ПРОЄКТУВАННЯ ТА ВИРОБНИЦТВО БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ ЧЕРЕЗ ІННОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ІНЖЕНЕРНІ РІШЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.33099/2786-7714-2026-1-10-174-184Ключові слова:
безпілотні літальні апарати, проєктування та виробництво, інноваційні технології, Проектування для виробництва (DfM), генеративний штучний інтелект, адитивне виробництво, цифрові двійники, блокчейн-трейсуванняАнотація
Сучасний ринок безпілотних літальних апаратів в Україні та світі характеризується високими темпами зростання, що супроводжується підвищеними вимогами до швидкості розробки, собівартості, енергоефективності та надійності. В умовах воєнного стану, дефіциту критичних комплектуючих та необхідності оперативного масштабування виробництва, традиційні методи проєктування та виробництва виявляють системні обмеження. Метою даної статті є розроблення інтегрованої моделі проєктування та виробництва БпЛА на засадах концепції Проектування для виробництва, що поєднує інноваційні технології та інженерні рішення для підвищення економічної ефективності, гнучкості та швидкості масштабування української дрон-економіки. Запропонована авторська модель ґрунтується на системній інтеграції генеративного штучного інтелекту, адитивного виробництва, цифрових двійників та блокчейн-трейсування, трансформуючи традиційну лінійну модель у динамічний адаптивний життєвий цикл продукту. У статті проаналізовано сучасні виклики та технологічні обмеження у сфері проєктування та виробництва БпЛА в українському контексті, досліджено вплив інноваційних технологій на оптимізацію конструкцій, аеродинамічних характеристик і міцності, а також оцінено потенціал адитивного виробництва та гібридних матеріалів для зниження собівартості та скорочення часу виходу на ринок. Розроблена інтегрована DfM-модель визначає структурні компоненти та пропонує методику кількісної оцінки економічної ефективности через чисту приведену вартість та рентабельність інвестицій. Ідентифіковано ключові бар'єри впровадження моделі, такі як дефіцит кадрів, висока вартість матеріалів та нестача стандартів, та запропоновано шляхи їх подолання. Кількісна оцінка демонструє, що впровадження моделі може забезпечити зростання експортного потенціалу України до 1,8–2,2 млрд дол. США, збільшення внеску у ВВП до 2,0–2,5% та рентабельність інвестицій на рівні 200–300% протягом 3–5 років. Сформульовано практичні рекомендації для стейкхолдерів щодо впровадження моделі DfM, адаптації технічних стандартів, розвитку національної інфраструктури та інвестицій у R&D, що дозволить перетворити технологічні бар'єри на драйвери економічного зростання та забезпечити стійкість і стратегічну автономію оборонної економіки України.
Посилання
I. Kabashkin, "Digital twin framework for aircraft lifecycle management based on data-driven models," Mathematics, vol. 12, no. 19, p. 2979, 2024, doi: 10.3390/math12192979. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.mdpi.com/2227-7390/12/19/2979. [Дата звернення: 3 листоп. 2025].
W. De Backer, P. Sinkez, R. D'Cunha, and M. Van Tooren, "Design for multi-axis fused filament fabrication with continuous fiber reinforcement: Unmanned aerial vehicle applications," 2018, doi: 10.2514/6.2019-0156. [Електронний ресурс]. Доступно: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2019-0156. [Дата звернення: 3 листоп. 2025].
B. M. Colosimo, S. Maggi, M. Grasso, and F. Caldirola, "In‐process monitoring and control for laser powder bed fusion: A statistical perspective," Applied Stochastic Models in Business and Industry, 2024, https://doi.org/10.1002/asmb.70001.1002/asmb.70001.
A. H. Alami та ін., "Additive manufacturing in the aerospace and automotive industries: Recent trends and role in achieving sustainable development goals," Ain Shams Engineering Journal, vol. 14, no. 12, p. 102516, 2023, https://doi.org/10.1016/j.asej.2023.102516.
E. Koç, C. Caliskan, M. Coşkun, and H. Khan, "Unmanned aerial vehicle production with additive manufacturing," Journal of Aviation, vol. 4, no. 1, pp. 22–30, 2020, https://doi.org/10.30518/jav.681037.
D. Iqbal and B. Buhnova, "Digital twin design for autonomous drones," in Proc. 19th Conf. Comput. Sci. Intell. Syst. (FedCSIS), 2024, pp. 119–130, https://doi.org/10.15439/2024F6765.
S. Souvanhnakhoomman and A. Chua, "A comprehensive review of generative design applications in unmanned aerial vehicles," ASEAN Engineering Journal, vol. 15, no. 1, pp. 163–175, 2025, https://doi.org/10.11113/aej.V15.21286.
V. Andries and S.-M. Zaharia, "Generative design, simulation, and 3D printing of the quadcopter drone frame," Applied Sciences, vol. 15, no. 17, p. 9647, 2025, https://doi.org/10.3390/app15179647.
R. W. Ahmad, H. Hasan, I. Yaqoob, K. Salah, R. Jayaraman, and M. Omar, "Blockchain for aerospace and defense: Opportunities and open research challenges," Computers & Industrial Engineering, vol. 150, p. 106982, 2020, https://doi.org/10.1016/j.cie.20
106982.
Kyiv School of Economics, Brave1 Report v.1: Scaling Ukraine's Defense Tech Ecosystem, 2024. [Електронний ресурс]. Доступно: https://kse.ua/wp-content/uploads/2024/10/241004-Brave1-report-v.1.pdf.
AIN.UA, "Ukrainian defense tech in 2024 and prospects for 2025," 2025. [Електронний ресурс]. Доступно: https://en.ain.ua/2025/01/31/ukrainian-defense-tech-in-2024/.
Fortune Business Insights, Unmanned Aerial Vehicle [UAV] Market Size, Share & Industry Analysis, 2025-2032, 2025. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/unmanned-aerial-vehicle-uav-market-101603.
Allied Market Research, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Market by Product Type, Component, Application, Mode of Operation, Range, and End User: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2021–2030, 2021. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.alliedmarketresearch.com/unmanned-aerial-vehicle-market-A09059.
"Official website of the Brave1 platform," Brave1, 2025. [Електронний ресурс]. Доступно: https://brave1.gov.ua/.
Research Nester, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Market Size and Forecast, by Application... Growth Trends, Key Players, Regional Analysis 2026-2035, 2025. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.researchnester.com/reports/unmanned-aerial-vehicle-market/6364.
В. Недашківський, "Кара небесна: Топ-10 видів безпілотників української індустрії дронів," Бізнес Цензор, 2025. [Електронний ресурс]. Доступно: https://censor.net/biz/resonance/3573048/top-10-vydiv-bezpilotnykiv-ukrayinskoyi-industriyi-droniv.
W. Chen, K. Chiu, and M. D. Fuge, "Airfoil design parameterization and optimization using bézier generative adversarial networks," AIAA Journal, vol. 58, no. 11, pp. 4723–4735, 2020. Доступно: https://arxiv.org/pdf/2006.12496.
Y. Wang, K. Shimada, and A. Barati Farimani, "Airfoil GAN: Encoding and synthesizing airfoils for aerodynamic shape optimization," Journal of Computational Design and Engineering, vol. 10, no. 4, pp. 1350–1362, 2023. Доступно: https://arxiv.org/pdf/2101.04757.
T. P. Dussauge, W. Sung, O. J. Pinon Fischer, та ін., "A reinforcement learning approach to airfoil shape optimization," Scientific Reports, vol. 13, p. 9753, 2023, https://doi.org/10.1038/s41598-023-36560-z.
J. Polak and M. Nowak, "From structural optimization results to parametric CAD modeling–automated, skeletonization-based truss recognition," Applied Sciences, vol. 13, no. 9, p. 5670, 2023, https://doi.org/10.3390/app13095670.
D. Iqbal and B. Buhnova, "Digital twin design for autonomous drones," pp. 119–130, 2024, https://doi.org/10.15439/2024F6765.
International Organization for Standardization, Automation systems and integration – Digital twin framework for manufacturing – Part 5: Digital thread for digital twin, ISO/DIS 23247-5, 2025. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.iso.org/standard/87425.html.
A. Alfaify, M. Saleh, F. M. Abdullah, and A. M. Al-Ahmari, "Design for additive manufacturing: A systematic review," Sustainability, vol. 12, no. 19, p. 7936, 2020, https://doi.org/10.3390/su12197936.
International Organization for Standardization, Automation systems and integration – Digital twin framework for manufacturing – Part 5: Digital thread for digital twin, ISO/DIS 23247-5, 2025. Доступно: https://www.iso.org/standard/87425.html; та National Institute of Standards and Technology (NIST), Digital Thread for Manufacturing, 2025. [Електронний ресурс]. [Доступно: https://www.nist.gov/programs-projects/digital-thread-manufacturing.
M. Sartini, C. Favi, and M. Mandolini, "Rapid investment casting: a techno-economic analysis for evaluating VAT photopolymerisation processes," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 134, pp. 5717–5739, 2024, https://doi.org/10.1007/s00170-024-14331-y.
S. Souvanhnakhoomman and A. Chua, "A comprehensive review of generative design applications in unmanned aerial vehicles," ASEAN Engineering Journal, vol. 15, no. 1, pp. 163–175, 2025, https://doi.org/10.11113/aej.V15.21286.
B. Blakey-Milner та ін., "Metal additive manufacturing in aerospace: A review," Materials & Design, vol. 209, p. 110008, 2021, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110008.
R. Dehoff та ін., "Case study: Additive manufacturing of aerospace brackets," Advanced Materials & Processes, p. 1, берез. 2013. [Електронний ресурс]. Доступно: https://scispace.com/pdf/case-study-additive-manufacturing-of-aerospace-brackets-53n5x6c5tb.pdf.
L. Thomas-Seale, J. Kirkman-Brown, D. Espino, M. Attallah, and D. Shepherd, "The barriers to the progression of additive manufacture: Perspectives from UK industry," International Journal of Production Economics, vol. 198, pp. 104–118, 2018, https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2018.02.003.
A. Ronchini, A. M. Moretto, and F. Caniato, "Adoption of additive manufacturing technology: Drivers, barriers and impacts on upstream supply chain design," International Journal of Physical Distribution & Logistics Management, vol. 53, no. 4, pp. 532–554, 2023, https://doi.org/10.1108/IJPDLM-12-2021-0541.
L. Suckau, "Additive manufacturing in the military technology sector: Application and proliferation of an emerged technology," Peace Research Institute Frankfurt (PRIF), PRIF Report 3/2025, 2025, https://doi.org/10.48809/prifrep2503.
"Drone production in Ukraine: A high-growth investment opportunity," UA Consulting Blog, 8 черв. 2025. [Електронний ресурс]. Доступно: https://uaconsulting.eu/2025/06/08/drone-production-in-ukraine/.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Повітряна міць України

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.