Начинаем знакомство с квадрокоптерами

Ну что же, открываю новый раздел - Мультикоптеры. На самом деле заниматься я в основном планирую квадрокоптерами, как самой простой конструкцией в этом семействе, но чем черт не шутит, может быть как-нибудь дойду и до гекса- или октакоптеров, поэтому пусть будет называться "Мульти". Эта статья - вступительная. В ней я постараюсь рассказать об основных моментах в построении мультикоптеров для тех кто с ними не знаком. Хочу сразу предупредить, что все мои знания - это пока что голая теория. Собственный квадрик я еще не построил, а только собираюсь к этому приступить на днях. Информации по этой теме много, поэтому не обсессудьте если я где-нибудь ошибусь - в этом случае прошу меня поправить или дополнить.

Что представляет собой мультикоптер? Это многороторный летальный аппарат в котором управление моторами осуществляется специальной платой электроники на основе сигналов с датчиков. Эта плата (в обиходе, "мозги" мультикоптера) автоматически контролирует скорость вращения каждого мотора в зависимости от положения аппарата в воздухе, внешних воздействий и сигналов управления. Бывают также и "безмозглые" мультикоптеры, но их строят скорее ради забавы, чем реальных полетов. Количество роторов мультикоптера может быть самым разным - от трех и более. В соответствии с этим количеством, мультикоптер получает приставку: три- квадро - пента- гекса - окто- и т. д.

Самая простая и распространенная конструкция - квадрокоптер. Трикоптер чуть посложнее, т. к. в его конструкции приходится делать задний винт с управляемым с помощью сервы наклоном, но зато он значительно маневренней. Количество винтов более четырех служит обычно для повышения надежности и грузоподъемности. Октокоптеры бывают как с 8 лучами, так и с 4, если винты расположены по соосной схеме - сверху и снизу, при этом эффективность их работы несколько уменьшается.
Итак, в чем прелести квадрокоптера и чем квадрокоптеры лучше вертолетов?

1.Простота и надежность конструкции, неприхотливость в эксплуатации.
В квадрокоптере нет никаких лишних движущихся частей - только электроника и моторы, ни одной сервы. При этом масса и момент инерции каждого винта значительно меньше, чем у лопастей вертолетов. Благодаря этому мультикоптеры на порядок дешевле вертолетов в эксплуатации. При аварии страдают обычно винты и рама (реже моторы), причем если рама сделана с умом и в ней предусмотрены специальные легко восстановимые зоны разрушения, то винты остаются единственной необходимой зап частью при авариях. Еще один плюс мультикоптеров - это их неприхотливость. Они без проблем летают в любую погоду.
2. Свобода для творчества.
Мультикоптеры не только дешевле в эксплуатации, но и предоставляют огромный простор для полета творческой мысли. На самом деле это очень важный пункт. Я знаю многих людей, которые забросили другие виды моделизма и полностью ушли в мультикоптеры просто потому, что им очень нравится их конструировать. Так что конструирование мультикоптеров - это еще одно из больших удовольствий от модельного хобби, наряду с ремонтом и, собственно, полетами. В отличие от вертолетов, где все более-менее стандартизировано и заточено под готовые рамы, здесь можно размахнуться по полной - самому выбрать формат, размер, компоновку, самому сделать раму, самому сделать мозги надергав датчиков из китайских джойстиков и прошив какой-нибудь подходящий микроконтроллер (если есть желание) и в итоге получить полностью уникальный аппарат, какого точно ни у кого больше нет, причем его летные качества можно постоянно совершенствовать экспериментируя с различными деталями и компонентами. Впрочем, если в Вас нет конструкторской жилки, можно просто купить комплект для сборки, или даже готовый вариант.
3.Потрясающая стабильность и превосходные летные качества.
Квадрокоптер с хорошими мозгами в полете стабильней даже чем соосник, при этом он гораздо более скоростной и маневренный, а также куда лучше справляется с ветром. Умные мозги позволяют по полной использовать самые различные дополнительные датчики, так что собрать беспилотный летательный аппарат на этой платформе проще чем на чем бы то ни было. Если же хочется экстрима - можно отключить стабилизацию и оторваться по полной!
4. Большая эффективность конструкции.
Вся тяга винтов идет на удержание модели в воздухе, каждый винт работает максимально эффективно, поэтому аккумулятора хватает на большее чем у вертолетов время, а также модель может нести больше полезного груза.
5. Малые вибрации.
Винтов много и они маленькие, поэтому вибраций у мультикоптера гораздо меньше, чем у среднестатистического вертолета. Это, а также два предыдущих пункта сделали мультикоптеры очень распространенным решением для съемки видео и ближних FPV полетов. Профессиональные мультикоптеры уже давно используются при съемках фильмов и репортажных фотографий с воздуха. Да даже некоторые "продвинутые" свадебные фотографы уже обзавелись этой техникой чтобы делать красивые облеты при съемке видео для свадьб.
В чем же недостатки многомоторных систем?

Во-первых, мультикоптеры больше похожи на НЛО или какого-нибудь насекомого, чем на привычный всем летающий аппарат. Не всем нравится управлять абстрактным непонятным летающим "нечто", к тому же у мультикоптеров часто возникают проблемы с определением положения носа.
Во-вторых, большие габариты. Для улицы это не страшно, но очень неудобно при транспортировке. Проблему частично решают складные рамы.
Ну и в третьих, обычные квадрокоптеры не могут летать в инверте по причине отсутствия коллективного шага лопастей, но это сложно назвать недостатком, т. к. каждому свое и мультикоптерам это просто не нужно, для этого есть вертолеты.

Итак, для тех кто стоит перед выбором какой купить квадрокоптер

1. Квадрокоптер Gaui Квадрокоптер (Quad Flyer 330X-S) (в народе ласково именуемый "Гайкой")


Небольшой квадрокоптер (диаметр по расстоянию до моторов - 330 мм), достаточно старая модель (хоть ее и обновили недавно, после чего она получила свою приставку -S). Достаточно простые мозги без акселерометров и обилия датчиков, причем вряд ли их будут в дальнейшем дорабатывать и развивать. Тем не менее, этот коптер полюбился многим по причине своей неприхотливости, адской устойчивости к авариям и, как ни странно (с учетом простых мозгов), весьма приличных полетных качеств.

2. Квадрокоптер Xaircraft X450


Младший брат квадрика Xaircraft X650, использующий те же самые мозги. Хороший качественный квадрокоптер с весьма продвинутыми мозгами, которые позволяют расширить его до восьмимоторного аппарата и подключить большое количество дополнительных датчиков. Кроме того, работа над проектом еще продолжается и постоянно выходят новые версии и добавляются новые фичи. Для этого квадрокоптера в продаже имеется куча опциональных аксессуаров - складные рамы, подвесы для камер и наборы для апгрейда на старшую модель.

И тот и другой квадрокоптеры стоят приблизительно одинаково - в районе 400 долларов. Есть, конечно, и другие модели - Валкеровская серия "UFO", китайские квадрокоптеры Lotus и FeiYu, но их популярность значительно ниже и я не нашел про них никакой полезной информации на форумах.

Еще, как вариант, можно посмотреть в сторону Blade mQx или Parrot AR Drone первой или второй версии, но эти модели очень сильно отличаются по своему формату от того, что я сейчас рассматриваю, поэтому я и не включил их в список лидеров.

По мотивам статьи от: Heliblog (Виталий)

Беспилотные летательные аппараты все больше начинают использовать не только для нужд военных, но и для вполне человеческих целей. Речь идет о небольших, легких моделях, которые можно приобрести в Интернете или, при наличии инженерной смекалки, собрать своими руками. Они могут помочь делать фотографии с высоты птичьего полета или перевозить документы из одного офиса в другой. В каком-то смысле это один из самых экологичных видов транспорта.

Семь лет назад немецкие разработчики Холгер Басс и Инго Баскер создали первый в мире мультикоптер. Это нечто среднее между детским радиоуправляемым вертолетом и армейскими беспилотниками. Устойчивость, маневренность и возможность зависать в воздухе эта штуковина получает за счет работы нескольких винтов.

Это событие сразу привлекло внимание программистов, конструкторов и прочих энтузиастов. Вскоре поднялись в воздух разнообразные модели многоосных вертолетов. С тех пор самые разные люди по всему миру увлеклись совершенствованием и эксплуатацией мультикоптеров.



Основные разновидности – трикоптеры, квадрокоптеры, гексакоптеры. То есть, соответственно три, четыре или шесть бесколлекторных двигателей с пропеллерами, прикрепленными к радиоуправляемой летающей платформе. Трикоптер – легкий, шустрый, может выполнять забавные трюки в воздухе. Квадрокоптер – золотая середина по маневренности и стабильности, к нему можно крепить оборудование и снимать. У гексакоптера – сравнительно малая маневренность и более высокая грузоподъемность. Существуют, конечно, и более сложные конфигурации.



Сейчас на прилавках интернет-магазинов можно встретить самые разнообразные модели – от совсем игрушечных до профессиональных. Самые известные фирмы-разработчики – Xaircraft, Gaui, Align, FreeFly, SAB Goblin, DJI. Мультикоптер уже практически стал необходимым инструментом продвинутого фото- или видеолюбителя. Теперь каждый желающий может прикрепить к миниатюрному беспилотнику экшн-камеру GoPro, запустить конструкцию над морем и снять то, как приятель творит чудеса на доске, выложить в ютуб и снискать свои пятнадцать минут онлайн-славы. Например, Мэт Квест, кинематографист-любитель, с помощью квадрокоптера и камеры GoPro Hero3 снял Ниагарский водопад. Беспилотник проявил достаточную выносливость и маневренность, чтобы и выполнить съемку и не погибнуть.



Вполне вероятно, что в будущем такие устройства будут использоваться и для других целей. Например, ими можно заменить курьеров – деловое письмо квадрокоптер вполне может перевезти из одного конца города в другой. При этом ему не нужно сжигать десятки литров бензина. В квадрокоптерной гонке участвуют не только западные, но и российские изобретатели. Впервые этой весной на всероссийском конкурсе «It-start» была представлена модель квадрокоптера, которому не нужен ни пульт управления, ни GPS. В России такого не делал еще никто. Внутри него, в числе прочей начинки, находится маленький, но мощный литий-полимерный аккумулятор, который позволяет увеличить время работы мотора и снизить вес батареи.

Этот вертолет можно будет использовать для работы в труднодоступных, опасных местах. Так как он работает автономно, то сможет справиться с задачей без помощи человека. Допустим, произошла авария на атомной электростанции. Мы знаем, как выглядело помещение до аварии, поэтому рисуем его простую трехмерную схему и «загружаем» в мозг вертолета. По этой схеме он будет двигаться. Если он увидит, что перед ним обрушившаяся стена, то либо сам скорректирует маршрут, либо вернется на базу, как бумеранг. А если вертолет вдруг упадет, то с помощью компьютера можно будет посмотреть, что он перед падением записал на датчики.

- Сейчас мы работаем для климатологов. Вертолет может в полете мерить давление, влажность воздуха, температуру. Он может использоваться вместо недешевых аэростатов, в отличие от которых способен противостоять ветру. Один из наших потенциальных заказчиков – Институт географии СО РАН в Иркутске, им он нужен для исследования ледников в горах, – рассказывает автор проекта, студент Томского госуниверситета Михаил Файто. - Мы создаем беспилотный вертолет как альтернативу человеку. Он всё-таки дешевле человеческой жизни.

Михаил нажимает какую-то кнопку, и квадрокоптер начинает мигать красным и синим светом. Это мигание – способ разглядеть вертолет, если он поднялся на высоту около двух километров и исчез из виду. На вертолете изображен летающий мозг и буквы IF, что значит Intelligence flight - «Умный полет».

Взято:http://think-blue.ru