Zu den Grundprinzipien von Drohnen gehören Aerodynamik, Mechanik und Elektronik. Die Aerodynamik ist die entscheidende Grundlage für den Drohnenflug.
Prinzipien der Aerodynamik
Unter Aerodynamik versteht man die Lehre von den Bewegungsmustern und Kräften, die in der Luft auf Flugzeuge wirken. Flug und Stabilität der Drohne hängen hauptsächlich von vier Kräften ab: Auftrieb, Schwerkraft, Schub und Widerstand.
Der Auftrieb ist die Kraft, die ein Flugzeug zum Steigen bringt. Aufgrund der unterschiedlichen Formen und Neigungen der Flügel eines Flugzeugs erzeugt die über die Flügel strömende Luft unterschiedlich viel Auftrieb, der das Gewicht des Flugzeugs trägt und es in der Luft hält.
Die Schwerkraft ist die Anziehungskraft der Erde auf Objekte, eine Kraft, die ein Flugzeug überwinden muss. Ein Flugzeug erzeugt ausreichend Auftrieb, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, indem es seine Flügel beschleunigt oder neigt und so das Gleichgewicht in der Luft beibehält.
Schub ist die Kraft, die ein Flugzeug vorwärts treibt und normalerweise vom Triebwerk bereitgestellt wird. Der Schub hängt von der Geschwindigkeit des Flugzeugs ab. Höhere Geschwindigkeiten erfordern mehr Schub.
Der Luftwiderstand ist die Kraft, die dem Schub entgegenwirkt und den Luftwiderstand erzeugt, den ein Flugzeug erfährt, wenn es sich durch die Luft bewegt. Daher muss ein Flugzeug über ausreichend Schub verfügen, um diesen Widerstand zu überwinden.
Mechanische Prinzipien
Mechanische Prinzipien beziehen sich auf die mechanische Struktur und die Steuerungsmethoden, die für den Drohnenflug erforderlich sind. Eine Drohne besteht typischerweise aus einem Rumpf, Flügeln, einem Leitwerk und Steuerflächen. Der Rumpf ist der Hauptkörper des Flugzeugs, die Flügel erzeugen Auftrieb und das Heck stabilisiert und steuert die Richtung des Flugzeugs.
Zu den Steuerungsmethoden für Drohnen gehören typischerweise Fernsteuerung und autonome Steuerung. Bei der Fernsteuerung handelt es sich um die Steuerung des Flugs und des Betriebs des Flugzeugs mithilfe einer bodengestützten Fernbedienung, während die autonome Steuerung es dem Flugzeug ermöglicht, Missionen nach vor-voreingestellten Programmen autonom auszuführen.
Elektronische Prinzipien
Elektronische Prinzipien beziehen sich auf das elektronische Steuerungssystem und die Elektronik der Drohne. Zur Elektronik einer Drohne gehören Sensoren, Steuerungen, Kommunikationsgeräte und Navigationsgeräte. Diese Geräte ermöglichen autonome Steuerung, Lagestabilisierung, Navigation und Positionierung sowie Datenübertragung.
Sensoren sind die „Augen“ und „Ohren“ der Drohne, die Informationen über ihre Umgebung erfassen, darunter Parameter wie Höhe, Geschwindigkeit, Fluglage, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Der Controller ist das „Gehirn“ der Drohne. Er verarbeitet die von den Sensoren gesammelten Daten und steuert die Bewegungen des Flugzeugs gemäß voreingestellten Programmen.
Kommunikationsgeräte können die von der Drohne gesammelten Daten an das Bodenkontrollzentrum oder andere Geräte übertragen und auch Bodenanweisungen zur Ausführung von Aufgaben empfangen. Zur Positionierung und Navigation werden Navigationsgeräte verwendet, darunter GPS, Trägheitsnavigationssystem usw.
