Квадрокоптер кто придумал
Первые квадрокоптеры: кто и когда изобрел первый дрон, история развития
Сегодня о квадрокоптерах не знает только ленивый. Эти беспилотные аппараты используются в качестве игрушек, летающих платформ для фото- и видеосъемки, военных разведчиков и даже спортивных снарядов. Первый квадрокоптер на радиоуправлении появился чуть более 10 лет назад, а сегодня такие устройства уже являются привычными гаджетами. Однако ошибочно думать, что это изобретение сугубо 21 века – первые прототипы подобных аппаратов были разработаны еще в начале прошлого столетия. История квадрокоптера полна интересных технических решений, поисков и экспериментов, узнать о которых подробнее мы и предлагаем вам в этой статье.
Первые прототипы квадрокоптеров
Прежде чем углубляться в историю этих аппаратов, необходимо разобраться в их специфике. Под квадрокоптером понимается вертолет, имеющий четыре несущих винта, разнесенных с помощью балок относительно центра корпуса. Каждый из них оснащен собственным двигателем, а работа всех приводов контролируется микропроцессорной системой и тремя гироскопами, обеспечивающими стабильное положение аппарата в воздухе. В зависимости от модели конструкция квадрокоптера может также включать акселерометр, датчик давления, сонар и GPS-приемник. Чтобы исключить поворот аппарата в воздухе, одна половина винтов вращается по часовой стрелке, а вторая – против, тем самым компенсируя крутящий момент. Полет коптера может управляться радиокомандным способом посредством пульта или проходить в автономном режиме по заранее записанному в бортовой компьютер маршруту.
История создания квадрокоптеров началась еще на заре вертолетостроения, а именно в 1920-х годах. Тогда независимо друг от друга над подобной идеей работали американский конструктор российского происхождения Георгий Ботезат и французский инженер Этьен Эмишен – каждый из них придумал пилотируемый аппарат с четырьмя разнесенными винтами, которые приводились в действие одним двигателем через сложную систему трансмиссии. Во время испытаний их вертолеты смогли подняться на небольшую высоту (от 5 до 15 м) и пролететь определенное расстояние (модель Эмишена преодолела 1100 м), однако дальше тестовых полетов дело не пошло. На то имелось 3 причины:
- слишком сложная трансмиссия, передающая крутящий момент с одного двигателя на все роторы, была крайне ненадежной и постоянно выходила из строя;
- для поперечного и курсового управления модель Омишена использовала целых 8 пропеллеров, а аппарат Ботезата мог двигаться только с попутным ветром;
- аппараты не имели системы стабилизации в воздухе, из-за чего были крайне неустойчивым в полете, особенно в ветреную погоду.
Хотя хронологически первым квадрокоптер придумал именно Этьен Эмишен, его аппарат нельзя считать полноценным прототипом современных моделей.
Последующее изобретение автомата перекоса и рулевого винта дало зеленый свет вертолетам классической и соосной схемы, и о четырехвинтовых на время забыли. Лишь в 1950-х годах интерес к ним стал возрождаться, некоторые компании разработали опытные образцы подобных машин. Более совершенный квадрокоптер изобрел тот же Георгий Ботезат в 1956 году – новый вариант его машины уже управлялся с помощью несущих винтов. В качестве весьма успешного примера можно также привести пилотируемый аппарат VZ-7 компании Curtiss-Wright, который в 1958 году прошел летные испытания, показал хорошую стабильность и управляемость, но был отвергнут Армией США из-за недостаточных эксплуатационных характеристик. На этом разработка квадролетов снова затормозилась, и к данной идее вернулись лишь спустя полвека, уже в следующем тысячелетии.
Параллельно развивалась технология создания беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), управляемых дистанционно или в автономном режиме. Особенно это было востребовано военными, которые заинтересовались подобными машинами еще в Первую Мировую войну. Сложно сказать, кто изобрел первый дрон, так как подобные разработки проводились во всех развитых странах того времени, но одним из самых ранних аппаратов этого типа в мелкосерийное производство поступил немецкий беспилотный бомбардировщик Fliegermaus, способный нести бомбовую нагрузку и управляемый по радио. Другой пример такой техники – созданный в 1917 году «Автоматический аэроплан Хьюитта-Сперри», оснащенный двумя гироскопами для полностью автономного полета по заданному курсу.
Если быть совсем точным, то первые военные беспилотники были изобретены еще раньше – в 1849 году австрийская армия использовала воздушные шары с автоматически сбрасываемыми фугасами для бомбардировки Венеции.
В межвоенный период и во Вторую мировую войну бурное развитие получили самолеты-снаряды (в частности, немецкий Фау-1), являющиеся прототипами современных крылатых ракет, а также переоборудованные из обычных моделей беспилотники-разведчики и бомбардировщики. Однако из-за несовершенства технологии (прежде всего контрольного оборудования) все эти и последующие системы были спроектированы в виде самолетов, ракет или вертолетов обычной схемы. Их боевое применение хоть и не было абсолютно удачным, однако поспособствовало тому, что история развития дронов продолжилась дальше.
Появление современных квадрокоптеров
По прошествии полувека с тестовых испытаний первых квадрокоптеров сложились благоприятные условия для возрождения интереса к этому виду летающей техники:
- во-первых, достижения в области материаловедения позволили создать прочные и легкие полимеры, которые существенно уменьшают вес аппарата;
- во-вторых, прогресс микроэлектроники (а именно появление микропроцессоров) обеспечило базу для более простого и стабильного управления винтокрылыми машинами.
В своем современном виде первые в мире квадрокоптеры появились в 2006 году с выпуском моделей от немецкой компании MikroKopter. Они уже имели бортовой микроконтроллер, 3 гироскопа, барометр и акселерометр, отличались достаточной стабильностью в полете. Чуть позже их дополнили GPS-модулем для фиксации позиции. Квадрокоптер на радиоуправлении от MikroKopter изначально был предназначен для профессионального использования и имел высокую стоимость, однако открытый исходный код привел к появлению на рынке его дешевых клонов, что негативно отразилось на продажах компании. И хотя по данной причине код впоследствии закрыли, это побудило другие фирмы изобретать дроны гражданского назначения в разных ценовых категориях.
В дальнейшем рынок четырехвинтовых дронов пошел по двум направлениям:
- создание полностью готовых к использованию устройств различного класса, от бюджетных игрушек до профессиональных платформ для видеосъемки, спасательных, полицейских, природоохранных и других операций;
- разработка микроконтроллеров и программного обеспечения к ним, которые можно адаптировать к самодельным или купленным аппаратам.
По первому пути пошли такие ныне известные компании, как Gaui, DJI, XAircraft и другие производители. Как правило, в их продукцию входит сам аппарат, собственная линейка микроконтроллеров и программного обеспечения к ним. Во втором направлении особо отметились такие компании, как MultiWii, KaptainKuk, ArduCopter. При разработке своих микроконтроллеров они часто используют платы Arduino и разрабатывают открытый исходный код, давая возможность энтузиастам самим создавать свои варианты систем.
Благодаря финансовой доступности и простоте этих компонентов сегодня весьма развито любительское моделирование дронов.
Еще одной важной технологией, благодаря которой квадрокоптеры появились на широком рынке, явилась система стабилизированной подвески, позволяющая монтировать на аппарат фото- или видеокамеру или иную аппаратуру. Установленные в ней сервоприводы и датчики позволяют компенсировать колебания и развороты дрона по соответствующим осям, обеспечивая подсоединенному оборудованию оставаться в практически неподвижном положении. Это существенно улучшило качество съемки с квадрокоптеров, и именно благодаря этой технологии они сегодня широко используются в рекламе, кинопроизводстве, военном деле и т. д.
Очевидно, что история дронов не остановится на стадии развлечения и узкоспециализированного применения. В Саудовской Аравии уже готовятся в ближайшие годы запустить автоматическое беспилотное такси на базе квадрокоптера, появляются разработки полноценных боевых машин, способных выполнять не только разведывательные функции, но и участвовать непосредственно в военных действиях. Совершенствование этих аппаратов идет сегодня по пути увеличения длительности работы в автономном режиме, расширения функционала, внедрения систем искусственного интеллекта. Оправдают ли квадрокоптеры себя в будущем – покажет время, но уже сегодня они предоставляют широкие возможности в самых различных областях.
robo-sapiens.ru
История квадрокоптеров. От Георгия Ботезата до наших дней.
Первый радиоуправляемый квадрокоптер такой, каким мы его знаем, появился в начале двухтысячных. И хотя многие уверены, что это современное изобретение, появившееся буквально в нашем веке, это не так: начальные прототипы этих гаджетов появились уже в начале 20 века. В этой статье мы расскажем о истории появления квадрокоптеров, от первых летающих четырехвинтовых аппаратов до наших дней.
Для начала разберемся в устройстве дронов. Квадрокоптер — это миниатюрный вертолет с четырьмя несущими винтами, разделенных по центру балками. Все винты оснащены индивидуальным двигателем, приводное действие контролирует система микропроцессоров и три гироскопа, дающие сбалансированное положение коптера в воздушном пространстве. Для предотвращения нежелательных наклонов и разворотов аппарата при полете, часть винтов движется в одну сторону, а другая часть – в противоположную. За счет этого компенсируется крутящий момент. Направление и высота полета дрона регулируется радиоуправлением с помощью пульта или проходить в автономном режиме по маршруту, заблаговременно прописанному в бортовом компьютере.
Георгий Ботезат и первый полет.
Один из родоначальников такого вертолета, был аппарат Ботезата, взлетевший в воздух еще в 1922 г. Георгий Александрович Ботезат – американец с корнями из России, он был инженером электромонтажных работ, изобретателем и профессором Петроградского технологического института. В одном из экспериментальных полетов аппарат Ботезата смог поднять в воздух груз весом 450 кг на высоту 4 метра.
Предпосылки появления современных коптеров начались на заре вертолетостроения — в 1920-х г. В те дни над одной и той же идеей думали двое, каждый сам по себе: это были Этьен Эмишен, французский инженер и Ботезат. Удивительно, но они оба почти одновременно сконструировали четырехвинтный вертолет, где все разнесенные винты приводились в движение единым двигателем с помощью трансмиссионной системы. Для обеих моделей проводились испытательные полеты, в результате которых аппараты поднялись в воздух на высоту от 5 до 15 метров и пролетели около 1 километра. Но на этапе тестирования, дело застопорилось. Причиной этому стало:
• выходящая из строя и не особо надежная система трансмиссии, которая передавала крутящий момент с двигателя на роторы
• в аппарате Эмишена использовалось восемь пропеллеров, в то время как модель Ботезата могла двигаться исключительно благодаря попутному ветру.
Обе модели не имели баланса в пространстве при полете, особенно при сильном ветре из-за отсутствия системы воздушной стабилизации. И несмотря на то что по дате изобретения первый квадрокоптер в мире был рук Этьена Эмишена, его модель не считается уверенным прообразом современного коптера.
В 1922 г было положено начало испытаниям одного из первых четырехвинтных дронов. Такая система с большим количеством винтов упрощала управление: для того, чтобы повернуть аппарат, нужно было лишь изменить положение носовой его части. И кто бы мог подумать, в конструкции лопастей использовались растяжки… рояльных струн.
Только в 50-ых несколько производителей сконструировали аналогичные квадролеты в качестве опытных образцов. Но наиболее полноценный вариант летательного устройства разработал все же Ботезат, это был квадрокоптер, управляемый несущими винтами.
Летающий «автомобиль» для армии США.
Еще одним удачным изобретением можно считать модель VZ-7, разработанный фирмой Сurtiss-Wright, В1958 году в ходе испытательных полетов он заявил о себе как стабильно работающий и хорошо управляемый, но американская армия не приняла его к эксплуатации из-за слишком маленького количества функциональных опций.
На данном этапе все работы по конструированию и усовершенствованию квадрокоптеров были заморожены, и решение продолжить развитие этой темы возникло спустя половину века, только в новом тысячелетии.
Спустя пятьдесят лет с момента пробных полетов первых квадролетов, интерес к этой теме возобновился, поскольку появились благоприятные для этого условия:
• появились прочные и легкие полимерные материалы, позволяющие значительно снизить вес аппарата
• развитие микроэлектроники помогло устройству управления аппаратов с винтами стать более удобным и стабильным.
Первые коммерческие дроны для аэросъемки.
В таком виде, какие они есть сейчас коптеры стали выглядеть в 2006 г, это были модели производства Германии компании MikroKopter. Они имели ряд усовершенствований и опций, позволяющих достичь стабильности при полете, фиксации позиции и предназначались для профессионального использования. Радиоуправляемый аппарат фирмы MikroKopter был не дешевым, и благодаря тому, что он имел открытый исходный код, вскоре появилось множество его более дешевых аналогов, которые себе мог себе позволить приобрести, практически каждый.
Усовершенствование системы стабилизированной подвески позволило устанавливать на коптер фото- и видеокамеру, чтобы при этом присоединенное оборудование находилось в строгой фиксации, способствовало тому, что дроны начали массово и повсеместно продаваться.
Помимо этого, такой апгрейд значительно увеличил качественные характеристики аэросъемки с коптеров, и именно благодаря этой технологии они сегодня широко применяются в рекламных съёмках, киносъемках, военных разработках и прочих сферах.
Далее развитие темы дронов с четырьмя винтами имело два пути:
• изготовление полноценных устройств для видеосьемки – от недорогих игрушек до платформ для видеосъемки и других профессиональных сфер. Обычно, в комплекте идет аппарат и собственная линейка микроконтроллеров и программного обеспечения к ним.
• отдельное производство микроконтроллеров и программного обеспечения для них, которые можно адаптировать к самодельным или приобретенным в магазине коптерам, что дает возможность всем любителям моделирования дронов, самостоятельно сконструировать свой вариант системы.
Будущее индустрии.
История создания и развития коптеров не ограничивается развлекательными целями и узкоспециализированным применением. В Саудовской Аравии планируется запуск автоматического беспилотного такси на базе летающего дрона. Разрабатываются модели военных машин, используемых как для разведки, так и в боевых действиях.
Поэтому все только начинается 🙂
Если интересует история появления квадрокоптеров, то можно посмотреть еще пару статей на нашем сайте: про историю аэрофотосъемки в России и про ее более поздний период — внедрение аэрофотосъемки в Советском Союзе.
aero-b2b.ru
Что такое квадрокоптер, зачем он нужен, кто его придумал и как он устроен?
Приветствуем всех, кто не безразличен к БПЛА и по этой причине оказались на страницах нашего сайта! Что такое квадрокоптер? Как и кем был разработан? Почему он стал таким популярным сегодня? Как летает, как устроен, и для каких целей предназначен? Зачем и для чего он нужен?
Пожалуй, это основные вопросы, которые интересуют новичков в беспилотном пилотировании. Приобретение первого дрона – дело ответственное, ведь от того, каким он окажется, во многом зависит ваш дальнейший интерес и увлечение коптерами в принципе.
Именно поэтому важно иной раз обратиться к истокам, чтобы иметь общее представление о таких современных гаджетах, знать, чего от них ожидать, понимать принцип работы квадрокоптера и т.п. Все эти и другие аспекты мы постараемся осветить сегодня более подробно.
Что такое и зачем он нужен?
Квадрокоптер – англоязычный термин, дословно переводимый на русский, как «четырехвинтовой вертолет». Но что это означает на практике? По сути, это беспилотник (летательный аппарат на ДПУ), оснащенный четырьмя винтовыми пропеллерами. Управление осуществляется посредством специального RC-пульта с земли.
На большинстве современных моделей дронов установлены миниатюрные видеокамеры, обеспечивающие возможности съемки в фото- и видеоформате с воздуха.
Как только первые квадрики появились на прилавках магазинов беспилотной техники на радиоуправлении, их цена едва ли могла привлечь обывателя. Но со временем стоимость таких гаджетов продолжала стремительно падать (собственно, она продолжает падать со времен своего появления до сих пор, а ценовой диапазон – расширяться до бесконечных пределов). Сегодня они доступны многим людям со средним достатком.
Появились и квады с камерой, которые стали настоящим бумом среди широких масс любителей БПЛА. Таким образом, сфера их применения существенно развернулась по всем фронтам, привлекая внимания людей всех возрастов, от школьников и дошколят, до людей пенсионного возраста, любителей и профи в сфере беспилотных полетов, любителей спортивных состязаний на мультикоптерах, журналистов, блогеров, репортеров и даже представителей военно-разведывательных структур.
Современные технологии дроностроения шагнули далеко вперед в последние годы. Но в большинстве случаев на вопрос о том, что такое коптер и каково его предназначение, люди склонны отвечать – это гаджет для развлечения и захватывающих любительских съемок с высоты.
Кто придумал?
История создания/разработки таких БПЛА уходит корнями в первую половину прошлого века. Первый действующий прототип всех действующих ныне любительских и профессиональных дронов, а также вертолетов появился в 1922 году и получил название «вертолет Ботезата». В рамках первых тестовых полетов ему удалось не только успешно подняться в воздух, но и поднять с собой на высоту до четырех метров груз весом около 450 килограмм.
Георгий Александрович Ботезат – тот, кто придумал квадрон, был гражданином США российского происхождения, изобретателем, естествоиспытателем и профессором Петроградского института высоких технологий.
Разработки первого в мире квадрона под его началом велись при финансовой поддержке армии США. Военным требовался летательный аппарат, который сможет производить вертикальные взлеты и посадки. Со временем проект был прикрыт из-за определенных технических трудностей.
Основная проблема состояла в обязательном наличии попутного ветра для полетов. Ученый так и не успел довести разработку и оптимизацию схемы вращения двигателей до конца.
Почему именно 4 мотора?
Испытания вертолета с 4-мя винтами начались под руководством Ботезета в 22-м году. Устройство квадрокоптера на основе четырехвинтовой конструкции еще в те времена было признано наиболее устойчивым и оптимальным с точки зрения полетных характеристик.
Благодаря многовинтовому принципу работы, аппарат становился легко управляемым. Для поворота достаточно было изменить положение носовой части коптера.
В более поздние времена, когда начальные квады на радиоуправлении обзавелись полноприводной винтовой системой, они получили абсолютный баланс и максимальный полетный контроль, а все недостатки квадрокоптеров были минимизированы за счет внедрения новых технологий и электроники. По сей день 4-моторный коптер — лучший и самый надежный с точки зрения конструкции, летных и технических характеристик.
Мультикоптеры
Мультикоптер – это альтернативный, вариант квадронов, превосходящий их по количеству моторов. Его несущие винты вращаются диагонально и в противоположных по отношению друг к другу направлениях.
Различаются мультикоптеры между собой количеством моторов. В современной практике помимо трех- и четырехвинтовых моделей встречаются гексакоптеры и октокопторы с 6- и 8-ю пропеллерами, соответственно. Количество винтовых элементов по большому счету определяет возможности пиковых нагрузок аппарата по массе, то есть то, сколько веса он сможет взять с собой на борт.
Устройство и принцип работы
Принцип действия современных коптеров предельно прост. Каждый несущий винт приводится в движение электромотором. Одна часть двигателей вращается по часовой стрелке, а вторая – против. Это позволило исключить из конструкции квада хвостовой винт и сложный в плане конструктивной реализации автомат перекоса.
Рама
Как правило, каркасная рама любого квадрика имеет X-образную форму. На конце каждого из четырех лучей закреплена винтомоторная конструкция, обеспечивающая аппарату необходимую летную тягу.
Часто для придания оригинальности кваду раму украшают имитацией кабины пилота, различными принтами и светодиодными огнями. К слову LED-подсветка выполняет не только декоративную функцию – зачастую она помогает пилоту ориентироваться в управлении и позиционировании квадрика, а также необходима для пилотирования в темное время суток.
Платы управления и полетный контроллер
Контроллерная плата – мозг любого дрона. Она отвечает за все бортовые программные функции, включая контроль оборотов двигателей, съемку интегрированной камерой, позиционирование в пространстве на основе GPS-координат, работу светодиодов, выполнение виражей, прием различных сигналов с ДПУ и многое другое.
Мотор
Большая часть любительских мультикоптеров оснащена двумя типами электродвигателей – коллекторными и бесколлекторными. Как правило, вторые используются в бюджетных, любительских и наиболее простых вариантах. Их мощности вполне достаточно для поднятия в воздух мало и средне весовых квадронов любительского класса.
Коллекторные двигатели имеют другую, более совершенную конструкцию и несколько иной принцип работы. Они лишены коллекторов и щеток. Магнитные элементы расположены вокруг вала и выполняют непосредственно роторную функцию. Таким образом, двигатель работает с более плавным контролем оборотов у винтов и с большей отдачей, что обеспечивает лучшую тягу, энергорасход и производительность.
Трансмиттер и Пульт управления
Трансмиттер, то есть передатчик сигнала или пульт управления – это основной контрольный элемент любого квадрика. Контроль осуществляется посредством радиоволн, излучаемых аппаратурой на определенной частоте (как правило, это 2,4ГГц для радиосигнала и 5,8 для AV-видеосигнала с большим радиусом покрытия).
Регуляторы оборотов
Регуляторы оборотов или контроллеры скорости полета отвечают за контроль мощности двигателей. Суммарный рабочий ток этих элементов должен превышать по своим показателям максимальный ток электромоторов. Среди основных параметров, о которых нужно знать, подбирая оборотные регуляторы самостоятельно, стоит отметить максимальный рабочий ток и диапазон рабочих напряжений.
FPV
В данном контексте аббревиатура FPV подразумевает трансляцию видео с бортовой камеры агрегата на принимающее устройство в режиме реального времени от первого лица. В качестве приемника могут использоваться очки VR, а также пилотный шлем или монитор трансмиттера/смартфона. Иными словами, технология позволяет видеть пилоту то, что «видит» дрон в момент планирования.
Подвес с камерой
Это важная часть любых мультикоптеров с функцией съемки. Подвесное крепление служит для соединения видеокамеры с корпусом аппаратика. Она может иметь несколько осей (обычно две или три), позволяющих вращать камеру для захвата изображения в различных направлениях.
Нередко подвес оснащается специальными демпферными подушками, которые призваны гасить вибрации и обеспечить качественную стабилизацию видео на аппаратном уровне.
Батарея
АКБ – это сердце квадронов, обеспечивающее зарядом винтовые моторы. Они могут иметь моноблочную или многоблочную структуру, от чего во многом зависит их емкость. Аккумуляторные блоки подсоединяются в электроники посредством специальных клемм и устанавливаются на борт в специальных блоках. Для многих моделей предусмотрена возможность замены АКБ на аналогичные или с большей мощностью.
Чтобы понять, можно ли использовать другую батарею, необходимо внимательно почитать описание или инструкцию к агрегату.
Почему так популярен?
Ошеломительную популярность эти устройства получили в последние несколько лет, во многом благодаря параллельному развитию мобильных и видеотехнологий. С появлением высокотехнологичных смартфонов и повсеместными селфи, актуальными стали и так называемые селфи-дроны – миниатюрные беспилотники с камерой, позволяющие делать отменные селфи и видео.
Сложности в управлении
Новичок на этапе обучения может столкнуться с некоторыми трудностями контроля. В основном они связаны с пространственной ориентацией аппаратика и координацией движений стиков, что, надо сказать, по началу действительно очень непривычно.
Однако для таких случаев многие производители (в частности бюджетных модификаций) предусмотрели такую полезную функцию, как Headless Mode. Она меняет ориентацию дрона таким образом, что пилоту не нужно задумываться о том, где у квадрона зад, а где перед.
БПЛА и современное законодательство
В настоящее время на законодательном уровне действуют определенные ограничения в контексте применения и использования квадрокоптеров. Например, каждый дрон весом 0,25 – 30 кг подлежит регистрации на территории РФ и подразумевает наличие у пилота полетной лицензии.
К тому же придется получать разрешение на полеты, для которого потребуется удостоверение летной пригодности, доступ к эксплуатации воздушного пространства и удостоверение правомерности БПЛА-пилотирования. Если планируется ведение съемки в определенных регионах, то потребуется также соответствующе разрешение.
Будущее дронов
На что еще способны и для чего нужны людям коптеры, кроме развлечений?
Уже сегодня довольно успешно применяются такие летательные аппаратики для помощи строительным бригадам при монтаже сложных, композиционных конструкций, в сельском хозяйстве, при съемках документальных фильмов формата BBC, и даже для транспортировки людей.
Последний пункт можно считать особо интересной, революционной перспективой в мире БПЛА. Отдельную статью, посвященную таким крупногабаритным беспилотникам вы можете найти на страницах нашего сайта.
Надеемся, статья оказалась полезной и познавательной для вас. Если так, подпишитесь на наши обзоры и расскажите о них друзьям/знакомым в соцсетях. Удачного освоения ваших первых беспилотников!
(2 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка...drongeek.ru
Квадрокоптер - это... Что такое Квадрокоптер?
Квадрокоптер Ботезата, 1923.Квадрокоптер (он же квадролёт, англ. Quadrotor, quadrocopter, четырёхроторный вертолет) — это летательный аппарат с четырьмя роторами, вращающимися диагонально в противоположных направлениях. Обобщенное название аппаратов подобного типа, с произвольным количеством роторов — мультикоптер.
Многовинтовые вертолёты разрабатывались ещё в первые годы вертолётостроения. Недостатком этих аппаратов была сложная трансмиссия, передававшая вращение одного мотора на несколько винтов. Изобретение хвостового винта и автомата перекоса положило конец этим попыткам. Новые разработки начались в 1950-е годы, но дальше прототипов дело не продвинулось.
Новое рождение мультикоптеры получили в XXI веке, уже как беспилотные аппараты. Благодаря простоте конструкции квадрокоптеры часто используются в любительском моделировании.[1] Мультикоптеры удобны для недорогой аэрофото- и киносъёмки — громоздкая камера вынесена из зоны действия винтов.
Содержание
|
Принцип действия
Летный прототип Parrot AR.DroneМультикоптеры имеют как чётное (2, 4, 6, 8, 10 или даже 12) , так и нечётное (3, 5) число винтов постоянного шага (автомата перекоса, в отличие от одно- и двухвинтовых аппаратов, нет). Каждый винт приводится в движение собственным двигателем. Как правило, половина винтов вращается по часовой стрелке, половина — против, поэтому хвостовой винт мультикоптеру не нужен. В некотором роде исключение составляет трикоптер: один из моторов там располагается на нанизанной на ось подвижной платформе, угол поворота которой изменяется серво-приводом - так и осуществляется полет в стороны[источник не указан 52 дня] . И тем не менее, для всех аппаратов характерно маневрирование, путем изменения скорости вращения винтов. Например:
- Ускорить все винты — подъём.
- Ускорить винты с одной стороны и замедлить с другой — движение в строну.
- Ускорить винты, вращающиеся по часовой стрелке, и замедлить вращающиеся против — поворот.
Микропроцессорная система переводит команды радиоуправления в команды двигателям. Чтобы обеспечить стабильное висение, мультикоптеры в обязательном порядке снабжают тремя гироскопами, фиксирующими крен аппарата. Как вспомогательный инструмент, иногда, также используется акселерометр, данные от которого позволяют процессору устанавливать абсолютно горизонтальное положение, и бародатчик, который позволяет фиксировать аппарат на нужной высоте. Также, применяют сонар для автоматической посадки и удержания небольшой высоты, а также для облета препятствий. И самое главное - GPS-приемник, позволяющий записывать маршрут полета заранее, с компьютера, а также, возвращать аппарат в точку взлета, в случае потери управляющего радиосигнала, или снимать параметры полета оперативно или потом.[2]
См. также
Примечания
- AeroQuad — авиамодельный OpenSource проект
dic.academic.ru
