Мультыкоптар

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search
Квадракоптар Ботэзата, 1923.

Мультыкоптар (англ.: Multirotor, multicopter, шматротарны верталёт) — гэта лятальны апарат з колькасцю нясучых вінтоў больш двух, якія круцяцца ў дыяганальна супрацьлеглых напрамках.

Двухвінтавыя верталёты да мультыкоптараў пераважна не належаць.

Гісторыя[правіць | правіць зыходнік]

Шматвінтавыя верталёты распрацоўваліся яшчэ ў першыя гады верталётабудавання. Першы квадракоптар (англ.: quadrocopter, чатырохротарны верталёт), які сапраўды адарваўся ад зямлі і мог трымацца ў паветры, быў створаны Георгіям Ботэзатам і выпрабаваны ў 1922 годзе. Недахопам гэтых апаратаў была складаная трансмісія, што перадавала кручэнне аднаго рухавіка на некалькі вінтоў. Вынаходніцтва хваставога вінта і аўтамата перакосу паклала канец гэтым спробам. Новыя распрацоўкі пачаліся ў 1950-я гады, але далей прататыпаў справа не прасунулася.

Новае нараджэнне мультыкоптары атрымалі ў XXI стагоддзі ўжо як беспілотныя апараты. Дзякуючы простай канструкцыі квадракоптары часта ўжываюцца ў аматарскім мадэляванні[1]. Мультыкоптары зручныя для танных аэрафота- і кіназдымак — грувасткая камера вынесена з зоны дзеяння вінтоў.

Прынцып дзеяння[правіць | правіць зыходнік]

Лётны прататып Parrot AR.Drone

Мультыкоптары маюць 2 ці болей вінтоў сталага кроку (аўтамат перакосу ў адрозненні ад адно- і двухвінтавых апаратаў адсутнічае). Кожны вінт круціцца сваім уласным рухавіком. Дзеля кампенсацыі круцільнага моманту адна палова вінтоў круціцца па гадзіннай стрэлцы, а другая палова у супрацьлеглым напрамку, таму хваставы вінт мультыкоптару не патрэбны. Манеўруе мультыкоптар праз змену хуткасці кручэння вінтоў, што фактычна дае кіраваны вектар цягі. Напрыклад:

  • паскорыць усе вінты — уздым;
  • паскорыць вінты з аднаго боку і запаволіць з другога — рух у бок;
  • Паскорыць вінты, што круцяцца па гадзіннай стрэлцы, і запаволіць тыя, што круцяцца супраць — паварот.

Мікрапрацэсарная сістэма ўспрымае сігналы радыёкіравання і транслюе іх у сігналы рухавікам. Каб забяспечыць стабільнае завісанне, мультыкоптары абавязкова абсталёўваюць трыма гіраскопамі, дзякуючы якім кантролер здольны стабілізаваць крэн апарата. Як дапаможны інструмент таксама ўжываецца акселерометр, звесткі ад якога дазваляюць працэсару вызначаць абсалютна гарызантальнае становішча, і барометр, які дазваляе стабілізаваць апарат на патрэбнай вышыні. Таксама выкарыстоўваецца санар для аўтаматычнай пасадкі і ўтрымання невялікай вышыні, а таксама для выяўлення і аблёту перашкод. Важная частка сістэмы навігацыі — GPS-прыёмнік, які дазваляе запланаваць маршрут палёту загадзя, з камп'ютара, а таксама вяртаць апарат у пункт узлёту ў выпадку страты кіруючага радыёсігналу, альбо фіксаваць параметры палёту аператыўна ці потым

Існуюць таксама трох- і пяцівінтавыя верталёты (тры- і пентакоптары). Адзін з матораў там змяшчаецца на нанізанай на вось рухомай платформе, вугал павароту якой змяняецца сервапрывадам — так ажыццяўляецца паварот апарата вакол сваёй восі.[2] Асобна варта адзначыць эксперыментальныя апараты: бікоптары, квадракоптары са змяняльным крокам прапелераў, квадракоптары з рухавікамі на імпелерах, аднак яны не атрымалі шырокага распаўсюджання.

У цяперашні час магчыма стварэнне квадракоптара ў хатніх умовах. Для гэтага патрэбны:

Сучаснае ўжыванне мультыкоптараў[правіць | правіць зыходнік]

Квадракоптар у палёце

Сучасныя мультыкоптары выкарыстоўваюць бескалектарныя электрарухавікі і літый-палімерныя акумулятары у якасці крыніцы энергіі. Гэта накладвае пэўныя абмежаванні на іх палётныя характарыстыкі: тыповая маса мультыкоптара складае ат 1 да 4 кг з часам палёту ад 10 да 30 хвілін (30–50 хвілін у адзінкавых выпадках). Падыманы карысны груз мадэлямі сярэдняга памеру і грузапад'ёмнасці — ад 500 г да 2–3 кг, што дазваляе ўзняць у паветра невялікую фота ці відэакамеру (звычайна GoPro у танных мадэлях, альбо люстэркавыя камеры ў прафесійных апаратах). Існуюць і даволі вялікія мадэлі мультыкоптараў з колькасцю ротараў каля 6–8 (гекса- і октакоптары), здольныя падняць у паветра груз масай да 20–30 кг. Дзеля павелічэння грузападымальнасці выкарыстоўваюць сувосевае змяшчэнне нясучых ротараў, што ў выпадку гексакоптара дае 12 матораў і 12 прапелераў, сумешчаных парна на 6 нясучых промнях. Хуткасць палёту мультыкоптара можа быць ад нуля (нерухомае завісанне) да 100–110 км/г. Запас энергіі батарэй дазваляе асобным мадэлям мультыкоптараў улятаць на адлегласць да 7–12 км, на практыцы радыус дзеяння (максімальная адлегласць, на якую яны здольныя уляцець з наступным вяртаннем у пункт узлёту) звычайна абмежаваны прамой бачнасцю (100–200 м пры ручным кіраванні) альбо далёкасцю дзеяння апаратуры радыёкіравання і відэатрансляцыі. Пры гэтым лепшыя ўзоры падобнай апаратуры, што ўжываюць узмацняльнікі магутнасці радыёсігналу і сістэму накіраваных антэн, здольныя забяспечваць стабільнае радыёкіраванне і відэасувязь на адлегласці да 100 км. Такім чынам, значнае абмежаванне на радыус дзеяння мультыкоптараў накладвае менавіта час палёту.

Гэтыя абмежаванні вымушаюць выкарыстоўваць мультыкоптары як апараты «бліжняга радыусу дзеяння»: для аматарскіх палётаў недалёка ад сябе, для фота-відэаздымак блізка змешчаных аб'ектаў і інш. Для параўнання, беспілотныя самалёты з акумулятаром аналагічнай ёмістасці могуць улятаць на 10–15 км пры вышыні палёту 1–2 км.

Бяспека палётаў[правіць | правіць зыходнік]

У адрозненні ад самалёта, які здольны планіраваць з выключаным рухавіком, ці верталёта, які здольны сесці з дапамогай аўтаратацыі, мультыкоптар пры выключэнні матораў ці электрасілкавання цалкам страчвае кіраванне. Квадракоптар пры адмове аднаго з рухавікоў можа захаваць стабілізацыю, гексакоптар ці октакоптар могуць здзейсніць мяккую пасадку з адным непрацуючым маторам, аднак цалкам разлічваць на гэта не варта (напрыклад, пры разрыве прынамсі адной лопасці, вібрацыя з-за дысбалансу узмацняецца настолькі, што гіраскоп і кантролер фактычна не працуюць, як следства, некіраванае падзенне). Ужо існуюць эксперыментальныя квадракоптары, якія могуць стабілізаваць палёт і здзейсніць пасадку пры страце аднаго з рухавікоў[3].

Улічваючы значную масу, жорсткі корпус і хуткае кручэнне прапелераў апарата, яго падзенне на людзей ці аўтатранспарт можа прывесці да негатыўных наступстваў. Палёты над людзьмі ці аўтадарогамі катэгарычна не пажаданыя. Варта планаваць траекторыю палёту так, каб у выпадку экстраннай патрэбы (напрыклад, пры разрадзе батарэі) унізе было месца для бяспечнай пасадкі.

Глядзі таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]