Квадракоптер что это такое и как работает

22.11.2021

849 9 292 5 minutes read

Современные технологии воплощают в реальность самые безумные идеи фантастов. Ещё несколько лет назад мало кто мог себе представить, что у любого человека появится возможность управлять личным беспилотным летающим устройством, снимать с его помощью великолепные панорамы и даже доставлять небольшие грузы. Теперь все это доступно счастливым обладателям квадрокоптера, или, как его ещё называют, дрона. Квадрокоптер – это радиоуправляемый летающий прибор с четырьмя винтами, которые вращаются в противоположные стороны по диагонали: одна пара пропеллеров вращается по часовой стрелке, а вторая – против часовой стрелки. Изначально скептики утверждали, глядя на квадрокоптер, что это бесполезное изобретение, однако уже сейчас мультикоптеры используются не только в развлекательной сфере (фото- и видеосъемка), но и помогают в спасательных операциях МЧС.

История возникновения квадрокоптеров

Идея создания многовинтового летательного аппарата возникла в начале эпохи вертолетостроения. Георгий Ботезат в 1922 году сконструировал и поднял в воздух один из первых квадрокоптеров. Главным недостатком таких четырехроторных вертолетов была несовершенная система трансмиссии, в которой мощность ко всем винтам передавалась от одного мотора. В 1950 годы авиаконструкторы вновь вернулись к разработке мультикоптеров, но только в наше время для дронов наступила эра возрождения и обновления, квадрокоптеры стали беспилотными летательными агрегатами с широким набором функций.

Принцип работы квадрокоптера

Маневрирование, управляемость и стабильность полета у квадракоптера обеспечивается изменением скорости вращения пропеллеров, часть роторов вращается против часовой стрелки, а часть — по часовой, каждый из них приводится в движение отдельным мотором, поэтому нет необходимости в хвостовом винте. Если роторы вращаются с одной скоростью, аппарат взлетает, если один пропеллер вращается быстрее, то дрон наклоняется в сторону, таким образом, регулируя дистанционным пультом работу лопастей, можно управлять коптером. Ну а купить Квадрокоптер DJI Phantom 4 по цене дилера возможно в интернет магазине artdrone.ru — подробнее

Из чего состоит квадрокоптер?

Цветовые варианты, дизайн, размеры коптеров различны, но внутреннее устройство всех приборов примерно одинаково:

Рама – важнейшая деталь, выполненная в виде двух пересекающихся реек с крестовиной посередине, на раме располагаются составные части квадракоптера, поэтому она должна быть легкой и прочной. Крестовина – место для крепления электронных элементов дрона, она изготавливается из текстолита или пластика, а лучи, на которые крепятся винты, могут быть сделаны из пластика, алюминиевого профиля или карбоновых трубок. Рама для удобства использования бывает складной.
Контроллер – это душа квадрокоптеров, именно к полетному контроллеру прикрепляется шлейфами различные датчики: гироскоп, акселерометр, барометр, GPS. Плата-контроллер определяет функциональные характеристики, которыми будет обладать в полете квадракоптер, поэтому важно, чтобы контроллер был хорошо защищен от вибрации и пыли и располагался на уровне линии вращения роторов.
Электромоторы. Каждый квадрокоптер имеет четыре двигателя, которые обеспечивают вращение винтов. На каждом из моторов квадракоптера находится регулятор оборотов двигателя, с его помощью контроллер и управляет винтомоторной частью дрона.
Пропеллеры. Аэродинамическая подъемная сила создается у квадрокоптера посредством вращения четырех роторов, винты подбирают с узкими лопастями и небольшим диаметром, бывают пропеллеры с двумя и с тремя лопастями, одна пара роторов вращается вправо, а вторая — влево.
Аккумулятор. Для стабильной работы устройства важно подобрать качественную батарею, наибольшей популярностью пользуются литий-полимерные аккумуляторы.
Радиоприемник/передатчик. Передает и принимает сигналы с пульта управления на плату-контроллер. Большая часть работает на частоте 2,4 GHz, дальность действия зависит от конкретной модели радиоаппаратуры.

В новейших разработках квадракоптер также оснащают встроенной камерой, посадочными шасси, а оптические, ультразвуковые и инфракрасные сенсоры оберегают аппарат от столкновения с препятствиями.

Какие бывают виды квадрокоптеров?

В зависимости от расстояния по линии диагонали от одного мотора до другого выделяют несколько классов квадрокоптеров:

Микрокласс. Сюда относятся миниатюрные квадракоптеры размером от 4 до 10 сантиметров, модели этой категории идеальны для обучения пилотированию, они подходят даже детям, длительность полета примерно 7-10 минут, в ночное время месторасположение летающего устройства подскажут светодиодные сигнальные огни. Габариты Habsan Nano Quad Q4 всего 45 миллиметров, а вес 11 грамм, зато его можно запускать и в небольшом помещении, и на улице, у него отличная система стабилизации, предусмотрено несколько полетных режимов: «нормальный» — маневры в горизонтальной плоскости, «средний» — для тех, кто уже научился управлять коптером, «эксперт» — для продвинутых пользователей, в этом режиме доступны флипы.
Маленький класс. Дроны этой категории очень популярны, особенно среди подростков, бюджетная цена и стильный дизайн сочетаются с возможностью выполнять самые сложные маневры, на некоторых экземплярах установлена защита для винтов и камера, благодаря ей можно познать основы аэросъемки. Квадракоптер Cheerson CX-30 — яркий представитель маленьких дронов, несмотря на небольшой размер (18,5 см.), он очень манёвренный, и с легкостью выполняет перевороты на 360 градусов.
Средний класс. Размеры летательных аппаратов 20-45 сантиметров, они уже достаточно хорошо сопротивляются ветру, в комплекте может быть пульт управления, а могут работать при помощи смартфона и Wi-Fi, у многих моделей есть специальные крепления и разъемы для установки хорошей камеры. Средний класс квадрокоптеров отличается широким ценовым диапазоном, здесь есть дроны и для новичков, и для профессионалов.
Большой класс. Эти квадракоптеры предназначены для выполнения широкого ряда задач и начинающим не подходят, они могут переносить груз массой до 2 килограмм, обладают большими размерами, успешно сопротивляются погодным условиям, у них повышенная емкость аккумулятора, мощные моторы, отличная камера для качественной съёмки, длительность полета до 50 минут. Различные встроенные датчики, возможность следования по заданному маршруту, складывающиеся шасси – это необходимые вещи для тех, кто работает с квадракоптерами профессионально.
Квадрокоптеры с большим радиусом действия. Модели этого класса вобрали в себя самые передовые разработки в области беспилотных летающих аппаратов, они способны подниматься на высоту 2000 метров и снимать фото- и видеоматериал в экстремальных условиях.

По уровню подготовки пользователя бывают мультикоптеры любительские (комнатные, уличные, универсальные), полулюбительские и профессиональные.

Управление квадрокоптером

В настоящее время существует множество модификаций мультироторных авиароботов, но, несмотря на существенные различия в характеристиках и внешнем виде, все они объединены тем, что контроль и регулировка полета устройства производится с пульта управления.

Пульты для управления созданы по одному принципу: на них установлены два джойстика, левый рычаг отвечает за управление коптером вверх, вниз, влево, вправо, а правый обеспечивает наклоны (тангаж) и крен.

Левый стик. Если вы нажмете левый джойстик вверх, то квадрокоптер начнет набирать высоту, вниз-снижение и тормоз. При нажатии вправо или влево квадракоптер будет вращаться на месте вокруг своей оси.

Правый стик. В положении «вверх» направляет переднюю часть дрона вверх, если нужно опустить «нос» устройства, просто нажмите правый рычаг вниз. Наклоны влево/вправо регулируется направлением стика в соответствующую сторону.

Примеры управления квадрокоптером

Производители мультикоптеров на пульте управления размещают также переключатели полетных режимов.

В ручном режиме полета (Manual mode) пилотирование полностью контролируется пользователем, стабилизации по осям отключена, этот способ оптимален для профессионалов, умеющих выполнять фигуры высшего пилотажа без подстраховки системы.

Стабильный режим полета/Режим ориентации в пространстве (Attitude mode) идеален на этапе знакомства с работой беспилотника, контроллер отслеживает движение вашего устройства по вертикали и горизонтали, ограничивает углы наклона и стабилизирует его положение в пространстве.

Стабилизация при помощи системы GPS – режим, в котором полет осуществляется по строго заданному маршруту, квадрокоптер зависает в указанных координатах и сохраняет свое месторасположение до тех пор, пока это необходимо, хорошее подспорье для качественной и интересной аэросъемки.

В новейших моделях встроены интеллектуальные режимы полета, они упрощают процесс съемки видео в воздухе, все в них продумано для удобства оператора, например, в режиме Waypoints мультикоптер следует по сложной траектории, которую ему задали, пользователь же только выбирает лучшие ракурсы для видеоматериала.

Для того, чтобы управлять квадрокоптером вам нужно

Вот несколько советов тем, кто собирается совершить свой первый полет:

Приобретите недорогой коптер с маленькими габаритами, его функционала вполне достаточно для обучения азам пилотирования.
Тщательно изучите инструкцию, прилагаемую к беспилотнику, в интернете много видеороликов, в которых пошагово объясняются принципы управления дроном. Не стесняйтесь попросить о помощи более опытного пользователя. Для авиалюбителей, которые решили заниматься аэросъемкой профессионально, лучше пройти специальные обучающие курсы, часто такую услугу предлагают магазины, где продаются беспилотные агрегаты.
Ознакомьтесь с пультом управления до первого запуска дрона, запомните расположение переключателей и их функции, опробуйте кнопки, легко нажимаются или с усилием, всё это значительно снизит риск повреждения вашего летающего устройства.
Подготовьте прибор к полету. Проверьте крепление всех деталей, чтобы во время пилотирования ничего не отвалилось, проконтролируйте комплектность прибора, возьмите запасные винты, зарядите аккумулятор, захватите с собой дополнительные батареи, они никогда не бывают лишними.
Заранее подберите открытую площадку, желательно, чтобы там не было случайных прохожих и особенно маленьких детей.
Безветренный день идеален для первого запуска квадрокоптера, установите оптимальный для вас полетный режим и начинайте свои первые успехи в мире аэролюбителей.

Квадракоптеры – новая эпоха в авиастроении

Мультикоптеры уже давно перестали быть только увлекательным хобби, в современном мире летающие роботы – активно развивающаяся сфера авиастроения.

Авиароботы незаменимы в журналистике, репортажи из горячих точек планеты всегда сопряжены с опасностью, квадракоптер же снимает качественный видеоматериал дистанционно.

Данные с беспилотников важны и в поисково-спасательных операциях, во время которых дроны могут доставлять информацию из труднодоступных территорий.

Инспектирование государственных границ, борьба с преступностью, сбор данных для статистики и научных исследований – это только часть функций, которые способны выполнять радиоуправляемые летающие устройства. Квадрокоптер – это технологии будущего, открывающие для человека целую вселенную новых возможностей, и теперь они доступны каждому из нас.