Multicopter ( ing. Multirotor, multicopter , multi- rotor elicopter, long-term ) este o aeronavă construită după o schemă de elicopter , cu trei sau mai multe rotoare [1] .
Elicopterele cu mai multe rotoare au fost dezvoltate în primii ani de construcție a elicopterelor. Unul dintre primele quadrocoptere ( ing. quadcopter , elicopter cu patru rotoare ), care de fapt a decolat de la sol și putea rămâne în aer, a fost creat de George Botezat și testat în 1922. Dezavantajul acestor dispozitive era o transmisie complexă , care transmitea rotația unui motor către mai multe elice. Invenția rotorului de coadă și a plăcii oscilante a pus capăt acestor încercări. Noile dezvoltări au început în anii 1950, dar lucrurile nu au progresat dincolo de prototipuri.
Multicopterele au primit o nouă naștere în secolul 21, deja ca vehicule fără pilot . Datorită simplității designului, quadrocopterele sunt adesea folosite în modelarea amatorilor [2] , și sunt, de asemenea, convenabile pentru fotografii aeriene și filmări video .
Curtiss-Wright VZ-7 este în esență un quadcopter
Aeronava Curtiss-Wright X-19 folosește principiul unui quadrocopter în timpul decolării și aterizării
Hexacopter cu camera video portabila montabila
Model de vehicul hexacopter
Octocopter pentru zboruri personale
Audi Pop.Up Next , un concept de mașină zburătoare fără pilot cu două locuri dezvoltat de Audi AG , Airbus , Italdesign
Conform principiului controlului, multicopterele sunt [3] :
Multicopterele au 3 sau mai multe elice cu pas constant ( nu există platou oscilant , spre deosebire de elicele simple și duble). Fiecare șurub este antrenat de propriul său motor. Jumătate dintre elice se rotesc în sensul acelor de ceasornic, jumătate în sens invers acelor de ceasornic, astfel încât multicopterul nu are nevoie de un rotor de coadă . Manevra multicoptere prin modificarea vitezei de rotatie a elicelor (regulator de viteza: UBEC, Universal Battery Eliminator Circuit [4] ). De exemplu:
Sistemul cu microprocesor traduce comenzile de control radio în comenzi ale motorului. Pentru a asigura o plutire stabilă, multicopterele sunt în mod necesar echipate cu trei giroscoape care fixează ruloul dispozitivului. Ca instrument auxiliar, uneori, se folosește și un accelerometru , datele din care permit procesorului să stabilească o poziție absolut orizontală și un senzor de presiune , care vă permite să fixați dispozitivul la înălțimea dorită. De asemenea, sonarul este folosit pentru aterizarea automată și menținerea unei altitudini scăzute, precum și pentru zborul în jurul obstacolelor. Utilizarea unui receptor GPS vă va permite să înregistrați în avans traseul zborului de la un computer, precum și să returnați dispozitivul la punctul de decolare în cazul pierderii semnalului radio de control sau să luați parametrii de zbor rapid sau mai târziu [ 5] .
Șuruburile pot fi montate direct pe arborele motorului sau printr-o cutie de viteze .
Multicopterele amatoare și profesionale folosesc ca sursă de energie motoare electrice colectoare și fără perii și baterii litiu-polimer [6] . Acest lucru impune anumite restricții asupra caracteristicilor de zbor: masa tipică a unui multicopter este de la 1 la 4 kg, cu un timp de zbor de 10 până la 30 de minute [7] [8] (30–50 de minute pentru copii unice unice). Rezerva de energie a bateriei permite modelelor individuale de multicoptere să zboare până la 7-12 km, în practică, raza de acțiune (distanța maximă pe care o pot zbura și apoi se întoarce la punctul de decolare) este de obicei limitată la linia de vedere (100- 200 m cu control manual) sau raza de acțiune a echipamentelor de control radio și legătura video. În același timp, cele mai bune mostre de astfel de echipamente, folosind amplificatoare de putere pentru semnal radio și un sistem de antene direcționale, sunt capabile să ofere control radio stabil și legătură video la distanțe de până la 100 km. Astfel, cea mai mare limitare a razei multicopterelor este impusă de timpul de zbor.
Aceste limitări duc la faptul că multicopterele sunt de obicei folosite ca dispozitive „cu rază scurtă” : pentru zboruri de amatori aproape de sine, pentru fotografierea și filmarea obiectelor din apropiere și așa mai departe (pentru comparație, aeronave fără pilot cu o baterie similară). capacitatea poate zbura 10— 15 km la o altitudine de zbor de 1-2 km).
Sarcina utilă ridicată de modelele de multicoptere de dimensiuni medii și capacitate de transport este de la 500 g la 2-3 kg, ceea ce vă permite să ridicați o cameră foto sau video mică în aer (de obicei o cameră de acțiune la modelele mai ieftine sau camere SLR în cele profesionale). Există, de asemenea, modele destul de mari de multicoptere, cu un număr de rotoare de ordinul 6-8 (hexa- și octocoptere), capabile să ridice în aer o sarcină cu o greutate de până la 20-30 kg. Pentru a crește capacitatea de transport , se utilizează un aranjament coaxial al rotoarelor, care, în cazul unui hexacopter, de exemplu, oferă 12 motoare și 12 elice situate în perechi pe 6 grinzi purtătoare .
Viteza de zbor a unui multicopter poate fi de la zero (planare fixă într-un punct) până la 100-110 km/h.
Există, de asemenea, elicoptere cu trei și cinci rotoare ( tri și pentacoptere). Unul dintre motoarele de acolo este amplasat pe o platformă mobilă înșirate pe o axă, al cărei unghi de rotație este schimbat de un servomotor - așa se rotește aparatul în jurul axei sale [9] . Separat, este de remarcat dispozitivele experimentale: bicoptere, quadrocoptere cu elice cu pas variabil , quadrocoptere cu motoare pe rotoare , dar nu au primit nicio distribuție.
Există mai multe tipuri de multicoptere în funcție de amplasarea elicelor în raport cu axa de mișcare și în funcție de sensul lor de rotație:
Utilizarea modernă a multicopterelor este foarte diversă: de la jucării, livrare de mărfuri , echipamente foto și video pentru amatori la vehicule de pasageri și marfă și roboți de luptă [10] [11] [12] [13] .
Multicopterele sunt convenabile pentru fotografii și filmări aeriene ieftine - o cameră voluminoasă este scoasă din zona elicelor .
Quadcopter AirRobot AR 100-B
Quadcopter miniatural, cu o telecomandă cu posibilitatea de a instala o tabletă ca receptor de semnal video
Quadcopter fotografie profesional cu suporturi pentru camera digitala
Quadcopter pentru controlul vizual al spațiului înconjurător pentru agențiile de aplicare a legii „Griffin-41”
Quadrocopter experimental "Ehang 184"
Prototipul Volocopter „2X”
Recent, au apărut quadrocoptere în miniatură care se potrivesc în palmă ( Walkera Ladybird , WLtoys V929, Blue Arrow nano Loop , etc.). Ele sunt practic sigure (masa dispozitivului este mai mică de 100 g), în același timp, vă permit să obțineți abilitățile de bază de zbor pe un dispozitiv cu mai multe rotoare, deoarece principiul controlului lor nu este diferit. Este posibil să zbori cu quadcoptere de această dimensiune acasă fără a risca rănirea oamenilor sau a obiectelor. Unele modele accelerează până la o viteză impresionantă de 26 m/s [14] , au o calitate ridicată a imaginii și sunt controlate la o distanță de peste 3,5 km.
Tricopter
Mini quadcopter de încărcare USB
Mini quadcopter cu control IR
Robbe Blue Arrow Nano Loop Quadcopter
Mini quadcopter cu telecomanda
Octocopter în zbor
Quadcopter Parrot AR.Drone 2.0 cu control Wi-Fi folosind smartphone-uri/tablete în loc de telecomandă
Spre deosebire de un avion , care este capabil să planeze cu motorul oprit, sau de un elicopter, care este capabil să aterizeze folosind autorotația , un multicopter este complet incontrolabil când motoarele sau alimentarea sunt oprite. Quadcopterul poate menține stabilizarea dacă unul dintre motoare se defectează. Un hexacopter sau octocopter, în plus, poate face o aterizare moale cu un motor inactiv, dar nu în toate cazurile (de exemplu, dacă cel puțin o lamă se rupe, vibrația datorată dezechilibrului crește atât de mult încât controlerul nu mai funcționează, iar dispozitivul intră într-o cădere necontrolată). Dar există deja quadrocoptere experimentale care pot stabiliza zborul și ateriza dacă unul dintre motoare este pierdut [15] .
Având în vedere că multicopterul are o masă considerabilă, un corp rigid și elice care se rotesc rapid, coliziunea lui cu persoane sau vehicule poate duce la consecințe negative. Prin urmare, zborul peste oameni sau drumuri nu este recomandat. Este recomandabil să planificați traseul de zbor astfel încât, în caz de nevoie (de exemplu, când bateria este descărcată), să existe un loc dedesubt pentru o aterizare în siguranță.
Factorul uman este de asemenea important. Un controler de zbor modern, în ceea ce privește complexitatea setărilor și numărul de moduri de zbor, este aproape la fel de bun ca un computer desktop . Citirea neatentă a documentației, neefectuarea acțiunilor necesare (de exemplu, calibrarea busolei în timpul configurării) poate duce la zbor necontrolat și pierderea dispozitivului. Plecarea dispozitivului dincolo de raza de acțiune a telecomenzii în absența modului GPS-return este, de asemenea, unul dintre motivele pierderii dispozitivelor.
Din motive de siguranță, unele modele de multicoptere controlate de la distanță sunt echipate cu sisteme de navigație și poziționare redundante, elemente de robotică inteligentă care ajută aeronava să determine în mod independent obstacolele de pe ruta de zbor și să zboare în jurul lor, huse de protecție pentru elice sau întreaga aeronavă și independentă. reveniți la locul de lansare dacă semnalul de control este pierdut [11 ] [6] [16] [17] .
În Federația Rusă , a fost stabilită o procedură de autorizare pentru zborurile tuturor vehiculelor aeriene fără pilot, fără excepție. Articolul 33 din Codul aerian al Federației Ruse stabilește ce UAV-uri sunt supuse înmatriculării și care trebuie luate în considerare, dar în prezent nu există consecințe juridice pentru cetățenii care nu înregistrează/înregistrează vehicule aeriene fără pilot. Pentru zborurile fără permisiunea de utilizare a spațiului aerian (IWP), răspunderea este prevăzută la art. 11.4 din Codul contravențiilor administrative - pentru persoane fizice, o amendă de până la 50.000 de ruble, până la 150.000 de ruble. pentru funcționari și până la 300.000 de ruble. pentru persoane juridice. Pentru a obține un permis pentru un TTI în zonele populate, o cerere pentru un TTI trebuie depusă în prealabil la administrația locală , în care trebuie să fie indicat planul de zbor. În același timp, există restricții - în timp și pe teritoriu (zone interzise și zone de zboruri restricționate). De exemplu, zborurile în apropierea aeroporturilor , a instituțiilor militare și a altor instituții protejate, a instituțiilor de corecție sunt cu siguranță interzise , iar în timpul Cupei Mondiale FIFA 2018 , Agenția Federală de Transport Aerian a impus restricții asupra TRP asupra orașelor în care sa desfășurat campionatul de la 1 iunie până în iulie. 17, 2018 [18]
Înregistrările foto sau video cu vehicule aeriene fără pilot sunt reglementate separat. Fotografierea din aer se referă la lucrul aerian, chiar și atunci când vine vorba de realizarea de fotografii artistice . În conformitate cu legislația în vigoare, astfel de filmări necesită:
După ce filmările sunt finalizate, materialul filmat este transferat către FSB regional pentru declasificare și utilizare ulterioară în domeniul public [19] .
| Avioane | |
|---|---|
| Planificatori | |
| Cu aripi rotative | |
| Aerostatic | |
| Aerodinamic | |
| Dinamica rachetei | |
| Alte | |