Der walförmige vordere Rumpf bedeckt eine Parabolantenne für eine Datenverbindung mit hoher Bandbreite. Die Betreiber möchten die Aufklärungsdaten in Echtzeit empfangen. Indem sie der Antenne den besten Platz im Flugzeug geben, kann sie auch dann eine Verbindung zu Kommunikationssatelliten herstellen, wenn sie sich direkt über dem Horizont befinden.

Global Hawk-Schnittzeichnung (Bild Quelle)

Der V-Schwanz des Predators ist eine Vererbung von seinen Ursprüngen als Navy-Drohne, die gefaltet werden konnte, um in ein Torpedorohr zu passen. Lesen Sie alles darüber in dieser Antwort. Wenn Sie weitere Informationen zu den Vorteilen eines umgekehrten V-Hecks wünschen, lesen Sie auch die Antwort von KeithS.

Beim Global Hawk wurde das V-Heck ausgewählt, um den Motor besser über dem Rumpf zu montieren IR-Abschirmung von unten. Die beiden Heckflächen schirmen den Auspuff auch von der Seite ab, ohne die Aerodynamik negativ zu beeinflussen.

Die Konfiguration der Aerosonde wurde gewählt, nachdem Tad McGeer sie 1990 anhand des RC-Modells im Maßstab 1: 5 des Perseus UAV erlebt hatte von Aurora, dass ein Heckpropeller das Flugzeug so stabilisieren würde, dass es praktisch unkontrollierbar wird. Ein Schubpropeller ist effizienter als ein Traktorpropeller, was auch die Propellerposition auf dem Predator erklärt.

Wenn es Ihnen auffällt, wie viele UAVs haben V-Schwänze: Dies ermöglicht die Verwendung weniger Komponenten (Oberflächen, Steckverbinder, Aktuatoren), und da alle von der Computersteuerung bewegt werden, besteht das Problem eines mechanischen Mischers nicht. Die geringere Dämpfung von V-Schwänzen kann ebenfalls leicht toleriert werden, da das FCS viel schneller und angemessen auf Störungen reagieren kann als jeder menschliche Pilot. Die geringere Manövrierfähigkeit, die mit V-Schwänzen möglich ist, ist ebenfalls kein Problem - Aufklärungs-UAVs fliegen meist gerade und eben.

Die Flügel mit hohem Seitenverhältnis tragen zur Erweiterung der Reichweite und insbesondere der Flugzeit von Beobachtungsdrohnen bei. Ähnlich wie bei Segelflugzeugen bietet der lange und schlanke Flügel den geringsten Luftwiderstand für einen bestimmten Auftrieb bei Unterschallgeschwindigkeit.

Am Ende wurde jedes Detail bewusst ausgewählt und kann gut erklärt werden. Es gibt keine Verschwörung, die UAVs anders aussehen lässt als Cessnas.

Der Hauptgrund, warum UAVs so aussehen, ist, dass sie keinen Menschen tragen müssen oder die lebenserhaltenden und avionischen Anzeigen, die der Mensch benötigen würde. Die Konstruktionen basieren daher auf den Anforderungen des Flugzeugs, hauptsächlich Kommunikations- und Anzeige- / Aufklärungsausrüstung, zusätzlich zu den Standardausrüstungen, die Kampfflugzeuge benötigen (Treibstoff, Waffen, Antrieb, Auftriebs- / Steuerflächen). Die Verwendung eines V-Hecks in praktisch allen dient zur Reduzierung des Luftwiderstands. Das Flugzeug muss nicht so wendig sein wie ein bemannter Jäger, daher ist ein Doppelheck mit separaten, sich alle bewegenden Aufzügen überflüssig, und der geringere Luftwiderstand erhöht die Flugzeit für mehr Reichweite oder Herumlungern.

A. Die wichtigste Designüberlegung in jedem Flugzeug ist die Gewichtsbalance. Die 172, ein ziemlich konventionelles Flugzeugdesign, ist für ein hohes Maß an Flexibilität in Bezug auf Nutzlast und Verteilung ausgelegt. Der hohe Flügel hält den Schwerpunkt aus Stabilitätsgründen unterhalb des Auftriebszentrums, und aus dem gleichen Grund befinden sich das Cockpit und der Laderaum unter dem Flügel, sodass Änderungen des Schwerpunkts nicht ganz so drastisch zu einer Änderung des Fahrverhaltens führen.

In einem unbemannten Flugzeug ist die Gewichtsverteilung ziemlich statisch. Jede Waffe befindet sich direkt unter den Tragflächen und damit im Zentrum des Auftriebs (der Kraftstoff wird ebenfalls ähnlich platziert), während sich der Rumpfinhalt neben der Kraftstoffbelastung zwischen den Flügen kaum ändert. Dadurch kann der Flugzeugkonstrukteur zulassen, dass die Form der Funktion folgt. Die Vorderseite des Flugzeugs verfügt über den größten Teil der Avionik und Kommunikation und gleicht das Antriebssystem hinten mit dem Treibstoff in der Mitte aus. Die relative Größe und Form dieser drei Elemente liegt im Ermessen des Designers. Anschließend werden die Flügel einfach am oder geringfügig hinter dem Gleichgewichtspunkt platziert.

Der RQ-1 / MQ-1 Predator ist wahrscheinlich der seltsamste - Sieht aus, weil der Schwanz nicht nur aus Gewichts- und Widerstandsgründen einen V-Schwanz hat, sondern auch invertiert ist:

Das umgekehrte V-Heck hat mehrere Vorteile in einer Ebene von der Größe des Predators und mit der Komplexität des gesamten Flugsystems:

• Eine Ruderoberfläche, die wie beim Predator unter dem Schwerpunkt platziert ist. rollt das Flugzeug in Richtung Gierrichtung anstatt wie bei einem oben montierten Ruder von ihm weg, was koordinierte Kurven nur mit dem Ruder ermöglicht.
• Dieses "rollende Ruder" -Verhalten ist auch so ziemlich alles Der RQ-1 / MQ-1 benötigt eine Rollsteuerung, sodass die Ruderoberflächen die einzigen Steuerflächen in der Ebene sein können, was das Steuerungslayout des Fahrzeugs erheblich vereinfacht. Theoretisch ermöglicht das Fehlen von Querrudern, dass die Flügel leicht entfernt oder gefaltet werden können, aber der MQ-1 verfügt über Waffenmasten mit Zündkreisen, die dies erschweren. Größere Drohnen mit längeren Flügeln haben einen höheren MOI in der Rollachse, mehr als die Ruder selbst überwinden könnten. Daher haben diese Konstruktionen Querruder (entweder Flügelverzerrungen oder Scharniere), wodurch das V-Heck für eine bessere Bodenfreiheit aufrecht stehen kann Landung.
• Ein Seitenwind auf einem umgekehrten V-Heck bewirkt, dass sich das Flugzeug aufrichtet und in den Wind rollt, anstatt sich mit einem aufrechten V-Heck nach unten zu drehen und von ihm wegzurollen. Angesichts der hohen Kommunikationslatenz zwischen Nevada und Kandahar ist dies ein Vorteil, da das Flugzeug normalerweise viel Platz zum Fliegen hat, während der Pilot die Störung bemerkt und darauf reagiert, aber nur so lange nach unten fliegen kann, bevor sie ausgeht Luft. Wiederum haben größere Flugzeuge höhere MOIs und daher sind die Störungen geringer.
• Das umgekehrte Heck maskiert ein wenig Triebwerksgeräusch des Flugzeugs im Flug aus bestimmten Vorwärtswinkeln. Nicht viel, aber jedes bisschen hilft, wenn Sie versuchen, versteckt zu bleiben.
• Schließlich schützt das umgekehrte Heck den teureren Propeller, wenn der Pilot das hintere Ende am Boden kratzt. Der größere Reaper hat mehr Bodenfreiheit, um die Waffenmasten zu berücksichtigen, und kann daher bei der Landung mehr aufflammen, ohne die Stütze einzubeziehen.

Der RQ-2 Global Hawk sieht eigentlich nicht so weit hergeholt aus. Es hat eine gewisse Ähnlichkeit mit dem A-10 Warzenschwein:

Die beiden Flugzeuge haben eine enorme Bedeutung verschiedene Missionsprofile (der Global Hawk ist als Ersatz für die Überwachung und Aufklärung in großer Höhe durch die U-2 gedacht, während die A-10 ein ehrwürdiges Luftunterstützungsfahrzeug mit Rüstungskiller ist), aber es gibt einige gemeinsame Designelemente, wie das Hoch Motor durch die Heckflächen maskiert, um die IR-Signatur zu reduzieren, und die großen niedrigen Flügel, die viel Auftrieb erzeugen (für eine hohe Decke im Fall des GH, für Nutzlast und Überlebensfähigkeit in den A-10).

Was ist? nicht ähnlich zwischen den beiden sind die Programmkosten; Die ursprünglichen A-10As hatten in den 70er Jahren Stückkosten von nur 450.000 US-Dollar, und mit neuen Flügeln und einem Upgrade des Glascockpits kosten die A-10Cs immer noch nur 11 Millionen US-Dollar pro Rahmen. Die Stückkosten des Global Hawk, einschließlich R&D, machen das Programm mit 222 Millionen US-Dollar pro Einheit zum bislang teuersten Kleinflugzeug und übertreffen die F-22 "Kosten sind kein Objekt" (182 Millionen US-Dollar).

Andere Drohnen sind viel kostengünstiger. Der Predator kostet jeweils nur 4 Millionen US-Dollar, während der größere und anspruchsvollere Reaper 16 Millionen US-Dollar kostet. Es tut immer noch weh, eine zu verlieren, und die USAF hat viel verloren, hauptsächlich aufgrund von Bedienungsfehlern (die Kommunikationslatenz, die mit der Fernsteuerung einer dieser Stationen von einer Bodenstation in einer halben Welt Entfernung verbunden ist, ist beträchtlich), aber die Gesamtkosten dieser Programme sind immer noch ein Bruchteil im Vergleich zu jeder bemannten Flugzeugzelle, die heute in Betrieb ist, mit drastisch reduzierten Verhältnissen von Wartung zu Flugstunden und Gesamtkosten pro Flugstunde. Die A-10 ist erneut das billigste bemannte Kampfflugzeug im Einsatz und kostet etwa 18.000 US-Dollar pro Flugstunde (kein Wort darüber, was all dieser Preis beinhaltet; wahrscheinlich eine Kombination aus Treibstoff, Pilotenvergütung, Teilen, Wartung und Kampfmitteln). Der Predator kostet nur 3.600 US-Dollar pro Flugstunde und der Reaper etwa 4.800 US-Dollar. Auch hier ist der Betrieb des Global Hawk-Programms ziemlich teuer (ungefähr 49.000 US-Dollar pro Flugstunde), und das ist ein wichtiger Grund, warum die U-2 Dragon Ladies, die Global Hawk ersetzen sollte, immer noch fliegen (die U-2 kostet nur 30.000 US-Dollar) eine Flugstunde).

Wer sagt, dass sie komisch geformt sind? Vielleicht ist der 172 komisch ...

Die kurze Antwort lautet, dass er das beste Design für die Mission und die spezifische Anwendung ist. Die 172 wurde entwickelt, um Menschen zu befördern und junge Piloten auszubilden, sodass ihre Eigenschaften gut zu dieser Mission passen. Drohnen müssen Computer und Überwachungsausrüstung tragen und oft eine Waffennutzlast und ganz speziell keine Menschen. Drohnen können eine andere Form haben als ein GA-Flugzeug, da die Ergonomie des Piloten keine Rolle spielt. Für das, was es wert ist, gibt es Flugzeuge, die wie die Drohne geformt sind, die Sie erwähnen.

Die Bonanza hatte eine lange Laufzeit mit dem V-Heck-Design: ( Quelle)

Der neue Cirrus Jet hat ein V-Heck und eine Luftblasen-Flugzeugzelle, ähnlich wie die Drohnen, die Sie sich vorgestellt haben: ( Quelle)

Unter dem Strich sind Flugzeuge dafür ausgelegt Bestimmte Anwendungen und einige Aspekte der Flugzeugzelle eignen sich besser für eine bestimmte Mission als andere. Flugzeuge spiegeln diese Einschränkungen in 100% der Fälle wider.

Randnotiz: Eine niedrige Geschwindigkeit ist für eine gute Aufklärung keineswegs erforderlich. Die SR-71, die wohl eines der erfolgreichsten Spionageflugzeuge war, hat ohne Probleme viele Aufklärungen von 80000 Fuß bei Mach 3 durchgeführt.

Ein weiterer Faktor: Cessnas sind wie praktisch alle bemannten Flugzeuge so optimiert, dass sie das Ziel erreichen.

Militärische Drohnen interessieren sich jedoch mehr für die Verweilzeit im interessierenden Bereich als dafür, wie schnell sie werden Dort. Dies führt zu einer ganz anderen Optimierung als bei bemannten Flugzeugen.

Sie haben auch eine ganz andere Sicht auf die Sicherheit.

Sie haben ein Flugzeug, das 500.000 US-Dollar kostet. Es gibt eine Sicherheitsmaßnahme, bei der eine 5% ige Chance besteht, die Flugzeugzelle über die erwartete Lebensdauer zu retten, die jedoch 50.000 US-Dollar kostet. In einem bemannten Flugzeug wird das mit ziemlicher Sicherheit erledigt. Auf einer Drohne wäre dies in den meisten Fällen nicht sinnvoll.

Bei einmotorigen Drückern mit Baldachin kann ein Pilot, wenn er aus einem bemannten Flugzeug aussteigt, auf die Stütze oder den Einlass am Heck des Flugzeugs treffen. Dies erfordert entweder besondere Vorkehrungen zum Auswerfen, wie das Herausfallen des Bodens oder der Seite des Flugzeugs, oder die Installation eines Schleudersitzes, der stark genug ist, um zu gewährleisten, dass der Pilot den Propeller freigibt. Dies alles erhöht das Gewicht und die Kosten. Viele Piloten mögen diese Idee nicht.

Eine unbemannte Drohne hat kein solches Problem. Flugzeugkonstrukteure können frei wählen, ohne zu überlegen, wie ein Mensch daraus herauskommt.

Ein großer Teil des Grundes für den blasenförmigen Kopf ist der verringerte Luftwiderstand. Der Bereich verbirgt zwar eine Parabolantenne, aber das könnte mit vielen Formen geschehen. Diese Form ist so konstruiert, dass sie die kleinstmögliche flache Oberfläche aufweist, damit die Luft gleichmäßig über die Vorderseite des Flugzeugs strömen kann, anstatt durch Auftreffen auf eine flache Oberfläche gestört und turbulent zu werden. Dies führt zu einem geringeren Luftwiderstand und einer längeren Flugzeit pro Gallone Treibstoff.

Cessnas und ähnliche Flugzeuge haben eine Windschutzscheibe, die im Grunde eine große flache Platte ist, gegen die der Wind schlagen kann, und während sie hervorragend zum Sehen geeignet sind durch, fügen sie dem Flugzeug tatsächlich einiges an Luftwiderstand hinzu. Die von der Cessna entworfene Mission macht dies jedoch akzeptabel.

Wenn Sie sich die vordere Unterseite einer typischen einmotorigen Cessna ansehen, werden Sie feststellen, dass sie durch Abgase und Ölrückstände schwarz und ölig ist.

Bei UAVs zur Aufklärung führt das Platzieren eines Motors an der Nase (obwohl es einige Beispiele gibt - zum Beispiel IAI Hunter) dazu, dass sich während des Betriebs Motorreste auf optischen Nutzlastlinsen ansammeln und die Nutzlastleistung beeinträchtigen.

Dies ist die Hauptüberlegung für die Platzierung von (Kolben-) Motoren am Heck von Aufklärungs-UAVs.

Hohe Seitenverhältnisse sind für Aufklärungsaktivitäten wie Lockheed Martin U3 vorgesehen, die ein Seitenverhältnis von 15 hatten, aber bei diesen bemannten Flugzeugtypen sollte der Pilot sehr hoch qualifiziert sein.