Что такое квадрокоптер, зачем нужен, цены, производители, кто изобрел

chto takoe kvadrokopter

 

Квадрокоптер (quadrocopter, коптер)  – это дистанционно управляемый летательный аппарат, силовая часть которого представлена четырьмя моторами и таким же количеством пропеллеров. Роторы одной пары движков вращаются по часовой стрелке, два других – в противоположную сторону. Полет подобных машин невозможен без эффективной системы стабилизации, управляемой бортовым компьютером.

Кто придумал и изобрел

Первые разработки квадрокоптеров велись еще в 1900 годах. Американец Георгий Александрович Ботезат сконструировал машину с четырьмя винтами, приводящимися одним двигателем. В ходе испытаний квадрокоптер поднялся в воздух, пролетев 1 км, с высотой до 15 метров. Но к сожалению из за ряда проблем, разработки были прикрыты.

 

 

Первый современный квадрокоптер был разработан в 2006 году. Эту машину представила немецкая фирма MikroKopter. Дрон комплектовался микроконтроллером, который анализировал информацию, поступающую от гироскопа, акселерометра и барометра. Чуть позже появился и GPS модуль. БПЛА был ориентирован на профессионалов, стоил дорого, но открытое программное обеспечение привело к появлению на рынке дешевых клонов. Это сказалось на доходах компании. Код закрыли, но было поздно. Модель побудила прочих производителей электроники разрабатывать гражданские дроны различного размера и класса.

 

 

С появлением прочных и легких полимеров, небольших электродвигателей, а особенно с потрясающими достижениями в области микроэлектроники, стало возможным создание надежных и эффективных беспилотных мультироторных систем.

Зачем и для чего нужен

Предназначение современного беспилотника очень широко и разнообразно. Он находит свое приложение в целом ряде областей, связанных как с получением удовольствия, так и с работой:

 

  • воздушные гонки и развлечения;
  • профессиональная видеосъемка;
  • видеонаблюдение и охрана объектов;
  • спасательные операции;
  • археология и картография;
  • сельское хозяйство;
  • охота и рыбалка;
  • доставка небольших грузов.

В последние годы лучшие квадрокоптеры нацелены на решение множества нестандартных производственных задач. Чаще всего их применяют там, где присутствие людей нежелательно или опасно – в шахтах и карьерах, при осмотре трубопроводов и высотных сооружений, в вулканических кратерах, при изучении погодных явлений и пр. У нас есть целый раздел, посвященный таким моделям. Для таких целей нужен квадрокоптер с камерой.

 

Принципы работы

Здесь мы поясним, как выглядит и как работает БПЛА

На беспилотник устанавливаются 4 электромотора и столько же воздушных винтов. Два диагональных пропеллера вращаются по часовой стрелке (CW), два других (CCW) – против. Интенсивность вращения и подъемная сила определяют скорость и направление перемещения нашего дрона.

 

Если два правых двигателя будут крутиться быстрее, чем левые, они наклонят и погонят машину влево. В противном случае все произойдет наоборот. Если задние винты разогнать сильнее передних, дрон клюнет и полетит вперед. Если будет иначе, голова машины приподнимется. Маневры относительно вертикальной оси выполняются одновременным ускорением пропеллеров CW с соответствующим замедлением винтов CCW. Повороты в противоположном направлении требует разгона группы CCW и торможения CW. Равномерное вращение заставит дрон взлететь или опуститься.

 

Главным электронным компонентом является полетный контроллер. Он реагирует на все поступающие через приемник команды и отдает распоряжения блокам ESC, которые определяет тягу и интенсивность вращения двигателей. Стабильность поддерживается показаниями гироскопа, измеряющего углы тангажа, крена и рыскания.

Виды управления

varianty upravleniya kvadrokopterom

Для работы с беспилотником чаще всего используется портативный пульт. Эти приборы бывают разных форм и размеров, но они всегда имеют два рычага (стика), которыми задается скорость и направление перемещения БПЛА. Поведение коптера в воздухе можно отрегулировать особыми клавишами пульта – триммерами. Особенности управления написаны в этой статье. Ниже, мы перечислим варианты управления.

Пульт со смартфоном

Если дрон оснащен полетной камерой, то на держатель ПДУ устанавливается мобильное устройство, отображающий всю воздушную обстановку. Чаще всего такая комбинация используется при полетах в режиме FPV.

Смартфон без ПДУ

Смартфон и особое приложение позволяют вообще отказаться от пульта. В этом случае связь поддерживается по каналу WiFi. Экран мобильного устройства показывает живое видео, поступающее с бортовой камеры. На его фоне рисуются виртуальные стики и мнемонические изображения команд. Неоспоримым плюсом такого метода считается минимальная стоимость комплекта, хотя пилот будет вынужден заряжать свой мобильник значительно чаще, чем обычно.

G-сенсора мобильного устройства

Третьим способом взаимодействия с дроном считается применение G-сенсора мобильного устройства, который отслеживает пространственную ориентацию операторского смартфона и переводит дрон в аналогичное положение. Простыми словами, управление с помощью наклона гаджета.

Только пульт

В данном случае, пульт имеет свой встроенный экран. Всю телеметрию вы можете считать без применения смартфона. Такой вариант присущ дорогим моделям.

Особенности

osobennosti kvadrokopterov

 

Строение коптера предполагает установку 4-х моторов и такого же числа пропеллеров. Этим он отличается от прочих мультикоптеров – гексакоптеров и октокоптеров (модели с 6 и 8 лучами и воздушными винтами).

 

Два двигателя вращаются по часовой стрелке (CW), а вторая пара – против (CCW). Такая комбинация призвана компенсировать вращательный момент и обеспечить текущую стабильность.

 

Относительная дешевизна компонентов, надежность и малые размеры – вот основные достоинства лучших современных коптеров. Они обладают отличной маневренностью и высокой грузоподъемностью, которой хватает на перенос трехосевого стабилизированного подвеса и полетной камеры.

Стоит отметить и прекрасную ремонтопригодность таких машин. Дрон легко разбирается, а практически все запчасти можно заказать в магазинах.

Лучшие характеристики современных квадрокоптеров

sovremennyj kvadrokopter dji mavic pro
Mavic Pro Platinum

Грузоподъемность зависит от соотношения силы, создаваемой винтомоторной группой, и собственного веса машины. Отличные показатели имеют относительно большие квадрокоптеры. Например, характеристики Phantom 4 позволяют использовать эту модель для доставки посылок потребителям.

Радиус полета

Радиус полета определяется устойчивостью системы связи, емкостью бортовой батареи и избранного пилотом режима перемещения. Дальность лучших моделей компании DJI (в идеальных погодных условиях) составляет 5-7 км.

GPS система

Наличие GPS уже становится почти обязательным. Спутниковая система способна определить местонахождение дрона с высокой точностью и не даст его потерять. Более того, она позволяет преодолеть маршрут, проложенный пилотом на карте.

 

Самые продвинутые летательные аппараты нашего времени способны взлетать на 5000 м. Полеты в верхних слоях атмосферы связаны с разрежением воздуха и снижением его температуры. На лучших моделях эти проблемы компенсируются крупными винтами и автономной системой подогрева.

Большое время полета

Полетное время зависит от емкости АКБ и эффективности ВМГ. У лидеров рынка этот параметр приближается к часу.

Наличие камер высокого формата

В состав всех современных дронов входит установленная на носовом или донном стабилизированном подвесе камера формата 4K или Full HD. Она используется не только с целью получения красивого видео и фото, но и для полетов в режиме FPV.

Датчики обнаружения препятствий

Облет препятствий поддерживается набором оптических камер и ультразвуковых сонаров, которые обнаруживают помехи на дистанции до 20-30 м. Высота полета также контролируется оптикой и инфракрасным датчиком.

Блок OSD формирует и передает всю телеметрическую информацию, которая поступает на экран ПДУ и демонстрируется поверх основного изображения.

Из чего состоит

На нашем сайте есть отдельная статья, посвященная этому вопросу. В данном разделе мы только перечислим составные части БПЛА и немного опишем присущие им задачи.

 

В конструкцию входят:

 

  • рама – на ней монтируются все узлы;
  • контроллер (бортовой компьютер) – обрабатывает информацию, поступающую от прочих компонентов дрона, и отдает команды его силовым элементам;
  • электронные регуляторы скорости (ESC) – формируют управляющий ток для каждого движка;
  • электродвигатели – входят в силовую установку. На машины бюджетного класса ставятся дешевые коллекторные моторы. Тяжелые и совершенные модели используют довольно дорогие бесколлекторные моторы;
  • пропеллеры – своим вращением создают подъемную силу. Самые расходные детали БПЛА;
  • приемник – воспринимает радиосигналы от пульта управления и транслирует их в бортовой компьютер;
  • аккумулятор – для всех элементов он является единственным источником питания.

У нас имеется инструкция, которая расскажет, из чего и как собрать квадрокоптер самостоятельно.

Виды коптеров

Для новичков

Eachine E58

Процесс обучения сопровождается множеством аварий, поэтому первый коптер новичка должна обладать достаточно крепким корпусом, способным выдержать падения и удары. Будет огромным плюсом, если она сможет летать в помещении (без влияния погодных условий). Приветствуется и щадящая стоимость такой машины – несколько десятков долларов. Моторы – коллекторные. Хорошо, если дрон обладает двойными расходами и в старшем режиме может выполнять воздушную акробатику. Это позволит не покупать новый дрон после приобретения пилотом начальных знаний. Полетной дальности в 30-50 метров вполне хватит. Аккумуляторная батарея должна обеспечивать 8-10 минут пребывания в воздухе. Мы посоветуем выбрать в качестве стартовой модели складной Eachine E58 или мини коптер – JJRC H8 Mini.

Любительские модели

Syma X8 Pro

В последние годы появилось огромное число полноценных летательных аппаратов любительского класса. Как правило, видеокамеры таких машин обладают разрешением не ниже 720P и хорошо стабилизированы. Предел трансляции живого видео и полетная дальность доходит до 1 км. Время пребывания летательного аппарата в воздухе составляет 20-25 минут. На такой квадрокоптер устанавливаются БК движки, способные разогнать машину до 50-70 км/ч, и даже модуль GPS. Стоимость одного комплекта (с ПДУ) – 150-300 долларов.

Профессиональные

dji phantom 4

Лучшие профессиональные дроны обладают массой полетных режимов. На помощь пилоту приходит и спутниковая навигация, определяющая положение коптера с сантиметровой точностью. ВМГ комплектуется БК электродвигателями и крупными пропеллерами. Съемка ведется полетной камерой формата 4K. Изображение записывается на карту памяти или в режиме FPV передается на несколько километров. Аппаратура управления поддерживает 2 частотных диапазона – 2,4 и 5,8 ГГц. Система безопасности представлена всеми типами датчиков – оптическими, инфракрасными и ультрафиолетовыми.

Гоночные коптеры

Walkera F210

Завершим раздел кратким описанием гоночных моделей. Аккумулятор таких квадрокоптеров обладает высоким выходным напряжением. Это позволяет оперативно изменять скорость перемещения, делает поведение воздушного гонщика очень мобильным и динамичным. Дальность управляемого полета доходит до 500-1000 м, скоростной предел достигает 100-120 км/ч. Младшие полетные режимы предназначены для новичков, старшие – для продвинутых пилотов. Ситуации на маршруте отображается на экране или в линзах видеоочков.

Топовые производители квадрокоптеров

Лидеры -китайские компании

Первой из них является корпорация DJI Technology Co, продукция которой отличается высочайшим качеством и возможностями. Нельзя не назвать компанию Walkera, известную своими гоночными моделями. Под брендом Syma выпускается широкий спектр бюджетных машин. Zerotech производит удачный селфи дрон Dobby. Eachine E016H Mini является лучшей миниатюрной моделью.

Европейские производители

Из европейских производителей упомянем французскую фирму Parrot, которая выпустила две интересные машины в серии Bepop и изготавливает беспилотник Anafi с полетной камерой 4K. Первая модель компании 3DRobotics (США) носит название Solo. Она способна переносить аппаратуру GoPro.

Русские компании

Русские квадрокоптеры выпускаются фирмами DRONESTROY, Коптер Экспресс, Pilotage, ЦБП ARMAIR и др.

В каком виде можно купить

Если вы захотите приобрести дрон, то очень быстро обнаружите, что один и тот же беспилотник продается в разных комбинациях и по различной цене.

RTF (ready to fly)

Летательные аппараты класса RTF (Готов к полету). Эти машины требуют только предварительной настройки компаса и гироскопа. Название RTF прямо заявляет, что в поставку входят все необходимые комплектующие для быстрого запуска. Начинающим пилотам рекомендуется именно эта версия.

BNF (Bind-and-Fly)

Второй набор называется BNF (Привязывай и лети). В этом комплекте отсутствует ПДУ. Пилот должен работать с пультом, уже имеющимся в его распоряжении или его приобрести отдельно.

ARF (Almost Ready to Fly)

Пользователи, желающие собрать БПЛА самостоятельно, могут приобрести комплект Quadcopter KIT. Иногда встречается и другое название такого конструктора – ARF (Почти готовый к полётам). Данный набор поставляется как с пультом, так и без него. Квадрокоптер приобретается в разобранном виде.

Цены на квадрокоптеры в 2019 году

Стоимость простейших дронов невысока – около US $20. Небольшой летательный аппарат с камерой обойдется покупателю в 100-150 долларов. Исключением из правил является DJI Spark, цена которого на сайте производителя составляет US $399.

 

Складные селфи дроны известных моделей стоят порядка US $150. Их клоны продаются значительно дешевле.

 

Цены на лучшие машины DJI для рядового российского покупателя почти недоступны. Mavic 2 Pro и Phantom 4 Pro V2.0 продаются за US $1499. Там же можно купить и Mavic Air. Он стоит US $799.

Законодательство

Все полеты в РФ регулируются двумя документами – Воздушным кодексом и Федеральными правилами использования воздушного пространства. Законы говорят так:

  • для полетов над скоплениями людей требуется особое разрешение;
  • над закрытыми объектами летать запрещено;
  • нельзя подниматься выше 150 метров.

Если квадрокоптер весит 30 кг и более, он подлежит обязательной регистрации. БПЛА меньшего веса должны управляться лицензированными пилотами, получившими разрешение на полеты от местных органов власти. Это же касается и видеосъемок в населенных пунктах. В пограничных районах (полоса в 25 км) допуск выдается органами ФСБ.

 

Лихачи наказываются штрафом в несколько тысяч рублей. Если внешний пилот нанесет своим дроном существенный материальный ущерб или травмирует людей, то за такие действия он может сесть в тюрьму. Подробная статья, которую мы обновляем, о регистрации дронов в РФ здесь.

Заключение

Квадрокоптеры, обладают обширной историей и возможностями, и по нашему мнению, будут являться неотъемлемой частью жизни современного человека.

Опубликовано © Всё о квадрокоптерах

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *