Увидеть красоту природы с высоты и не рисковать при этом жизнью. Разве такое возможно? Да, наблюдать полет от первого лица или заснять красивое панорамное видео поможет квадрокоптер.
Что такое квадрокоптеры, предназначение, из чего состоят, зачем придумали — вы узнаете из этой статьи.
Знакомство с квадрокоптером
Квадрокоптер — это беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с четырьмя пропеллерами, который управляется дистанционно. В дословном переводе означает «четырехвинтовой вертолет», он же квадролет или коптер. Большинство современных квадролетов оснащены камерой, с помощью которой можно вести фото- и видеосъемку.
Как он выглядит
Квадрокоптер — это самый распространенный вид мультикоптеров. Х-образная рама, на лучах которой расположены четыре моторчика, отдельно для каждого пропеллера. Симметричное расположение винтов обеспечивает оптимальные летные характеристики, устойчивость хода и маневренность. Тело квадролета может выглядеть по-разному, но диагональный принцип установки моторов соблюдается всегда.
Кто придумал квадрокоптер и для чего
Первые действующие механизмы были изобретены еще в 1922 году. «Прародителем» современных БПЛА был Б. А. Ботезат. Он изобрел аппарат с четырьмя винтами, после названный «вертолет Ботезата». Во время первых полетов механизм поднимался на высоту до четырех метров и поднимал груз до 450 кг.
Разработка прототипа квадролета велась при финансовой поддержке армии США, которой был нужен летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой. Но при создании возникало множество технических трудностей, решить которые ученый при жизни не успел. Разработки были закрыты.
Один из первых современных квадрокоптеров был создан гораздо позже — в 2006 году. После чего пошел настоящий «бум» производства БПЛА, модели совершенствовались, цена снижалась, популярность дронов росла и продолжает расти.
Принцип работы квадрокоптеров
Два диагональных пропеллера квадролета вращаются по часовой стрелке, другие два — наоборот. Это избавляет конструкцию от необходимости хвостового винта (как у классического вертолета, например) и обеспечивает хорошую маневренность.
Каждый винт квадролета снабжен отдельным двигателем, передвижение аппарата осуществляется за счет изменения скорости вращения. Если все четыре винта вращаются быстрее — дрон поднимается вертикально вверх. При снижении скорости вращения аппарат снижается.
Повороты вправо и влево происходят также с помощью винтов. Усиливаем обороты на правой стороне, уменьшаем слева — квадрокоптер наклоняется и летит влево. Если сделать наоборот — летит вправо. Ускоряются задние винты при замедлении передних — квадролет устремляется вперед.
Дрон также может поворачиваться вправо-влево без наклона. Для этого ускоряются винты, которые расположены по диагонали друг от друга с одновременным замедлением двух остальных. Такой прием называется «рыскание».
Из чего состоит квадрокоптер
Рама
Основной несущий элемент, «скелет» конструкции, чаще всего в форме буквы «Х». На ней располагаются все остальные части коптера, в том числе и винты с моторчиками на концах лучей. На раме устанавливают и декоративные элементы, например, имитацию кабины пилота или подсветку из светодиодов. Оригинальность дрона часто подчеркивают яркой расцветкой или принтами.
Полетный контроллер
Основной элемент квадрокоптера, его «мозги». Все манипуляции дрона управляются полетным контроллером. Обороты двигателей, съемка с камеры, навигация с помощью GPS-модуля, обработка сигналов с пульта управления, маневры квадролета — это и многое другое выполняет небольшая по размеру, но огромная по значимости плата управления. Мини-компьютер на борту БПЛА.
Полетный контроллер, как правило, включает в себя четыре датчика:
- гироскоп — необходим для равновесия БПЛА;
- акселерометр — для ускорения и замедления;
- магнитометр (компас) — ориентация в полете;
- барометр — помогает дрону удерживать высоту, измеряя атмосферное давление.
Двигатели
Моторы — это «мышцы» коптера. Они приводят в движение пропеллеры, заставляя аппарат летать с различной скоростью и по всем направлениям. Работают независимо друг от друга, в зависимости от задачи. Двигатели разделяются на два типа: коллекторные и бесколлекторные.
У коллекторных двигателей относительно небольшой вес, невысокая стоимость, они просты в ремонте. Но есть и минусы. Этот тип двигателей обладает низким КПД, невысокой скоростью вращения, часто перегреваются и быстро изнашиваются. Чаще всего коллекторные моторы ставят на бюджетные модели квадрокоптеров.
Бесколлекторные двигатели — это усовершенствованная модель мотора для квадролета. Они износостойкие, защищены от воздействия извне, скорость вращения выше, чем у коллекторных аналогов. Их КПД гораздо выше, при меньшем потреблении энергии АКБ. При всех значимых плюсах, бесколлекторные моторы все-таки не идеальны: высокая стоимость и сложный ремонт могут стать проблемой для непрофессионалов.
Батарея
Работу «сердца» у квадрокоптера выполняет аккумуляторная батарея (АКБ). Она обеспечивает энергией все элементы дрона, в первую очередь моторы, чтобы аппарат мог летать. Подсветка, камера, контроллер — они тоже не смогут работать без питания. АКБ ставят в специальное отделение с подключением к системе через клеммы. От типа и емкости батареи зависит то, как долго квадрокоптер сможет работать без подзарядки. Современные модели квадролетов оснащаются батареями меньшего размера, но большей емкости. Большинство производителей оставляют возможность замены АКБ на аналогичную с большей мощностью.
Регулятор оборотов
Этот элемент, как понятно из названия, регулирует количество оборотов каждого двигателя дрона. Направление полета, повороты, рыскание — это все возможно благодаря регулятору оборотов. Небольшая контрольная плата с важными задачами на борту квадролета.
Пропеллеры
Винтовые пропеллеры — подъемная сила БПЛА и самая быстро изнашиваемая часть квадролета. Лопасти квадрокоптера расположены попарно по диагонали. Каждая пара, вращаясь в свою сторону, удерживает коптер в одном положении. Если бы все винты крутились в одну сторону, дрон бы вертелся на месте в другую сторону, противоположную ей. Установка лопастей в разном, зеркальном, положении также по диагонали сохраняет тягу при противоположном направлении вращения винтов.
Приемник
Ловит сигнал, который идет от пульта управления и передает его в полетный контроллер. В основном от приемника зависит, как далеко квадрокоптер может отлететь от пилота и как быстро отреагирует на команду.
Камера
«Глаза» квадрокоптера. Позволяет снимать фото и видео, транслировать изображение на экран. От камеры зависит качество снимков и роликов.
Управление полетом
Любым летательным аппаратом нужно управлять. Так как квадрокоптер беспилотник, управление осуществляется через пульт. Но и ПДУ разделяются на четыре основных вида. Разберем каждый из них поподробнее.
Пульт управления
Самая распространенная система на дорогих моделях квадролетов. У такого пульта есть свой экран, на который транслируется изображение с камеры дрона. При наличии телеметрии на экран выводятся данные о характеристиках полета.
Смартфон как пульт
Иногда пульт квадрокоптеру не нужен. При помощи специальной программы дрон «привязывают» к смартфону и он становится ПДУ. На экран гаджета идет изображение с камеры, все данные о полете. Стики и кнопки управления также отображены на смартфоне. Данный вариант управления снижает стоимость комплекта оборудования. Минус заключается в быстрой разрядке аккумулятора смартфона.
G-сенсор смартфона
Этот вариант похож на предыдущий, но с отличием в методе управления квадрокоптером. G-сенсор смартфона связан с системой управления дрона. Наклонили смартфон, например, вправо — квадролет полетел туда же. Удобно и быстро.
Пульт со смартфоном
Своеобразный симбиоз двух элементов управления. В ПУ квадрокоптера предусмотрен специальный держатель для смартфона. Управление идет через пульт, а картинка с камеры выводится на экран гаджета. Чаще всего такой вид управления используют при полетах в режиме FPV, когда видео поступает на экран в режиме реального времени.
Дополнительные опции
Не обязательные, но иногда очень полезные, они добавляют квадролетам функциональности.
- GPS-система — определяет местоположение дрона, можно проложить маршрут полета заранее.
- Подвес с камерой — для вращения камеры и стабилизации изображения.
- Контроль высоты и облет препятствий — датчики, которые автоматически регулируют высоту полета и помогают квадролету облетать препятствия.
- Модули WI-FI и Bluetooth — связь с ПДУ, передача информации.
- Телеметрия — выводит полетные данные на экран.
Где применяются
Еще не так давно, квадрокоптеры были просто игрушкой, причем довольно дорогой. Но время идет, дроны совершенствуются, и их применение становится довольно обширным. Квадролеты используют в сельском хозяйстве, для грузоперевозок, при охране объектов и видеонаблюдении, перевозке грузов, проведении спасательных и научных работ, для киносъемок. Но и развлечения никто не отменял. Гонки квадролетов, трюковые шоу, эффектные видео и фото — применение дронов в сфере развлечений обширно.
После прочтения этой статьи вы будете знать все о квадрокоптерах. Ну или почти все, основная информация для знакомства с миром беспилотников тут представлена. Подробнее о том, что такое квадрокоптер, его предназначение, из чего состоит и многом другом вы узнаете на нашем сайте.
