Любители дронов и те, кто использует квадрокоптеры в работе или других целях могут праздновать. Наконец-то был изобретён беспилотный летательный аппарат, который автономно сможет летать в течение 5 дней. Топливом для такого вида техники станет обычный автомобильный бензин.
Главной проблемой для большинства БПЛА является недолгое время автономной работы. Из-за этого устройства часто падают и разбиваются, когда владельцы не могут рассчитать дальность расстояния и вернуть технику к точке отправления. Разные инженеры стараются решить эту проблему разными способами и вот, наконец, американцам удалось изобрести беспилотник, который сможет летать в небе до пяти суток. Такое устройство появилось с легкой руки учёных Массачусетского технологического института, которые представили народу изобретение, парящее в небесах на основе бензинового топлива. В течение 5 суток гибрид планера и дрона с двигателем внутреннего сгорания может перемещаться по воздуху и не требовать дозаправок!
Если же вспомнить производителей других квадрокоптеров, которые установили собственные рекорды, то лидером в этой области по-прежнему остается разработка компании Qinetiq, дрон Zephyr, способный находиться в небе аж 14 дней, а это больше 330 часов. Однако, проблема применения этой машины в том, что БПЛА питается энергией солнца и создан для того, чтобы парить на высоте птичьего полёта. Соответственно, это не дает применять его в определенных сферах или накладывает ограничения на применение устройства. Далеко не всегда можно поручиться, что ближайшие две недели будет яркая, солнечная погода.
В свою очередь, беспилотное устройство, которые разработали инженеры из штата Массачусетс, может парить на средней высоте, сжигая для автономной работы автомобильное топливо. Мотор, который разработчики поставили на этот дрон, достигает по мощности 5 лошадиных сил, при этом весит изобретение немало - 68 кг. Размах его винтов достигает 7,3 м - по причине таких масштабных габаритов UAV необходимо пускать в полет с крыши машины, которая предварительно взяла хороший разгон. Зато такой дрон может поднять в небеса вес до 9 кг, а это уже позволяет юзать его в разнообразных сферах.
При этом авторы машины говорят, что видят для своего детища другое будущее, которое будут состоять в наблюдении за окружающей средой. Поначалу, кстати, планировали оснастить дрон солнечными фотоэлементами, но в процессе работы отказались от подобной затеи, и решили использовать старый-добрый ДВС. Как известно, работающие от альтернативной солнечной энергии устройства, максимально эффективные в тёплый летний период года, а вот ночью или при пасмурной погоде они бесполезны. Зимой, а также при внушительной дистанции от экватора такой беспилотник будет попросту страдать от нехватки солнечного света, который ему необходим для работы.
Впервые прототип такого бензинового дрона соорудили в мае этого года, а первые эксперименты с полетами ознаменовались успехом. Теперь разработчики планируют запустить БПЛА на большую дистанцию, а также снизить его массу. Вместо 68 килограммов аппарат будет весить всего 25, согласно замыслу исследователей.
www.gadgetblog.ru
Jungle Hawk Owl в полете
Veronica Padron / MIT
Команда инженеров Массачусетского технологического института построила и испытала беспилотник с двигателем внутреннего сгорания, который может находиться в воздухе более пяти дней без дозаправки. Свою разработку авторы представили на конференции Американского института аэронавтики и астронавтики в июне этого года, говорится на сайте MIT.
Летательные аппараты, способные долгое время находится в воздухе без необходимости посадки или дозаправки на лету, хорошо подходят для того, чтобы быстро восстановить связь в районе стихийного бедствия или другой чрезвычайной ситуации. В качестве воздушной платформы для телекоммуникационного оборудования в таких сценариях подходят аэростаты и беспилотники самолетного типа на солнечных батареях, но у них есть свои недостатки — аэростаты зависят от воздушных потоков и могут быть унесены ветром из нужного региона, а беспилотники на солнечных батареях обладают большим размахом крыла и сравнительно небольшой скоростью, что ограничивает их оперативную переброску в нужный район как своим ходом, так и в разобранном виде.
Разработанный в MIT летательный аппарат под названием Jungle Hawk Owl (JHO) представляет собой БПЛА самолетного типа с размахом крыла 7,3 метра. Летательный аппарат оснащен ДВС мощностью пять лошадиных сил и может нести до 9 килограммов оборудования. Сам JHO весит всего 25 килограммов, однако с топливом и грузом масса беспилотника может достигать 70 килограмм. При необходимости переброски беспилотник в разобранном виде умещается в один из стандартных контейнеров.
По словам разработчиков, на одном баке JHO может летать на высоте в 4500 метров более пяти суток, что дольше, чем любой другой беспилотник на ДВС — даже военные БПЛА на ископаемом топливе обычно летают не дольше двух суток. Такая продолжительность полета достигается за счет того, что JHO при небольшой массе и относительно большом размахе крыла может использовать воздушные течения для того, чтобы дольше оставаться в воздухе.
Для запуска JHO разгоняют на крыше автомобиля.
Veronica Padron / MIT
Стоит отметить, что на данный момент рекордная продолжительность полета предсказана только моделированием — первый полет беспилотник совершил в мае этого года. Однако, разработчики утверждают, что уже зафиксированная экономия топлива существенна — по их словам, они потратили больше топлива на перевозку аппарата к месту испытаний, чем за три дня полетов.Ранее Китайская аэрокосмическая научно-техническая корпорация (CASC) испытала высотный беспилотный летательный аппарат на солнечных батареях. В рамках испытательного полета беспилотник CH-T4 с размахом крыла 45 метров провел 15 часов на высоте около 20 километров, после чего успешно приземлился.
Николай Воронцов
nplus1.ru
Квадрокоптер на ДВС — это альтернатива обычному, аккумуляторному коптеру, который совсем скоро создатели хотят запустить в массовое производство. Помимо того, что для его работы используется не традиционный источник питания, такой дрон впечатляет своими функциональными характеристиками.
Немецкая компания Yeair! решила по-настоящему удивить и перевернуть представление о современных коптерах, представив модель на ДВС, хотя, конечно, нельзя говорить о том, что никому ранее в голову не приходило создание такого аппарата. Развитое сообщество радиолюбителей не оставляет попыток в создании бензиновых дронов, сборка которых происходит самостоятельно. Их примеры можно увидеть на специализированных форумах. Если говорить о продажах, то здесь квадры на ДВС популярностью не пользуются, хотя бы потому, что ни одна из известных фирм их не выпускает.
Актуальность двигателей внутреннего сгорания не была бы очевидна, если бы не явные недостатки электрического аналога. Показатели дрона на ДВС приятно удивляют — это возможность развивать скорость до 100 км/ч, время работы около часа, а максимальный вес, который может поднимать квадр, достигает пяти килограмм. Такие цифры обычному коптеру, как говорится, и не снились.
Диковинный гибрид
Коптеры на ДВС не являются чистыми бензиновыми установками. В действие они приводятся за счёт двигателя внутреннего сгорания, но еще в них встроен аккумулятор. Таким образом, устройство работает на основе двух двигателей: один винт запускает электрический источник питания, другой — бензиновый. За счёт этого “дуэта” дрон приобретает сразу несколько возможностей:
Он может дольше работать без подзарядки;
Устройство очень маневренно, может сохранять стабильность и точность полёта даже в непогоду;
Пролетает большие расстояния с тяжёлой аппаратурой, при этом сохраняя качество съемки;
Безопасная аварийная посадка дрона обеспечивается работой сразу двух разных моторов: если один выходит из строя, то второй сможет посадить коптер с наименьшими повреждениями самой конструкции.
К явным минусам данного вида беспилотника можно отнести его габариты: конструкция, если не выглядит массивной, то, по крайней мере, не является миниатюрной или компактной. С другой стороны, при заявленных возможностях летательного аппарата, большие размеры ему можно простить.
Не смотря на то, что данную модель дронов собираются запустить в массовую продажу, предназначен он больше для профессионалов, нежели для любителей. Соответственно, такая характеристика значительно сужает круг потенциальных пользователей беспилотника на двигателе внутреннего сгорания. Это делает устройство менее популярным среди массового покупателя, что, в свою очередь, влияет на возможность приобретения дополнительных запчастей.
www.dronstroy.ru
Авиа дроны принято делить по таким взаимосвязанным параметрам, как масса, время, дальность и высота полёта. Соответственно они делятся на следующие классы аппаратов, микро, мини, средние и тяжелые беспилотные летательные аппарты (БПЛА или БЛА).
Дроны (авиа дроны, беспилотники) — это фактически уменьшеные копии больших летательных аппаратов (вертолетов, самолетов, ракет). Вот только вместо пилотов у них — компьютер, выполняющий команды оператора находящегося на земле. Компьютер дрона может управлять аппаратом и без оператора, выполняя заложенную в него программу. Наиболее часто применяется совмещенный вариант, когда взлет и посадка доверяется программе, а вот конкретный пилотаж над объектом выполняет оператор. Глазами дрона являются видеокамеры и радары. Ориентируется на местности авиа дрон с помощью GPS позиционирования и GPS навигации. Пространственную ориентацию обеспечивают гироскопы и акселерометры. Каналом связи авиа дрону служат цифровые радиоканалы или спутниковый каналы передачи данных. Двигатели и системы управления полетом авиа дрона — полные аналоги больших летающих братьев, только имеют меньшие размеры.
авиа-дронбеспилотникдронмикроминиатюрныйсреднийтяжелый
aviadron.ru
Каким должен быть квадрокоптер, способный перемещать груз весом 10 кг в течение трех часов? Он должен использовать бензиновый двигатель и умную систему управления воздушными винтами, что сделает беспилотник с бензиновым двигателем столь же стабильным, быстрым и отзывчивым в управлении, как и его электрические собратья.
Укрупненный вариант сможет нести 200 кг груза, что более чем достаточный уровень мощности и для пилотируемого мультикоптера.
Мультикоптер являются потрясающим, практичным инструментом для множества применений, но для этого потребуется большой скачок в развитии батарейных технологий, что займет несколько лет.
Бензин по-прежнему имеет более высокую плотность энергии — почти в 100 раз по сравнении с лучшими общедоступными батареями. Так что, возможно, бензиновый четырех-винтовой вертолет может отличаться огромными преимуществами по мощности. Но двигатели внутреннего сгорания не обладают мгновенным крутящим моментом и отзывчивостью электродвигателя, они не могут регулировать скорость пропеллера сотни раз в секунду, что нужно для обеспечения стабильности квадрокоптера.
До последнего времени лишь один бензиновый квадрокоптер претендовал на звание безопасного и стабильного – это немецкий беспилотник Yeair, который может летать в течение часа, что примерно вдвое больше, чем у большинства обычных батарейных квадрокоптеров.
Но в этом году на авиашоу Avalon Air Show в Австралии демонстрировался интересный экспонат. Компания из Канберры SOAPdrones создала эффективный квадрокоптер, который использует один двухтактный бензиновый двигатель и четыре вращающихся винта. Поскольку вращение каждого винта контролируется с помощью мало инерционного серводвигателя, он может генерировать или уменьшать подъемную силу также быстро или, возможно, даже быстрее, чем электродвигатель.
Этот дрон Belias с бензиновым двигателем может летать три часа, поднимая в воздух полезный груз до 10 кг. Технический директор SOAPdrones Пол Рисс описывает его как «очень стабильный и очень отзывчивый».
«Этот прототип еще не летал, - говорит Рисс, - но у нас есть проверенная в полете модель поменьше».
Belias может выглядеть довольно привлекательным прототипом размером около 1х1 м, но эту грузоподъемную платформу легко масштабировать. Рисс говорит: «Планируется поднимать грузы весом до 200 кг, чтобы летать в течение трех часов из Канберры в Сидней. Мы ожидаем, что максимальная скорость составит около 100 км/ч». Мы намеренно не называем его летающим автомобилем, чтобы не выглядеть фантазерами, говорят авторы проекта.
www.robogeek.ru
Мультикоптер: как он работает и сколько выбрать двигателей
Основа любого мультикоптера — это двигатели, закрепленные на раме, и полетный контроллер, управляющий их работой.
Чтобы набрать высоту при движении стика газа на пульте управления, коптер наращивает обороты на всех двигателях. Для полета вперед передние винты начинают крутиться с меньшей тягой, чем задние, за счет чего и происходит движение. Аналогичным образом происходит полет назад и вправо-влево. Чтобы развернуть аппарат вправо, нужно увеличить обороты левосторонних винтов, а правосторонних — настолько же уменьшить.
Обо всех этих движениях пилоту не нужно заботиться самостоятельно: это делает за него полетный контроллер. На регуляторы оборотов он посылает сигналы — в зависимости от команды, которую пилот выбирает на пульте управления.
По количеству двигателей коптеры делятся на группы: трикоптеры, квадрокоптеры, гексакоптеры и октокоптеры.
Трикоптеры
Три двигателя, как правило, располагаются на концах Y-образной рамы. Это самые простые и самые дешевые мультикоптеры. На этом их достоинства заканчиваются: их полет неустойчив, вес полезной нагрузки маленький. При отказе хотя бы одного двигателя они падают на землю и разбиваются — впрочем, как и квадрокоптеры.
Иногда к этой группе относят аппараты с шестью двигателями на раме такой же формы — тогда двигатели располагаются в два ряда, один над другим. Это позволяет увеличить подъемную силу, но не решает проблему неустойчивости.
Квадрокоптеры
Четыре двигателя, которые в классическом варианте располагаются на квадратной раме. Полезная нагрузка возрастает на треть по сравнению с аналогичным трикоптером. Полет квадрокоптеров более устойчивый и длительный (за счет емкости более мощного аккумулятора или за счет более экономного режима работы моторов).
Гексакоптеры
Шесть двигателей закреплены на Н-образной или Ж-образной раме. Конструкция достигает довольно больших размеров. Еще более увеличивается вес полезной нагрузки. Как и октокоптеры, они могут летать даже с вышедшим из строя двигателем. Из минусов — высокая цена.
Аппараты с большим количеством двигателей (8 в октокоптерах, 10 и т. д.) широкого распространения не получили по трем причинам:
чем больше двигателей устанавливается, тем габаритнее получается конструкция; они требуют большого количества энергии, и любой аккумулятор на них быстро разряжается; с увеличением количества двигателей увеличивается стоимость дрона.
Наибольшее распространение среди дронов получили квадрокоптеры. Ранее считалось, что этот вариант, как и трикоптер, не подходит для полетов с профессиональной видеокамерой (из-за падений даже при одном поврежденном двигателе). Однако новое поколение квадрокоптеров, таких как Phantom 3 и 4, опровергает это мнение. Они показывают высокую надежность, а трехосевой электронный стабилизатор обеспечивает стабильное положение камеры даже при сильных порывах ветра.
drone-expo.ru
1. Аккумулятор для дрона
В зависимости от химического состава, выделяют 3 типа аккумуляторов для квадрокоптеров: литий-ионные, литий-железные и литий-полимерные.
Литий-ионные (Li-Ion) появились в числе первых. Они были достаточно легкими и имели большую как для тех лет емкость, которая, однако, достаточно быстро уменьшалась со временем.
Более совершенными являются появившиеся позже литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po). По сравнению с литий-ионными, они обладают в два раза большей плотностью энергии на единицу объема и массы. Такие аккумуляторы могут быть очень маленькими (толщиной от 1 мм) и принимать любую требуемую форму. Еще одно их преимущество — отсутствие «эффекта памяти».
Литий-железные (Li-Fe) аккумуляторы могут работать в самом широком диапазоне температур, что делает их универсальными практически для любых условий, имеют большой ток отдачи и низкий саморазряд. Основной их недостаток — масса. Они самые тяжелые и потому не получили широкого распространения.
По соотношению емкости и веса наиболее оптимальными считаются литий-полимерные аккумуляторы, самые популярные сегодня. Они нестабильно работают при минусовых температурах, но эту проблему легко решить, если устанавливать их в квадрокоптер непосредственно перед запуском, а до этого держать в теплом кармане. А вот другая связанная с ними проблема более серьезна: они склонны взрываться при перегреве или перезаряде.
Чтобы Li-Po аккумуляторы не вышли из строя раньше времени, нужно соблюдать режим их хранения. Нельзя хранить аккумулятор полностью заряженным! От этого уменьшается его токоотдача. Существуют специальные устройства для хранения, поддерживающие оптимальное напряжение в 3,85 Вольта (они могут дозаряжать или разряжать аккумулятор до нужного значения). Хранить лучше в холодильнике или при комнатной температуре, но второй вариант менее предпочтителен, поскольку так аккумулятор будет быстрее терять полезные свойства. Хотя, сказать по правде, рано или поздно его емкость все равно уменьшится: примерно на 2-4% за год при правильном хранении и до 20% — при неправильном.
Самый большой выбор аккумуляторов для любых моделей квадрокоптеров вы сможете найти на Drone Expo Show, которое состоится уже в этом июле в Москве.
2. Двигатель для дрона
Почти в 100% случаев на беспилотники устанавливаются электродвигатели — по одному на каждый из пропеллеров. При этом количество двигателей с правосторонним вращением должно соответствовать числу двигателей с левосторонним вращением.
Игрушечные модели квадрокоптеров обычно оснащаются коллекторными двигателями, поскольку они легкие и доступные по цене. Для более крупных дронов этот вариант не подходит из-за маломощности коллекторных двигателей и их неспособности развивать большую тягу. К тому же такие двигатели при длительном использовании сильно нагреваются и потому быстро выходят из строя.
Большей мощностью обладают коллекторные двигатели с редуктором, устанавливаемые на более крупные аппараты. Их цена остается довольно низкой, а тяговая сила у них выше, чем у обычных коллекторных двигателей. Но КПД по-прежнему невысокий, а проблема перегрева не решена.
Более дорогие и мощные бесколлекторные двигатели обладают гораздо более высоким КПД — до 92 %. Благодаря регуляторам оборотов достигается высокая синхронизация винтов, что делает полет квадрокоптера плавным и отлично управляемым. Помимо дороговизны, их минусом являются габариты. Устанавливают бесколлекторные двигатели только на крупные дроны.
Отдельные энтузиасты оснащают квадрокоптеры бензиновыми двигателями, но это решение не стало популярным. Если же говорить о перспективных направлениях, то это двигатели, работающие от солнечных элементов. Такие разработки уже ведутся компанией Thin Space для крупных аппаратов с размахом крыльев в 50 м. В случае успеха беспилотник будет способен парить на высоте 15-20 км месяцами.
Подобрать двигатели, которые идеально подойдут вашему квадрокоптеру, а также насладиться эффектным шоу беспилотников вы сможете на выставке Drone Expo. Первое мероприятие подобного размаха в России пройдет уже этим летом.
3. Пропеллер для квадрокоптера
Пропеллеры, пожалуй, — самая уязвимая часть квадрокоптера. Они ломаются, попадая в кроны деревьев, или когда хозяин дрона неудачно сажает его на землю. Поэтому лишняя пара пропеллеров никогда не будет лишней.
Как и в случае с двигателями, вам нужно одинаковое количество пропеллеров с правосторонним и левосторонним вращением для компенсации крутящего момента.
На что обратить внимание при покупке?
1. Диаметр пропеллеров. Их размер зависит от мощности двигателя. Чем больше диаметр (а значит — и масса), тем меньше будет маневренность аппарата, но больше подъемная сила. Чтобы не ошибиться при выборе, смотрите инструкцию к двигателю — там указаны допустимые размеры.
2. Шаг пропеллера. Это величина столба воздуха, которую пропеллер передвигает вниз за одно вращение. Больше шаг — больше подъемная сила. Диаметр и шаг пропеллеров измеряются в дюймах и обычно указываются через знак «х»: например, 17x5.8.
3. Количество лопастей. Базовый вариант — две лопасти. Пропеллеры с тремя лопастями, которые имеют большую подъемную силу, обычно используются на тяжелых дронах.
Чтобы квадрокоптер не вибрировал в полете, пропеллеры необходимо сбалансировать — устройства для этого можно изготовить самостоятельно или купить. Если вы предпочитаете второй вариант, то балансиры и различные модели пропеллеров будут в огромном количестве представлены на Drone Expo Show, которое пройдет в Москве 30-31 июля.
4. Рама для квадрокоптера
Рама квадрокоптера выполняет несущую функцию и отвечает за правильное распределение нагрузок. Ее можно сделать самостоятельно или купить (большой их выбор будет представлен на Drone Expo Show этим летом в Москве).
В базовом варианте она представляет собой пересечение алюминиевых трубок с текстолитовой крестовиной посередине. Вместо алюминия могут также использоваться более дорогостоящие карбоновые трубы. Их преимущество в большей жесткости и обеспечении более стабильного полета. Такие рамы используют, как правило, в крупных беспилотниках.
Рамы могут быть как симметричными, так и несимметричными, со смещенной крестовиной. Последний вариант актуален, если дрон оснащается фотоаппаратом или видеокамерой. Благодаря смещению крестовины в объектив не попадают винты квадрокоптера.
Еще одна разновидность — складные рамы со сдвигающимися лучами. Они удобны в переноске и надежны при столкновениях: благодаря изменению конфигурации удается избежать серьезных поломок аппарата.
5. Полетный контроллер для дрона
Каким бы ни было мастерство пилота, управляющего дроном, он не сможет вручную стабилизировать полет с учетом порывов ветра и неоднородности воздушных масс. Для этого квадрокоптеры оснащаются полетными контроллерами. Разброс цен на них очень большой. Есть и open source проекты, адаптированные под платы Arduino.
Стабилизация может быть как 3-осевой, так и 6-осевой. В первом случае достаточно приобрести гироскоп для квадрокоптера. Он будет балансировать крен вправо/влево, вперед/назад и вращение вокруг вертикальной оси. Благодаря ему квадрокоптер сможет взлетать и почти неподвижно застывать в воздухе. 6-осевая система предусматривает также установку акселерометра. Он определяет ускорение в трех измерениях (например, при сильных порывах ветра) и нейтрализует его.
Кроме этих датчиков, могут также устанавливаться барометр (для удержания высоты), компас (помогает при удержании курса) и GPS (самый неоднозначный с точки зрения полезности датчик, позволяет вернуть квадрокоптер в исходную точку, которая не всегда определяется верно; может пригодиться новичкам).
Чтобы чувствительные датчики правильно работали, полетный контроллер необходимо виброизолировать. В некоторых (дорогих) моделях виброизоляция уже предусмотрена. Некоторые контроллеры позволяют управлять дроном с помощью смартфона или планшета.
Купить все необходимые запчасти для квадрокоптеров и насладиться эффектным шоу все желающие смогут на выставке Drone Expo Show 30-31 июля в Москве.
drone-expo.ru
