Дроны. Открытие мира небесных технологий - Коллектив авторов
Примером такого дрона является беспилотник Maverick, разработанный компанией Prioria Robotics. Гибкое и эластичное крыло Maverick имеет несколько преимуществ. Во-первых, его можно поместить в небольшой трубчатый контейнер диаметром всего 15 сантиметров. Во-вторых, такое крыло способно частично компенсировать воздействие порывов ветра, тем самым улучшая стабильность полета. Беспилотник Maverick оснащен камерой для фото– и видеосъемки и может быть запущен как вручную, так и с помощью специальной пневматической катапульты. После запуска из катапульты крылья Maverick разворачиваются.
Управление гибким крылом осуществляется при помощи небольших аэродинамических рулевых конструкций в хвостовой части аппарата вместо традиционных элеронов. Maverick имеет вес 1,16 килограмма, радиус действия до 5 километров и способен находиться в воздухе от 45 до 90 минут. Максимальная скорость полета составляет от 40 до 100 километров в час.
Беспилотники с вращающимся крылом также называются мультикоптерами, или мультироторными дронами. Они являются одним из самых распространенных типов дронов. Мультикоптеры отличаются наличием двух и более несущих роторов, что позволяет им быть легкоуправляемыми во время полетов. С помощью противоположного вращения роторов или изменения вектора тяги каждого из них мультикоптеры могут компенсировать реактивные силы и обеспечивать стабильность в воздухе. Обычно мультикоптеры относятся к категориям мини– или микродронов.
Основным назначением мультикоптеров является фото– и видеосъемка различных объектов. Для этой цели они обычно оснащены специальными креплениями для управляемых камер. Кроме того, мультикоптеры широко применяются для оперативного мониторинга ситуации и выполнения сельскохозяйственных работ, таких как распыление. Они также используются для доставки легких грузов.
Мультикоптеры делятся на несколько типов в зависимости от количества используемых роторов и функций.
По количеству роторов:
• Вертолет – модель с одним ротором. Чаще всего используется в качестве развлекательного устройства и внешне выглядит в точности как вертолет.
• Бикоптер – экспериментальная и не очень популярная модель с двумя роторами. Самый известный прототип – Bell Boeing V-22 Osprey.
• Трикоптер – модель с тремя роторами, с малой грузоподъемностью, но высокой маневренностью.
• Квадрокоптер – одна из самых популярных моделей с четырьмя роторами и всевозможным функционалом.
• Y6 – модель имеет шесть роторов и очень популярна в промышленности и кинематографии, так как обладает высокой грузоподъемностью.
• VTail – модель с четырьмя роторами, два из которых размещены в задней части устройства под углом. Такая модель очень популярна в соревнованиях по управлению дронами.
• Гексакоптер – дрон с шестью роторами. Функционал такой же, как у трикоптера.
• Октокоптер – у этой модели целых восемь роторов, благодаря чему она имеет высокую маневренность и грузоподъемность. Используется в различных сферах деятельности, но особенно популярна в кинематографе и сельском хозяйстве.
По функционалу:
• Игрушечные модели – это дроны, которые оснащены щеточными моторами. Эти мультикоптеры быстро изнашиваются и имеют ограниченный радиус управления. Однако они представляют собой отличный способ познакомиться с миром дронов и испробовать это хобби. В комплект к таким дронам уже входит пульт управления, видеопередатчик, приемник и т. д. Эти беспилотники медленные и безопасные, идеально подходят даже для детей. Такими дронами являются Eachine E61, Eachine H8, TONQUU и многие другие. Их стоимость чаще всего меньше двух тысяч рублей.
• Гоночные модели – это квадрокоптеры, которые используются в гоночных соревнованиях и становятся все более популярными с каждым годом. Соревнования среди пилотов этих дронов проводятся ежегодно и привлекают множество участников. Оборудование и комплектующие, применяемые в гоночных квадрокоптерах, всегда профессионального уровня. Гоночные квадрокоптеры отличаются высокой скоростью и опасностью благодаря использованию бесщеточных двигателей, работающих на неодимовых магнитах. Некоторые модели способны разгоняться до 200 километров в час, но большинство любителей собирают дроны, способные достигать скорости от 80 до 120 километров в час. Управление гоночными квадрокоптерами может быть полуавтоматическим или ручным, причем опытные пилоты предпочитают летать в ручном режиме. Это вносит дополнительную сложность и требует определенного мастерства. Также существует подвид гоночных квадрокоптеров, известный как микроквадрокоптеры. Они также используют качественные и профессиональные компоненты, включая бесщеточные двигатели, но отличаются от основных моделей своими компактными размерами. Для работы с такими дронами необходимо отдельно приобрести пульт управления, а также шлем или специальные очки для просмотра видеосигнала в реальном времени. Гоночными дронами являются URUAV UR85, HGLRC Mefisto 5, Eachine Tyro79 и многие другие.
• Съемочные модели – самый популярный тип квадрокоптеров. Наиболее известные модели – DJI Inspire и DJI Phantom. Они представляют собой комбинацию из профессиональных и любительских моделей. Оснащены качественным оборудованием и хорошей камерой. Для приема видеосигнала с дрона используется смартфон или планшет, установленный на специальном держателе на пульте управления. Если сравнивать с гоночными моделями, то съемочные дроны отличаются своими внушительными размерами и меньшей скоростью, обычно не превышающей 70 километров в час. Однако для основной функции этих квадрокоптеров – съемки – высокая скорость не требуется. Съемочные дроны оснащены различными интеллектуальными функциями и датчиками. Благодаря полуавтоматическому управлению они очень устойчивы, и чтобы сломать такой квадрокоптер, потребуются значительные усилия. Стоимость таких дронов очень высокая – средняя цена начинается от 50 000 рублей. Основная часть стоимости связана с оптикой и подвеской для камеры, а также зависит от бренда. Помимо вышеназванных, съемочными дронами являются: Eachine E61, Eachine H8, TONQUU и многие другие.
Беспилотники с машущим крылом – это дроны, в основе конструкции которых лежит бионический принцип. Он заключается в имитации движений летающих живых объектов, таких как птицы и насекомые, в воздухе. Этот класс дронов пока не имеет серийных моделей и практического применения, но активно проводятся исследования в этой области по всему миру. За последние несколько лет было создано множество интересных концепций малых беспилотных летательных аппаратов с машущими крыльями.
Птицы и летающие насекомые в отличие от существующих видов летательных аппаратов обладают завидной энергоэффективностью и маневренностью. Если ученым и инженерам при разработке беспилотников удастся достичь таких же показателей, как у живых существ, то их усилия не пройдут даром, и можно будет ожидать начала повсеместного применения этих аппаратов.
Дроны, конструкция которых основана на имитации движений птиц, называются орнитоптерами, а аппараты, имитирующие движения летающих насекомых, получили название энтомоптеров.
Орнитоптеры, чтобы имитировать движение птиц, имеют особый механизм привода крыльев. Он должен быть простым, легким и способным обеспечить необходимый набор движений. Эти аппараты также нуждаются в системе управления, которая позволяет им парить в подходящие моменты, чтобы эффективно использовать потоки воздуха.
Один из примеров орнитоптера – беспилотный летательный аппарат SmartBird, созданный немецкой компанией Festo, известной своими достижениями в области бионики. SmartBird внешне напоминает серебристую чайку и отличается большими размерами. Помимо возможности полета, SmartBird способен самостоятельно взлетать и садиться. Его крылья могут двигаться вверх и вниз,
