và hỗ trợ công tác xử lý sự cố trên đường.
- Bảo tồn môi trường: UAV cũng được ứng dụng để hỗ trợ giám sát rừng, động vật hoang dã và các hệ sinh thái nhằm bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.
- Quản lý thiên tai: Trong trường hợp thiên tai, UAV có thể cung cấp dữ liệu quan trọng về mức độ thiệt hại, giúp các cơ quan chức năng có phương án xử lý và cứu trợ kịp thời.
UAV và Drone có khác nhau không?
Để trả lời được câu hỏi UAV và drone có khác nhau không thì chúng ta cần tìm hiểu kỹ về khái niệm của UAV và drone. Về khái niệm của UAV bạn có thể xem ở phần đầu bài viết (ở mục UAV là gì). Còn về khái niệm của drone, chúng tôi đã có một bài viết chi tiết ở bài viết “drone là gì“.
Sau khi đọc kỹ khái niệm của UAV và drone thì chúng ta sẽ thấy mặc dù 2 khái niệm này thường được sử dụng thay thế cho nhau. Tuy nhiên, nếu xét kỹ hơn thì chúng ta sẽ nhận thấy có sự khác biệt giữa hai khái niệm này. Dưới đây là bảng mô tả sự khác nhau giữa UAV và drone:
| Tiêu chí | UAV (Unmanned Aerial Vehicle) | Drone |
|---|---|---|
| Định nghĩa | Phương tiện bay không người lái, chỉ tập trung vào các thiết bị bay. | Phương tiện không người lái, có thể là thiết bị bay, tàu thuyền hoặc xe cộ (nghĩa rộng hơn) |
| Phạm vi sử dụng | Thuật ngữ cụ thể để chỉ các phương tiện bay không người lái (hẹp hơn). | Thuật ngữ chung cho mọi phương tiện không người lái (rộng hơn). |
| Ứng dụng | Thường được sử dụng trong quân sự, giám sát và các ứng dụng chuyên nghiệp khác (độ chuyên nghiệp cao). | Phổ biến trong giải trí, dân sự và truyền thông đại chúng (phổ thông đại trà). |
| Mức độ tự động hóa | Thường có khả năng tự động hóa cao hơn, điều khiển từ xa hoặc hoàn toàn tự động. | Có thể được điều khiển từ xa hoặc tự động nhưng kém hơn UAV. |
| Hệ thống liên quan | Thường là một phần của hệ thống UAS (Unmanned Aircraft System), bao gồm cả trạm điều khiển, liên lạc và các thiết bị khác. | Không nhất thiết phải là một phần của hệ thống phức tạp. |
| Cách sử dụng | Sử dụng trong các ngữ cảnh kỹ thuật và chuyên ngành. | Thường được sử dụng trong các cuộc trò chuyện phổ thông và phương tiện truyền thông. |
| Ví dụ phổ biến | MQ-9 Reaper, một UAV quân sự rất hiện đại được sử dụng trong giám sát và tấn công. | DJI Mini 4 Pro là một thiết bị bay drone nhỏ gọn, dễ tiếp cận. |
Lời kết: Trên đây DRONE1 đã giới thiệu chi tiết về khái niệm UAV. Bài viết đã mô tả chi tiết các loại UAV, cấu tạo chi tiết của từng loại, các ứng dụng phổ biến nhất của UAV cũng như đã giải đáp câu hỏi về sự khác nhau giữa UAV và drone. Nếu bạn còn bất kỳ thắc mắc, câu hỏi nào cần giải đáp, vui lòng liên hệ hoặc để lại bình luận ngay bên dưới chúng tôi sẽ trả lời ngay nhé.
Xem thêm: Ứng dụng của máy bay không người lái trong nông nghiệp
Tổng hợp bởi: DRONE1
