Clasificaci´ on de los VANT

Como se mencion´o anteriormente, ´estas aeronaves se pueden clasificar depen- diendo de muchos factores. En realidad el concepto de VANT es sumamente amplio, al contrario de lo que se piensa, las primeras apariciones o intentos de llegar esta tecnolog´ıa podr´ıan remontarse al teleautomat´on de Tesla, o siendo riguros con el concepto de veh´ıculo a´ereo, a la primera guerra mun- dial con el Aereal Target construido por A.H Low en 1916 como protecci´on de los zeppelins o como objetivo a´ereo en los entrenamientos. Es por esto, que considerar estos casos dentro de la percepci´on m´as com´un que se tiene de un drone, har´ıa la clasificaci´on extensa y en ciertos casos ambig¨ua. En esta secci´on se mencionar´an algunas de las categor´ıas m´as relevantes teniendo como punto de partida la aparici´on del t´ermino UAV, la cual seg´un [52] data aproximadamente de los a˜nos 90’s.

2.5.1.1. Clasificaci´on por el Peso

Varios autores han tratado de realizar esta clasificaci´on, es el caso de L. Brooke-Holland en [53] que consolida esta idea en la Tabla 2.3; aqu´ı tiene en cuenta para esta clasificaci´on el peso de la aeronave.

Clase Tipo Rango de Peso

Clase I(a) Nano Drones W ≤200g

Clase I(b) Micro Drones 200g < W ≤2kg

Clase I(c) Mini Drones 2kg < W ≤20kg

Clase I(d) Peque˜nos Drones 20kg < W ≤150kg Clase II Drones T´acticos 150kg < W ≤600kg Clase III MALE, HALE, Drone de de Ataque W >600kg

Tabla 2.3: Categor´ıas de Drones Basado en su Peso. Fuente: L. Brooke- Holland [53]

En esta tabla cabe destacar que los t´erminos MALE (Medium-altitude long- endurance) y HALE (High-Altitude Long Endurance), hacen referencia a aeronaves muy sofisticadas generalmente empleadas con fines b´elicos o es- trat´egicos en la milicia.

Bas´andose en la legislaci´on australiana, Arjomandi en [54] realiza la clasifica- ci´on de los drones en funci´on de su peso, rango, resistencia, altitud m´axima y tipo de motor, entre otras. sin embargo en esta secci´on se mostrar´an las categor´ıas a partir del peso de la aeronave. Entre ´estas se destacan; s´uper pesados con pesos superiores a 2000kg, pesados que var´ıan entre 200kg y 2000kg, medianos con pesos entre 50kg y 200kg, ligeros con pesos entre 5kg y 50kg y finalmente los micro drones con pesos inferiores a 5kg [48]. Esta clasificaci´on se consolida en la Tabla 2.4 .

Categor´ıa Rango de Peso Ejemplo S´uper Pesado >2000kg Global Hawk

Pesado 200kg−2000kg A-160 Medianos 50kg−200kg Raven

Ligeros 5kg−50kg RPO Midget

Micro <5kg Dragon Eye

Tabla 2.4: Categor´ıas de Drones Basado en su Peso - Australia (no oficial). Fuente: Arjomandi [54]

Cabe mencionar la forma en la que el autor trat´o de aterrizar el concepto de cada categor´ıa por medio de los ejemplos, ya que se podr´ıa tener una percepci´on m´as clara del tipo de drone que se implementar´a en este proyecto.

2.5.1.2. Clasificaci´on por Autonom´ıa de Vuelo y Alcance

Otro m´etodo de clasificaci´on ´util para categorizar los VANT, es por su au- tonom´ıa de vuelo y el alcance que estos pueden llegar a tener. Estos dos par´ametros suelen coincidir, obviamente, cuanto m´as tiempo un drone pueda estar en en el aire, mayor ser´a su radio de operaci´on. Es importante tener en cuenta el alcance y la autonom´ıa de vuelo, ya que esto permite al dise˜nador determinar el tipo de UAV requerido, bas´andose en qu´e tan lejos est´e el ob- jetivo de la misi´on del sitio de lanzamiento. Adem´as, tener en cuenta estos par´ametros determina la frecuencia con la que se requiere el reabastecimiento de combustible y cu´anto tiempo necesita para estar conectado a tierra [48], [55].

Una vez m´as Arjomandi, muestra en la Tabla 2.5 las diferentes categor´ıas y un ejemplo de cada una de ´estas, pero en este caso teniendo como punto de partida la autonom´ıa de vuelo y su radio de alcance.

Categor´ıa Aut.Vuelo R. Alcance Ejemplo Alto >24h >1500km Predator B Medio 5h−24h 100km−400km Silver Fox

Bajo <5h <100km Pointer

Tabla 2.5: Categor´ıas de Drones Basado en su Autonom´ıa de Vuelo y Radio de Alcance. Fuente: Arjomandi [54]

2.5.1.3. Clasificaci´on por Altitud M´axima de Operaci´on

Por ´ultimo, se mostrar´a la clasificaci´on con base en la altitud m´axima que pueden alzanzar los drones. Una caracter´ıstica muy relevante en tareas de espionaje, ya que a cierta distancia el drone se puede hacer imperceptible. Sin embargo, para tareas de rescate y reconocimiento se puede decir que ope- rar el drone a una baja altitud facilitar´ıa la detecci´on de v´ıctimas u objetivos. En un trabajo muy completo por parte de Arjomadi, se muestra en la Tabla 2.6 las diferentes categor´ıas que ´este considera.

Categor´ıa Altitud M´axima R. Alcance

Alto <1000m Pointer

Medio 1000m−10000m Finder

Bajo >10000m Darkstar

Tabla 2.6: Categor´ıas de Drones Basado en su Altitud M´axima de Operaci´on Fuente: Arjomandi [54]

Existen otras clasificaciones, en las cuales se tienen en cuenta caracter´ısiticas que no son objetivo de estudio dentro de este proyecto, tales como; Wing Loading, Tipo de Motor, Envergadura, entre otras.

2.5.1.4. Espectro de los Drones

Hasta el momento se han visto diferentes criterios para categorizar los drones. Esto es s´olo un indicio de cu´an extensa puede llegar a ser esta rama de estudio y aplicaci´on, lo que se puede llegar a conocer del tema a trav´es de la prensa y la red global es algo m´ınimo, si se compara con la cantidad de art´ıculos publicados al respecto, en diferentes revistas cient´ıficas a lo largo de los ´ultimos a˜nos. Es por esto, que de aqu´ı en adelante los temas que se van a profundizar se van a cerrar a un grupo muy espec´ıfico de drones con base en el espectro de los mismos. A continuaci´on en la Figura 2.9 se muestra el espectro de los drones.

Figura 2.9: Espectro de los Drones desde UAV hasta SD. Fuente: Hassanalian & Abdelkefi [48].

Tomado de [48], el autor muestra diferentes categor´ıas para los drones te- niendo en cuenta la envergadura y el peso de estos. A diferencia de las sub- secciones anteriores, aqu´ı hay una clasificaci´on m´as detallada. Por lo tanto, se tiene certeza que el drone que se utilizar´a para el desarrollo del proyecto, corresponde al grupo de los MAV (Micro Air Vehicle), aunque ´este se en- cuentra en el umbral que lo separa de los µUAV.

Dentro de lo MAV se destacan por ser las m´as comunes dos tipos de susten- taci´on a´erea; por ala fija y ala rotatoria, a pesar de que existen otros tipos de vuelo como por ejemplo, los que implementan los drones con un fuselaje sustentador (MULE).

MAV de Ala Fija

Son veh´ıculos que vuelan gracias a la acci´on del viento que se ejerce sobre sus alas generada por una velocidad adquirida gracias a, por ejemplo, turbinas propulsoras. Es importante resaltar que el vuelo es debido principalmente al viento que atraviesa las alas y que genera un impulso y no a la incorporaci´on propia del propulsor.

Figura 2.10: MAV Ala Fija LA100. Fuente: Smashing Robotics [56] En la Figura 2.10 [56] se muestra un MAV de ala fija los cuales se carac-

terizan por su estructura con alta eficiencia aerodin´amica que permite que la aeronave vuele por largos periodos de tiempo y cubra grandes distan- cias a velocidades que alcanzan hasta los 100km/h. Por su topolog´ıa algunos requieren de pistas de lanzamiento y aterrizaje que proveen un aumento o disminuci´on de la velocidad seg´un se requiera [57].

MAV de Ala Rotatoria

Estos veh´ıculos est´an compuesto por una o m´as h´elices que rotan impulsadas por un motor, com´unmente denominado rotor. Su autonom´ıa es limitada ya que necesitan estar alimentando los rotores durante el vuelo, lo que reduce su tiempo de vuelo generalmente a unos 40 minutos, alcanzan velocidades medias de aproximadamente 60 km/h.

Una de las principales ventajas en relaci´on con los MAV de ala fija es que estos veh´ıculos no requieren de una plataforma para realizar el despegue o el aterrizaje ya que pueden volar de maneja vertical, esto permite entre otras cosas que la aeronave permanezca suspendida en un punto determinado del espacio a´ereo.

Figura 2.11: MAV Ala Rotatoria. Fuente: Flying AG [58]

En la Figura 2.11 [58] se muestra un VANT de ala rotatoria. Estas aeronaves se clasifican de acuerdo al n´umero de rotores de los cuales est´an compues- tos y utilizan para volar, pueden ir desde una h´elice como los helic´opteros, avanzar por las cuatro h´elices (Cuadricopteros) y llegar hasta ocho h´elices (Multic´opteros) o m´as [57].