Квадрокоптер что это такое простыми словами
Что такое квадрокоптер: как он поднимается в воздух и управляется с земли
Беспилотными летательными объектами мечтают обладать многие представители сильной половины человечества, начиная со школьной скамьи. Прежде чем приобретать аппарат, который на поверку вовсе не игрушка, мы рекомендуем узнать, квадрокоптер что такое и с «чем его едят». А именно, кто его придумал, что его поднимает в воздух, как работают его двигатели и какими опциями он может обладать. Итак, рассмотрим коптер — это что такое и как он работает:
С чего все началось?
Что такое квадрокоптер впервые показал русско-американский авиаконструктор Георгий Ботезат. Именно он в 1922 году сконструировал «праотца» современных высокотехнологичных дронов.
Это был аппарат, который имел четыре винта, весил 1600 килограмм. Именовался он вертолетом. В документах зафиксировано, что он поднимался в высоту аж в 4 метра с 450-килограммовым грузом.
Правда управление новым аппаратом вызывало дискомфорт. Дело в том, что из четырех винтом «руководящим» был один, который вращался с помощью двигателя. Мотор сложной трансмиссией передавал движение трем другим винтам.
Затем развитие детища Ботезата приостановилось, потому что американская армия отказалась от финансирования проектов в пользу более перспективных автожиров. Только в начале нашего века дроны обрели новую жизнь и стали такими, какими мы их знаем.
Какие бывают мультикоптеры?
Всеми известные квадрокотеры — это не что иное, как мультикоптеры. Что такое мультикоптеры? Это имеющий много моторов воздушный аппарат, пропеллеры которых вращаются в разных направлениях.
Мультикоптеры классифицируется по количеству винтов. Сейчас производители представляют большое разнообразие моделей. Все они различаются полезной массой, то есть величиной, какой вес они могут поднять на борт.
Три винта — это трикоптер.
Четыре винта — всем известный квадрокоптер.
Шесть винтов — это гексакоптер.
Восемь винтов — это октокоптер. Он уже похож на пришельца с космоса.
Какие основные элементы коптера?
Есть элементы, без которых невозможно функционирование современного квадрокоптера.
Что такое они из себя представляют:
Как работает квадрокоптер?
Что такое управление дроном, может почувствовать каждый пилот, который осуществит первый полет. А как дрон работает? Оказывается все просто. Это можно понять с помощью схемы.
Винты, а их бывает 3 / 4 / 6 / 8-мь, как рассмотрели выше, приводятся в движение с помощью двигателей. Одна половина моторов крутит пропеллеры по часовой стрелке, в другая — в противоположную сторону. Благодаря этой системе в работе не нужен хвостовой пропеллер и сложный автомат перекоса, которые нашли применение в конструкции вертолета.
Как происходит управление полетом?
Что такое квадрокоптер в действии? Это прежде всего работа несущих винтов, приводящихся в движение двигателем.
Какие бывают моторы?
Дроны оснащают коллекторными и бесколлекторными моторами. Первые чаще всего применяют в конструкции недорогих квадрокоптеров, такое решение приводит к снижению стоимости беспилотника. Бессколлекторные двигатели используют в дронах полупрофессиональной и профессиональной категории.
Как управлять?
Что такое полет квадроптера, ответит любой пилот. Коптер с камерой или без нее управляется с пульта, в частотном диапазоне 2.4-5.8Ггц. Бесперебойную работу дрона обеспечивает слаженная система всех высокотехнологичных элементов дрона. Это:
Какие бывают квадрокоптеры?
Современные производители предлагают такое разнообразие коптеров, что повышает сложность выбора в несколько раз.
Условно все, что предлагают современные производители можно разделить на:
Для чего нужен квадрокоптер и как его выбрать
Квадрокоптеры с каждым годом набирают популярность: их используют в специальных целях и просто для развлечения. Радиоуправляемый дрон способен стать не просто модной игрушкой для взрослых и детей, но и весьма полезным устройством в путешествии, на охоте или рыбалке и даже… на романтическом свидании. Как можно использовать квадрокоптер в различных жизненных ситуациях — расскажем в нашем материале.
Фото и видео
Одно из главных назначений квадрокоптера — помощь в создании интересных снимков и видеороликов с необычных ракурсов. Например, для блогеров-путешественников дрон с камерой — инструмент № 1 для создания эффектного контента, который по-настоящему удивит подписчиков.
Мощный квадрокоптер способен подниматься на высоту до 6 км и отдаляться от радиопульта на расстояние до 10 000 метров. Это позволит сделать эффектный панорамный пейзаж живописного многокилометрового пляжа или величественного водопада, показать всю красоту старинной архитектуры древнего европейского города и т. д.
Журналистам квадрокоптер поможет при съёмке общественных или спортивных мероприятий. С таким устройством не нужно тратить время на поиск высокой точки — достаточно поднять летательный аппарат повыше и следить за происходящим на экране смартфона. Нужно сделать эффектный пролёт над трассой во время гонки бегунов или велосипедистов? Нет проблем — современные квадрокоптеры могут разгоняться до 65–70 км/ч и переносить зрителя в самую гущу событий.
Хотите разнообразить свадебную фотосессию? Квадрокоптер поможет и в этом. Камера дрона запечатлит романтическую прогулку молодожёнов и поможет сделать красивую подборку снимков с торжества.
Игрушка для детей и взрослых
От такого подарка вряд ли откажется не только ребёнок, но и взрослый мужчина. Небольшие дроны можно запускать как на улице, так и дома, устраивать гонки или неожиданные розыгрыши. Кстати, с помощью квадрокоптера можно обучать юных пользователей азам воздухоплавания: объяснять, как действует подъёмная сила, каким образом дрон преодолевает сопротивление воздуха и прочее. И как знать, возможно, благодаря увлекательной игрушке ребёнок станет профессиональным конструктором настоящих вертолётов и самолётов.
Грузоподъёмность у квадрокоптеров, как правило, небольшая — около 4–10 граммов. Однако их можно использовать для перемещения небольших предметов. Например, прикрепить к дрону печенье, кусочек шоколадки или забавную записку и отправить любимому человеку. Даже если он читает книжку в кресле напротив вас, это будет очень мило и необычно.
Для настоящих романтиков
Кстати, квадрокоптер поможет красиво и эффектно сделать предложение руки и сердца. Например, пара прогуливается в парке, выходит на смотровую площадку с видом на город. В этот момент молодой человек незаметно нажимает кнопку управления дроном на смартфоне… и через несколько секунд летающий гаджет приносит девушке обручальное кольцо.
Наблюдение и безопасность
Известны случаи, когда продвинутые родители использовали квадрокоптеры для удалённого контроля своих детей. В частности, в Штатах некоторое время назад один папа решил приучить дочь самостоятельно ходить в школу. Девочка всю дорогу от дома до учебного заведения шла одна, а отец наблюдал за ней с помощью дрона и при необходимости звонил на телефон, если ребёнок сбивался с дороги.
Следить с помощью квадрокоптера можно и за домашними животными, пока они гуляют на улице. Владельцу четвероногого питомца достаточно зафиксировать в настройках дрона фокус на животном, после чего любимый Барсик или Рекс будет постоянно находиться в поле зрения камеры.
Квадрокоптер для экстремалов
Во время загородного похода, на охоте или рыбалке квадрокоптер становится не менее надёжным помощником, чем компас и навигатор. Гаджет занимает совсем немного места в рюкзаке, способен проработать в автономном режиме около получаса и за это время сориентировать на местности. Если путешественник заплутал в лесу, стоит лишь поднять квадрокоптер над кронами деревьев. Беспилотник покажет, где поблизости находится населённый пункт, автотрасса или привал туристов, поможет обойти трудный участок, например, овраг или канаву.
Какой квадрокоптер выбрать
Сейчас в каталоге онлайн-магазина МТС представлены несколько моделей от компании DJI, одного из лидеров по производству беспилотных летательных аппаратов.
Самая доступная модель DJI Ryze Tello станет отличным подарком для ребенка. Миниатюрный дрон держится в воздухе не менее 13 минут, отлетает от оператора на 100 метров и ведет съемку на 5 Мп камеру. Благодаря небольшим габаритам квадрокоптером без проблем можно играть дома.
Модель DJI Mavic Air подойдет новичкам в области беспилотных летательных аппаратов. Легкий и компактный гаджет помещается на ладони и занимает совсем немного места в сумке, за счёт чего станет отличным спутником во время отпуска. В дроне предусмотрена система автоматического возврата. Когда Mavic Air определит, что он выходит за пределы дальности радиосигнала, или заряд аккумулятора уже на исходе, устройство самостоятельно вернётся к оператору. Снимает дрон на 12 Мп камеру.
DJI Mavic 2 Pro — более продвинутая модель, которая предназначена для профессиональных фотографов и видеооператоров. Её ключевая фишка — 1-дюймовая камера на 20 Мп от всемирно известного бренда Hasselblad. Объектив модуля захватывает большое количество света и позволяет вести качественную съёмку в большом разрешении. В отличие от более простых моделей со стандартными сенсорами препятствий, Mavic 2 Pro получил ещё и ИК-датчики, которые помогают дрону пролетать в узких и тесных пространствах.
Оба гаджета рассчитаны на дальность управления до 10 км, на полет от 20 до 30 минут и способны подниматься на высоту до 6 000 метров. На борту у каждого дрона предусмотрен слот под карту памяти объёмом до 128 ГБ. Квадрокоптеры DJI умеют снимать фото в разрешении до 4056 x 3040 точек и видео в формате 4К.
Что такое квадрокоптер?
Что такое квадрокоптер?
Квадрокоптер – разновидность мультикоптера. Мультикоптер – многомоторный или мультироторный летательный аппарат (вертолет), несущие винты которого осуществляют вращение диагонально в противоположных направлениях. Различаются мультикоптеры по количеству моторов (или по количеству несущих винтов). В наше время применение получили мультикоптеры с тремя и более несущими винтами.
Самые распространенные схемы это: 4/6/8 несущих винтов. Аппарат с тремя несущими винтами называется – трикоптер; с четырьмя – квадрокоптер; с шестью — гексакоптер и с восемью несущими винтами — октокоптер. Применение каждой из схем в основном определяет такой параметр как – масса полезной нагрузки, или проще говоря, вес который мультикоптер может взять собой на борт.
Примеры современных мультироторных решений.
Современные мультироторные решения из разных ценовых ниш:
Из истории
Все началось в далеком 1922 году с русско-американского авиаконструктора Георгия Александровича Ботезат. Который изобрел первый в своем роде действующий квадрокоптер. Его аппарат смог не только оторваться от земли, но и продержаться в воздухе некоторое время. На тот момент такие аппараты имели один существенный недостаток – принцип работы.
Из четырёх несущих винтов, ведущим был лишь один (вращение задавалось двигателем внутреннего сгорания), т.е. крутящий момент посредством сложной трансмиссии, передавался одним мотором на остальные 3 несущих винта. До серийных разработок дело не дошло. А такие изобретения как «Хвостовой винт» и «Автомат перекоса» заставили полностью отказаться от разработок многороторных летательных аппаратов, впоследствии чего позднее был создан первый в мире вертолёт.
С наступлением ХХI века мультикоптеры пришли в нашу жизнь уже как беспилотные летательные аппараты или дроны.
Основные компоненты мультикоптеров
Чисто технически примерно 5 лет назад появилось три основных компонента мультикоптеров (дронов):
Принцип действия
Принцип действия современного мультикоптера прост. В зависимости от схемы применения (3/4/6/8-несущих винтов) каждый несущий винт приводится во вращение эл.двигателем (эл.мотором). Одна половина моторов осуществляет вращение винтов по часовой стрелки, а вторая против. Благодаря такому подходу для осуществления управления мультикоптером не требуется применение в конструкции дрона хвостового винта и сложного в работе автомата перекоса.
*Порядок направления вращения несущих винтов мультикоптера.
Пример управления полётом:
*Схема управления полётом вращением несущих винтов.
Моторы
На современных мультикоптерах (дронах) в настоящий момент применяются два типа электромоторов — коллекторные и бесколлекторные. Бесколлекторными в основном оснащают дорогие и профессиональные дроны. Коллекторными же моторами оснащают только бюджетные варианты, игрушки. Подробнее об их различиях можно узнать здесь.
Управление
Управление мультикоптером осуществляется контроллером дистанционного управления (он же пульт управления, аппаратура, трансмиттер) посредством исходящих радиоволн (как правило, на частотах 2.4ГГц либо 5.8ГГц).
Чтобы заставить мультикоптер отвечать на запросы пульта управления, дрон оснащают целым комплексом электронных систем:
*Простейшая схема устройства квадрокоптера.
Какие бывают?
В настоящее время рынок бытовых беспилотников предлагает огромное количество мультикоптеров (дронов), но в целом их можно разделить на три большие группы: Для Новичков/Любительские/Профессиональные.
Для новичков – подходят как детям, так и взрослым с целью первого ознакомления и обучения. Как правило, оснащены микропроцессором, 6-осевым гироскопом и простейшим барометрическим сенсором для обеспечения удержания высоты.
Любительские – для пилотов уже имеющих опыт владения БПЛА. Больше подходят для конкретного применения. Например для аэросъемки, либо для спортивных состязаний, таких как дрон-рейсинг. Дроны этой группы могут иметь автономные функции полёта и съёмки.
Профессиональные – подходят исключительно для опытных пилотов, которые используют возможности мультикоптеров (дронов) в профессиональной сфере. Например, профессиональная фото и видео съёмка, геодезия, мониторинг угодий, трафика, в спасательных операциях и т.д. В большинстве случаев дроны имеют автономные функции полёта и съёмки. Электронная начинка собирается из высокоточных современных систем обеспечивающих удаление на большие расстояния, а питание позволяет проводить значительно большее времени в полёте. Характерным отличием таких мультикоптеров является их цена.
Для более полного ознакомления с беспилотными системами рекомендуем тему «Что такое дрон?».
Что такое и для чего предназначен квадрокоптер с камерой
Квадрокоптер позволяет получать удовольствие от управления летающим аппаратом или делать снимки с высоты птичьего полета. Чтобы как следует оценить устройство, стоит изучить его особенности и виды.
Что такое квадрокоптер, как выглядит и для чего предназначен
Квадрокоптер — это сравнительно небольшой летательный аппарат, управляемый оператором с земли при помощи пульта или мобильного устройства. Внешне дрон больше всего напоминает миниатюрный вертолет, поскольку тоже обладает продолговатым корпусом, пропеллерами и посадочными полозьями. Однако винтов у коптера чаще всего сразу несколько — от четырех до двенадцати штук.
Качественные дроны способны развивать скорость, сравнимую с автомобильной
При очень разных фото предназначение у квадрокоптеров в основном универсальное. Прежде всего, их можно использовать в качестве интересной и увлекательной игрушки, для этого подходят любые модели. Пилотировать коптер, задавать ему направление полета и даже делать виражи в воздухе нравится и детям, и взрослым. Некоторые дроны подходят для гонок.
Наибольший интерес представляют квадрокоптеры со встроенной или внешней камерой. Они позволяют делать снимки и записывать видео с высоты. Их применяют профессиональные фотографы и любители, а дорогие модели используют в промышленности для подробного осмотра строений и крупных объектов.
Как устроен и из чего состоит квадрокоптер
Основной частью конструкции квадрокоптера является силовая рама — на ней закреплены все остальные элементы. В центре расположен корпус дрона с электронной начинкой и камерой. От середины отходят фиксированные или поворотные лучи с зафиксированными на них двигателями. Снизу располагаются ноги или полозья, металлические, как у вертолета, или резиновые, представляющие собой простые накладки.
Многие модели дронов оснащены подсветкой для вечернего времени суток
Внутри корпуса расположены электронные элементы, отвечающие непосредственно за летательные возможности. Среди них:
Набор сенсоров может меняться в зависимости от модели дрона и его стоимости. Большинство устройств оснащаются гироскопом, он отвечает за стабилизацию коптера в полете и его крен, позволяет удерживать высоту.
Как работает и летает квадрокоптер
Принцип работы квадрокоптера довольно простой. Двигатели в количестве четырех штук и более, расположенные на лучах рамы аппарата, создают при включении подъемную силу, и дрон отрывается от земли. Режимов действия у моторов предусмотрено несколько:
В целом схема устройства дрона очень похожа на вертолетную. Но если большая летательная машина маневрирует за счет наклона вала лопастей, то коптер изменяет положение в пространстве благодаря разнице воздушных потоков по бокам. Для вращения на месте нужно уменьшить обороты одной из пар двигателей, в таком случае возникнет обратный момент, и вся конструкция сможет закрутиться вокруг оси.
Чем меньше лопастей у винтов дрона, тем он быстрее
Как работает квадрокоптер с камерой
Наибольший интерес представляют дроны со встроенной или подвесной камерой, их возможности самые широкие. По внутреннему устройству такие аппараты практически не отличаются от простейших моделей. Разница состоит в том, что в основном блоке на силовой раме предусмотрен еще и небольшой видеодатчик либо крепления для фиксации внешней фототехники.
Камеры дронов из разных ценовых категорий отличаются по возможностям. Речь идет не только о качестве изображения, но и о функционале. Например, дорогие камеры оснащаются настраиваемым фокусом, а также поворотным механизмом. Их можно направлять в разные стороны, при этом не меняя положение самого дрона в пространстве.
Передавать видео и фото в реальном времени дроны могут на небольшое расстояние до 1 км
Бюджетные коптеры с камерой отправляют фото и видео непосредственно на мобильное устройство оператора. Более дорогие модели поддерживают карты памяти, позволяющие не только сохранять изображения, но и программировать маршрут и схему поведения дрона.
На какой частоте работает квадрокоптер
Почти все дроны поддерживают управление через радиопульт. Существует несколько типов передатчиков и приемников и основных частот:
Как правило, при покупке коптера приходится выбирать между дальностью и качеством сигнала. Чем шире радиус действия дрона, тем выше вероятность, что связь с ним прервется при возникновении на пути каких-либо препятствий.
Радиус действия квадрокоптера
Максимальная дальность полета дрона колеблется в очень широких пределах. Самые бюджетные модели коптеров способны улетать не более чем 50-100 м от владельца. У них есть свои преимущества — такие аппараты чутко отзываются на команды с пульта, их сложно потерять. Однако и возможности устройств ограничены, с их помощью не получится записать видео или сделать фото в труднодоступной местности с большой высоты.
Премиальные дроны поддерживают функцию возвращения в точку взлета при потере сигнала
Более дорогие дроны, обычно с ценником от 5000 рублей и выше, удаляются на расстояние до 500 м. Возможности фото- и видеосъемки у них более широкие, хотя местность для полета нужно подбирать внимательно и следить за тем, чтобы вокруг было поменьше препятствий. Посторонние твердые объекты влияют на качество сигнала и могут осложнять процесс управления дроном. И, наконец, премиальные модели летающих аппаратов могут улетать на расстояние вплоть до 5-20 км, стоят они очень дорого, и покупают их обычно для профессиональных целей.
Радиус действия квадрокоптера с камерой
Дальность действия квадрокоптера обычно не зависит от наличия или отсутствия у него камеры. Значение имеет класс дрона в целом. Бюджетные модели, способные удаляться на 100-500 м, могут быть оснащены встроенным видеодатчиком, но разрешение у него редко превышает 2 Мп. Более дорогие дроны с хорошими камерами на 5 Мп и более улетают в среднем на 500-800 м. Профессиональные аппараты с высокой стоимостью и качественным внешним фотооборудованием поддерживают радиус действия вплоть до 20 км.
Виды квадрокоптеров
Летающие дроны можно разделить на несколько категорий:
При выборе летающего дрона следует учитывать, для каких именно целей он нужен — для съемки или акробатических трюков.
Как управляется квадрокоптер
Управлять квадрокоптером можно несколькими способами. Бюджетные модели поддерживают только один вариант пилотирования, более дорогие могут предлагать режимы на выбор.
Управление через радиопульт
Этот способ является основным — параметры полета задаются при помощи специального джойстика, внешне похожего на компьютерный. Посредством пульта можно регулировать обороты двигателей, уменьшать и увеличивать высоту, заставлять коптер замирать на месте или вращаться.
Главное достоинство управления с пульта — поддержка максимальной дальности сигнала
Управление через смартфон
Многие дроны могут пилотироваться с мобильного — на смартфон в таком случае нужно установить специальное приложение. На экране устройства появится панель управления с точно такими же кнопками, как и на обычном джойстике. Связь с коптером осуществляется через Wi-Fi, аппарат может в режиме реального времени передавать фото и видео на смартфон.
Минус управления дроном со смартфона — малая дальность в пределах около 100 м или немного больше
Управление через G-сенсор
Интересный способ пилотирования также требует использовать мобильное устройство. Но в данном случае оператору не нужно нажимать на кнопки, предложенные специальным приложением. Дрон меняет направление полета за счет наклона смартфона. Метод очень удобен для скоростного маневрирования.
При управлении через наклон смартфона дрон повторяет пространственную ориентацию мобильного
Заключение
Квадрокоптер — интересное и функциональное устройство, представленное многочисленными дорогими и бюджетными моделями. Использовать его можно как для развлечения, так и в профессиональных целях.