Не так давно управлять летающим дроном можно было только находясь в рядах разведки или армии. Сегодня же, почувствовать себя пилотом или агентом с высокой степенью допуска может каждый!
Представленные на сегодняшний день квадрокоптеры и гексакоптеры будоражат воображение. С помощью этих игрушек можно не только увидеть происходящее в режиме реального времени, но и записать высококачественное видео в формате HD.
Гексакоптером, не имеющим аналогов на данное время является WLToys V323, а наиболее востребованным квадрокоптером – является Parrot AA Drone 2.0.
Parrot AR Drone 2.0
Вертолет Parrot AR Drone 2.0 имеет крутой дизайн и различные вариации яркого кожуха, поэтому дрон выглядит очень стильно и выразительно. Модель AR Drone 2.0 имеет защитный кожух из пенопласта для полетов в помещении и броский разноцветный кожух для улицы. Плюс дрон наличивает в комплекте 2 батареи на 1500 миллиампер, зарядное устройство и шесть запасных лопастей. Продолжительность полета составляет 15-20 минут, а время зарядки – около часа.
Встроенную камеру называют революционной (как для такого рода девайсов), так как съемки беспилотник проводит с помощью 720-пиксельной HD камеры разрешением в 1280 х 720. Видео и фото сохраняется на устройстве, посредством которого происходит управление (смартфон/планшет). Чтобы начать запись – необходимо нажать на REC перед непосредственным включением (перед нажатием на take off) и видео будет записываться в течение всего полета или до момента нажатия на кнопку REC. Для просмотра, сохранённого видео и фото – необходимо выйти из режима нажав на стрелку вверху дисплея. Далее высветятся папки, с указанием видео и фото. При подключении к социальным сетям, можно загрузить видео и фото прямо с устройства.
Вертолет оснащен процессором ARM Cortex A8 с частотой 1 Ггц, который устанавливался в комплектующие IPhone 4. Изготовители Parrot AR Drone 2.0 предусмотрели отдельный микропроцессор для обработки видео, USB порт и встроили 128 мб памяти. Также, дрон имеет 3-осьный акселерометр, 3-х героскоп (для стабилизации полета при порывах ветра), магнитометр, барометрический датчик, ультразвуковые сенсоры и подключенный GPS модуль навигации.
Вертолет оснащен четырьмя винтами с моторами, мощностью в 14,5 В. Благодаря этим параметрам дрон развивает скорость до 18 км/ч.
Управлять беспилотником очень легко – достаточно скачать приложение в Web Store или Google Play и синхронизировать с Wi-Fi на смартфоне или планшете (для девайсов на платформе Windows – приложений пока нет).
В меню приложения включены такие функции как лимит скорости, максимальная высота полета, чувствительность аппарата и т. п. Благодаря утилите, можно задать маршрут вертолета, где не придется контролировать полет самостоятельно. Дрон будет двигаться автоматически согласно заданному курсу и записывать в это время видео. Данная функция называется «Click and Go» и работает в пределах Wi-Fi покрытия. Чтобы закончить маршрут до его полного окончания – необходимо нажать кнопку Home и аппарат вернётся на точку, определяемую как домашнюю (но для этого нужно предварительно ввести данные расположения). Также, включена возможность просмотра видео в трехмерной модели.
После установки программы, можно выбрать два режима поведения вертолёта с камерой: активный (с джойстиками) и неактивный. Первый, предусматривает управление с помощью джойстиков на дисплее, которые расположены в левом и правом углах монитора. Эти джойстики отвечают за повороты влево/вправо и движение назад/вперед.
Второй интуитивный способ (неактивный) регулирует движение беспилотника с помощью манипуляторов. Зажимая один из манипуляторов – контролируется высота и вращение, а при зажатии второго и наклоне смартфона вперед/назад – контролируется направление: назад или вперед.
Разработчики вертолета с функцией видео, предусмотрели специальный режим оповещения в виде всплывающего предупреждения на дисплее и аудиосигнала. Режим защиты включается при потере Wi-Fi сигнала, разряда аккумулятора или других неисправностях. В таком случае вертолет самостоятельно произведёт посадку, но место помягче не выберет, а в случае столкновения – винты автоматически остановятся, чтобы исключить повреждение.
В случае аварийных ситуаций необходимо произвести перезагрузку беспилотника.
Стоимость Parrot AR Drone 2.0 – 27 850 рублей.
Летающий дрон WLToys V323 имеет шесть винтов и защитный кожух из пенопласта для полетов в помещении. Питается дрон от аккумулятора мощность в 1600 мА/ч, поэтому продолжительность полета составляет 8 минут. Разработчики предусмотрели видео камеру в 0,3 мегапикселя, автоматическую стабилизацию, 6 гироскопов, двигателей, LED-подсветку, а также коллекторы. Непосредственно в комплект входят запасные лопасти, зарядное устройство, пульт управления.
WLToys V323 игрушка, которая стабильно держится в воздухе не хуже вертолета. Управление вертолетом проводится с помощью пульта в четырех режимах (о новичка до профессионала), который питается 6 батарейками типа АА. Пульт имеет жидкокристаллический дисплей и прост в эксплуатации. Непосредственный контроль аппарата осуществляется с помощью джойстиков, а так как различить перед и зад летящего дрона сложно – предусмотрена функция Handless Mode. Эта функция позволяет поворачивать влево/вправо, без определения передний или задней стороны аппарата на глаз. Что немаловажно так как производитель обозначил заднюю сторону красными лопастями, которые не всегда можно различить. Имеется в виду, что вертолет будет постоянно с задней стороны и определять сторону самостоятельно не нужно.
Дрон выпущен с видео камерой в 0,3 мегапикселя и качеством записи 60 fps. Но при желании можно вмонтировать дополнительные камеры. Это возможно так как максимальный вес, который может поднять такой беспилотник – 430 грамм (в отличие от квадрокоптера около 320 гр). Просмотреть видео можно сняв флеш карту и подключив к компьютеру или другому девайсу.
Преимущество 6 винтовой системы – в поднятии большего веса и улучшенной маневренности/флипах (повороты/перевороты влево или вправо). Аналогов данного дрон ара рынке пока не представлено.
Главными отличиями WLToys V323 от Parrot AR Drone 2.0 являются способ управления, качеством видео и наличием винтов. Parrot AR Drone 2.0 имеет четыре винта, камеру высоко разрешения и управляется с помощью смартфона/планшета, а WLToys V323 – шесть винтов, дистанционный пульт управления и камеру низкого разрешения. Плюс квадрокоптер работает 10-15 минут, а гексакоптер – всего 8 минут.
Есть и другие модели дронов. В основном сейчас изготавливают их из вспененных материалов, типа плотного пенопласта, из такого материала изготавливают, например, велошлемы. Пластик облицовывает каркас из пенопласта и на них крепятся детали. В зависимости от применяемых деталей различна и цена. Цена на летающих дронов колеблется от 100 долларов до 5000 долларов.
Приведу еще несколько примеров:
Дорогая и качественная модель DJI Phantom 2 Vision. Стоит порядка от 47 000 руб до 250 000 руб в зависимости от комплектации. Я бы сказал это совсем не игрушка. Эта летающая модель для настоящих экшен съемок. Предустановленный трехосевой подвес Zenmuse H3-3D для камеры GoPRO дает самую стабильную видеосъемку.
Аппарат снабжен емкостной аккумуляторной батареей 5200 мАч нового поколения 3S LiPo, заряда которого хватает на 25 минут полета. У этого вертолета самый долгий полет.
В модели квадрокоптера DJI Phantom 2 Vision+ v. 3.0 уже встроен модель синхронизации со смартфонами
DJI Phantom 2 Vision+ v. 3.0 синхронизация со смартфоном
А размещать фотографии и видео можно прямо в полете, при помощи синхронизации по wi-fi каналу связи со смартфоном (радиус действия 700 метров).
Аппарат Hubsan X4 H107C — ценового диапазона до 100 долларов. Цена в магазинах 4200 руб (72.99$). Это игрушка точно для ребенка. Изначально в модели использовался аккумулятор емкостью 240 мАч, и камера 0,3 мП, но недавно появилась новая версия с аккумулятором 380 мАч, 2 мП HD-камерой позволяющей снимать видео в разрешении 720р (1280х720, 30 кадров в сек). Время полета аппарата не превышает 7 минут, зарядки — 40 минут.
Вертолет квадрокоптер IRIS от производителя 3D Robotics. Цена аппарата составляет в районе 45 000 руб (по данным с ebay 729-750$). На него также может крепиться камера GoPro Hero3. Время полета заявляется в районе 16-22 минут. Разработчики заложили в него функции робота — автоматизированный взлет и посадку, прокладывание маршрутных точек по GPS координатам.
3D Robotics IRIS
Видео взято с канала производителя
4. Радиоуправляемый вертолет-робот для ученых и исследователей Skybotix Coax Autonomous UAV Micro Helicopter. Из-за огромного количества программируемых функций цена за аппарат составляет около 340 000 руб. (5700$).
Вертолет Skybotix Coax Autonomous UAV Micro Helicopter
Это летающий компьютер со встроенными wi-fi и Bluetooth модулями и двумя 1,3 мП цветными USB камерами. Время полета около 20 минут.
Вероятно в будущем моделей станет больше и они будут совершенствоваться. Поживем увидим.
Многие дети хоть раз в жизни видели в небе летящий вертолет. А у кого-то может быть есть вертолет на радиоуправлении. Вертолет может быть транспортом для быстрого передвижения и участником боевых действий на войне. Он летает так, что дух захватывает и невозможно оторвать взгляд. Но как же такая тяжелая железная машина может оторваться от земли и лететь в нужном направлении?
Давайте разбираться. На крыше вертолета закреплен огромный крутящийся винт с лопастями . Он выполняет функцию крыльев. Этот винт, вместе с еще одним винтом, поменьше способен поднять вертолет вверх, задержать его в воздухе и заставить лететь. Когда винт крутится, лопасти с силой захватываю поток воздуха и, при помощи аэродинамической силы, вертолет летит.
Аэродинамическая сила – это сила, с которой воздух действует на поверхность вертолета. Благодаря вращению лопастей винта над вертолетом создается зона пониженного давления, и частички воздуха как бы выталкивают его вверх. Загребая лопастями воздух, вертолет мчится вперед. Главный винт помогает вертолету лететь прямо вперед.
А при наклоне винта изменяется аэродинамическая сила. Благодаря этому вертолет может лететь не только вперед, но и вбок или даже назад. Но как же наклонить винт, чтобы заставить вертолет лететь вбок? Для этого надо изменить угол атаки. Что такое угол атаки? Каждая лопасть винта может оборачиваться вокруг своей оси (стержня). Угол атаки
– это величина, на которую может «задраться» лопасть навстречу воздуху. Когда пилот увеличивает угол атаки сразу у всех лопастей, вертолет взлетает вверх, а когда угол атаки уменьшается – вертолет опускается. Если растет угол атаки лопасти, когда она будет находиться над носом вертолета, то сзади соответственно он уменьшится и вертолет полетит назад. А если растет угол атаки у лопасти пролетающей над левым бортом – вертолет полетит направо.
Если за рычагом управления опытный пилот, вертолет может даже летать вверх ногами, то есть вверх колесами. Вернее летать он так не сможет, а сможет только делать фигуры в воздухе. Для того, чтобы «кувыркнуться» вертолету хватит аэродинамической силы. Но летать вниз лопастями долго вертолет не может. Если сравнивать вертолет с самолетом, можно найти много отличий. Самолету нужно разогнаться, чтобы взлететь и он не может держаться вертикально в воздухе, ему нужно все время лететь вперед. А вертолет может подняться вверх, например, с крыши дома, и висеть в воздухе столько времени, сколько надо. Это позволило вертолету найти применение в разных областях нашей жизни.
Ручка управления определяет циклический шаг несущего винта. С ее помощью пилот управляет вертолетом по крену и тангажу. Работа с ручкой управления во время висения напоминает балансирование на острие иглы. Практически каждое действие требует соответствующей коррекции другими органами управления. К примеру, чтобы увеличить скорость, пилот отдает ручку от себя, наклоняя машину вперед. При этом вертикальная составляющая в векторе тяги винта уменьшается, и приходится увеличивать общий шаг (поднимать рычаг «шаг-газ»), чтобы не потерять высоту.
1.Ручка управления. 2. Рычаг «шаг-газ». 3.Педали. 4. Управление связью. 5.Компас.
Шаг-газ. Поднимая рычаг «шаг-газ», пилот увеличивает общий шаг (угол атаки лопастей) несущего винта, тем самым увеличивая тягу. В случае резкого увеличения шага реактивный момент винта изменяется, и вертолет стремится изменить курс. Чтобы остаться на выбранной траектории, пилот синхронно работает рычагом «шаг-газ» и педалями.
Педали определяют шаг стабилизирующего («хвостового») винта. С их помощью пилот управляет курсом машины. Резкая работа педалями сказывается на реактивном моменте стабилизирующего винта и, несмотря на его незначительную массу, оказывает некоторое влияние на тангаж. «Опытные тренеры иногда показывают курсантам фокус, зафиксировав ручку управления и «шаг-газ» и управляя высотой и скоростью полета, лишь слегка помахивая хвостом, — рассказывает Сергей Друй, — так появляются слухи о «радиоуправляемых вертолетах» и прочей магии».
6.Вариометр (указатель вертикальной скорости). 7.Авиагоризонт. 8. Индикатор воздушной скорости. 9. Тахометр (слева — указатель оборотов двигателя, справа — винта). 10.Высотомер. 11. Указатель давления во впускном коллекторе (дает представление о запасе мощности двигателя при данной загрузке и погодных условиях). 12. Сигнальные лампы. 13. Температура воздуха во впускном тракте. 14.Часы. 15. Приборы двигателя (давление и температура масла, уровень топлива, напряжение бортовой сети). 16. Управление освещением. 17. Выключатель силового привода муфты (передает крутящий момент на винт после прогрева двигателя). 18. Главный выключатель. 19. Выключатель зажигания. 20. Обогрев кабины. 21. Вентиляция кабины. 22. Микшер внутренней связи. 23.Радиостанция.
Важнейший навык управления вертолетом — правильный выбор направления взгляда. Курсантов учат взлетать и садиться, глядя на землю на расстоянии 5−15 м перед собой. Это простая геометрия. Если смотреть дальше, вплоть до линии горизонта, можно не заметить значительных колебаний высоты. Спортсмены-вертолетчики смотрят прямо «под обрез кабины» и замечают миллиметровые изменения высоты. Если курсант выберет то же направление взгляда, он увидит небольшие колебания, но будет не в силах их скорректировать — не хватит навыков и мелкой моторики, которая приходит с опытом. Поэтому при обучении тренер предлагает курсанту начать со взгляда на 15 м, а затем постепенно сокращать эту дистанцию.
«Вентиль» на центральном тоннеле заведует фрикционом ручки управления. С его помощью пилот может увеличивать сопротивление на ручке вплоть до полной ее фиксации. Эта функция помогает в долгих маршрутных полетах.
Базовое направление взгляда в полете по маршруту — «капот-горизонт». Если положение горизонта относительно капота не меняется, значит, вертолет летит на заданной высоте с постоянной скоростью. «Клевок», скорее всего, будет означать увеличение скорости и потерю высоты, наклон линии горизонта — смену курса. «В хорошую погоду можно лететь с заклеенной приборной панелью, — говорит Сергей Друй, — а вот с заклеенными стеклами кабины далеко не улетишь».
На большинстве современных вертолетах есть автоматика, которая регулирует подачу топлива в двигатель так, чтобы удерживать обороты несущего винта в узком рабочем диапазоне. Поворачивая рукоятку рычага «шаг-газ», пилот может самостоятельно управлять подачей топлива. В полете пилот может чувствовать, как рукоятка сама слегка поворачивается в руке — это работает автомат. Бывает, что новички в напряжении сжимают рукоятку, мешая автомату работать, и раздается звуковой сигнал, предупреждающий о падении оборотов.
Режим авторотации, при котором винт с малым углом атаки вращается, используя энергию набегающего воздушного потока, позволяет при необходимости выбрать место посадки и сесть с выключенным двигателем. Чтобы поддерживать режим, пилот смотрит на тахометр. Если обороты винта падают ниже рабочего диапазона, нужно плавно уменьшить общий шаг винта. Если обороты растут, общий шаг нужно увеличить. При этом вертолет остается полностью управляемым по курсу, крену и тангажу.
ВЕРТОЛЁТЫ
Рис. 1. К объяснению принципа полёта вертолёта
Несущий винт (НВ) служит для поддержания и перемещения вертолета в воздухе.
При вращении в горизонтальной плоскости НВ создает тягу (Т), направленную вверх и т.о. выполняет роль создателя подъёмной силы (Y). Когда тяга НВ будет больше веса вертолета (G), вертолет без разбега оторвется от земли и начнет вертикальный набор высоты. При равенстве веса вертолета и тяги НВ вертолет будет неподвижно висеть в воздухе. Для вертикального снижения достаточно тягу НВ сделать несколько меньше веса вертолета. Сила (P) для поступательного движения вертолета обеспечивается наклоном плоскости вращения НВ при помощи системы управления винтом. Наклон плоскости вращения НВ вызывает соответствующий наклон полной аэродинамической силы, при этом ее вертикальная составляющая будет удерживать вертолет в воздухе, а горизонтальная - вызывать поступательное перемещение вертолета в соответствующем направлении.
Рис. 2. Основные части вертолета:
1 – фюзеляж; 2 – авиадвигатели; 3 – несущий винт; 4 – трансмиссия;5 – хвостовой винт;
6 – концевая балка; 7 – стабилизатор; 8 – хвостовая балка; 9 – шасси
Фюзеляж является основной частью конструкции вертолета, служащей для соединения в одно целое всех его частей, а также для размещения экипажа, пассажиров, грузов, оборудо-вания. Он имеет хвостовую и концевую балки для размещения хвостового винта вне зоны вращения НВ, и крыла (на некоторых вертолетах крыло устанавливается с целью увеличения максимальной скорости полета за счет частичной разгрузки – (МИ-24)). Силовая установка (двигатели) является источником механической энергии для приведения во вращение несу-щего и рулевого винтов. Она включает в себя двигатели и системы, обеспечивающие их работу (топливную, масляную, систему охлаждения, систему запуска двигателей и др.).
НВ служит для поддержания и перемещения вертолета в воздухе, и состоит из лопастей
и втулки НВ. Трансмиссия служит для передачи мощности от двигателя к несущему и рулевому винтам. Составными элементами трансмиссии являются валы, редукторы и муфты. Рулевой винт (РВ) (бывает тянущий и толкающий) служит для уравновешивания реактив-ного момента, возникающего при вращении НВ, и для путевого управления вертолетом. Сила тяги РВ создает момент относительно центра тяжести вертолета, уравновешивающий реактивный момент от НВ. Для разворота вертолёта достаточно изменить величину тяги РВ. РВ так же состоит из лопастей и втулки.
Система управления (СиУпр) вертолета состоят из ручного и ножного управления. Они включают командные рычаги (ручку управления, рычаг «шаг-газ» и педали) и системы проводки к НВ и РВ. Управление НВ-ом производится при помощи специального устрой-ства, называемого автоматом перекоса. Управление РВ производится от педалей.
Взлетно-посадочные устройства (ВПУ) служат опорой вертолета при стоянке и обеспе-чивают перемещение вертолета по земле, взлет и посадку. Для смягчения толчков и ударов они снабжены амортизаторами. Взлетно-посадочные устройства могут выполняться в виде колесного шасси, поплавков и лыж.
Рис. 3. Общий вид конструкции вертолёта (на примере боевого вертолёта МИ-24П).
МИ-1. Первый серийный вертолет в СССР.
А действительно интересно, ? Как этот удивительный (без преувеличения) летательный аппарат не только держится в воздухе, но и красиво летает. Еще как красиво! Я неоднократно был свидетелем пилотажа серийного боевого вертолета МИ-24 над аэродромом города Бжег в Польше. Вертолет уже заслуженный ветеран, но грозная боевая машина, отлично зарекомендовавшая себя в Афганистане, и летает так, что дух захватывает, и взгляд оторвать от этого действа невозможно.
Так что же позволяет ей это делать? Ведь вроде бы несуразный по сравнению с самолетом летательный аппарат. Рискуя в который раз повторить самого себя скажу, что на самом деле принцип полета вертолета достаточно прост. И кое-что для его объяснения мы уже знаем.
Слышали, наверное, расхожее выражение «винтокрылая машина»? Оно достаточно правильное. Самолет держит в воздухе крыло, а у вертолета эти функции выполняет винт большого диаметра. Его называют несущим винтом. Каждая лопасть несущего винта представляет собой, по сути дела, крыло, имеющее аэродинамический профиль, и движущееся при вращении винта в воздушном потоке. Вот, пожалуй, принципиально и все:-). Что при этом происходит с крылом мы с Вами уже разобрались и . Возникает аэродинамическая сила, приложенная к каждой лопасти и, как их сумма, общая сила приложенная к винту и через него ко всему вертолету. Сила эта всегда перпендикулярна плоскости вращения винта.
Силы, действующие на вертолет.
Если она направлена вверх и больше веса вертолета, то он поднимается вертикально, если она равна весу, то он зависает в воздухе. Просто, неправда ли? Но теперь Вы вправе спросить, а как же вертолет двигается вперед? Ведь никакого горизонтального винта, как, например у винтового самолета у него нет и реактивного двигателя тоже. Что же создает ему тягу?
Как всегда все элементарно:-). Эту роль выполняет все тот же несущий винт. Если плоскость вращения винта наклонить, то вместе с ней наклонится и суммарная аэродинамическая сила. И теперь ее можно будет разложить на две составляющие: вертикальную, которая поднимает вертолет вверх и держит его в воздухе и горизонтальную, которая заставляет его двигаться вперед. Хотя правильней сказать не вперед, а туда, куда она направлена. Можно и вбок или назад, что вертолет с успехом и делает, кстати.
Вот, собственно, и все. На вопрос о том, мы ответили. Конечно теория и практика этого вопроса значительно сложнее, но общий принцип полета именно таков.
Скажу, что на самом деле несущий винт вместе с массивной осью и тяжелыми сопутствующими механизмами никуда не отклоняется. Это, мягко говоря, трудно осуществимо и технически нецелесообразно. И тем не менее плоскость вращения винта наклоняется. Говоря вертолетным языком создается «перекос винта». Достигается он за счет изменения положения лопастей, которые подвешены к оси на специальных шарнирах, а управляет этим процессом специальное устройство, называемое « ». Все, вертолет полетел… И именно туда, куда нам нужно.
КА-52 Аллигатор. Хвостового винта нет.
Всех эти заумных понятий мы еще очень популярно (и незаумно:-))коснемся в дальнейших наших разговорах, а сейчас я напоследок еще упомяну об одной необходимой вещи. Вы наверняка все видели у вертолетов маленький хвостовой винт и задавали себе вопрос: «Для чего он?». Отвечаю. Я думаю все, даже ярые нелюбители физики слышали про три закона Ньютона. А если не слышали, то поверьте мне на слово, я знаю, что говорю:-). Так вот третий закон в популярной форме гласит: «Каждое действие равно противодействию.» Именно согласно этому выражению возникает так называемый реактивный момент. То есть если несущий винт вертолета вращается, например, вправо, этот момент будет стремиться повернуть корпус вертолета влево (или же наоборот). Чтобы устранить эту совсем ненужную тенденцию и существует хвостовой винт. Он работает, как обычный тянущий и, создавая тягу, обратную реактивному моменту просто его уравновешивает. А если вертолету нужно повернуть, то тяга этого винта меняется за счет поворота его лопастей.
Есть достаточно вертолетов без хвостового винта. Это, например, всем известные КА-50 и КА-52 . Но у них на одной оси как бы два несущих винта. И вращаются они в разные стороны, тем самым уравновешивая вредный реактивный момент.
Все. Сказано уже более чем достаточно. Теперь если Вас спросят , Вы без труда сможете на этот вопрос ответить. И я Вам советую присмотреться к современным типам этого летательного аппарата. Они сейчас развились в некий тип, стоящий в определенном смысле особняком от традиционной авиации и иной раз просто завораживают своим видом и своими возможностями… Хотя, впрочем, продолжение следует…
P.S. Напоследок маленький ролик с участием МИ-24 . Не российского, к сожалению. Вот так люди заботятся о технике, тем более такой заслуженной. Второй ролик – пилотаж Ми-24.
Фото и картинки кликабельны.
