Multicopter ( eng. Multirotor, multicopter , multi- rotor helicopter, long-term ) er et fly bygget efter et helikopterskema , med tre eller flere rotorer [1] .
Multi-rotor helikoptere blev udviklet i de tidlige år af helikopterkonstruktion. En af de første quadrocoptere ( eng. quadcopter , fire-rotor helikopter ), som faktisk lettede fra jorden og kunne blive i luften, blev skabt af George Botezat og testet i 1922. Ulempen ved disse enheder var en kompleks transmission , som overførte rotationen af en motor til flere propeller. Opfindelsen af halerotoren og svingpladen satte en stopper for disse forsøg. Nye udviklinger begyndte i 1950'erne, men tingene gik ikke længere end prototyper.
Multikoptere fik en ny fødsel i det 21. århundrede, allerede som ubemandede køretøjer . På grund af designets enkelhed bliver quadrocoptere ofte brugt i amatørmodellering [2] , og er også praktiske til luftfotografering og videooptagelser .
Curtiss-Wright VZ-7 er i bund og grund en quadcopter
Curtiss - Wright X-19 flyet bruger princippet om en quadrocopter under start og landing
Hexacopter med monteringsbart bærbart videokamera
Hexacopter køretøj model
Octokopter til personlige flyvninger
Audi Pop.Up Next , et tosædet ubemandet flyvende bilkoncept udviklet af Audi AG , Airbus , Italdesign
I henhold til kontrolprincippet er multikoptere [3] :
Multikoptere har 3 eller flere propeller med konstant pitch ( der er ingen svingplade , i modsætning til enkelt- og dobbeltpropeller). Hver skrue drives af sin egen motor. Halvdelen af propellerne roterer med uret, halvdelen mod uret, så multikopteren behøver ikke en halerotor . Manøvrér multikoptere ved at ændre propellernes rotationshastighed (hastighedsregulator: UBEC, Universal Battery Eliminator Circuit [4] ). For eksempel:
Mikroprocessorsystemet oversætter radiokontrolkommandoer til motorkommandoer. For at sikre stabil svævning er multikoptere nødvendigvis udstyret med tre gyroskoper , der fastgør enhedens rulle . Som et hjælpeværktøj bruges nogle gange også et accelerometer , hvorfra dataene gør det muligt for processoren at indstille en absolut vandret position og en tryksensor , som giver dig mulighed for at fastgøre enheden i den ønskede højde. Sonar bruges også til automatisk landing og opretholdelse af lav højde samt til at flyve rundt om forhindringer. Brugen af en GPS-modtager vil give dig mulighed for at registrere flyveruten på forhånd fra en computer, samt returnere enheden til startpunktet i tilfælde af tab af kontrolradiosignalet eller tage flyparametre hurtigt eller senere [ 5] .
Skruerne kan monteres direkte på motorakslen eller gennem en gearkasse .
Amatører og professionelle multikoptere bruger samler- og børsteløse elektriske motorer og lithium-polymer-batterier som strømkilde [6] . Dette pålægger visse begrænsninger for flyveegenskaber: den typiske masse af en multikopter er fra 1 til 4 kg, med en flyvetid på 10 til 30 minutter [7] [8] (30-50 minutter for unikke enkeltkopier). Batterienergireserven gør det muligt for individuelle modeller af multikoptere at flyve op til 7-12 km, i praksis er rækkevidden (den maksimale afstand, de kan flyve og derefter vende tilbage til startpunktet) normalt begrænset til sigtelinje (100- 200 m med manuel styring) eller rækkevidden af radiostyringsudstyr og videolink. Samtidig er de bedste prøver af sådant udstyr, ved hjælp af radiosignaleffektforstærkere og et system af retningsantenner, i stand til at levere stabil radiokontrol og videoforbindelse i afstande op til 100 km. Den største begrænsning på rækkevidden af multikoptere pålægges således flyvetiden.
Disse begrænsninger fører til det faktum, at multikoptere normalt bruges som "kortdistance"-enheder : til amatørflyvninger tæt på sig selv, til foto- og videooptagelser af objekter i nærheden, og så videre (til sammenligning, ubemandede fly med et batteri af en lignende kapacitet kan flyve 10—15 km i en flyvehøjde på 1-2 km).
Nyttelasten løftet af modeller af multikoptre af mellemstørrelse og bæreevne er fra 500 g til 2-3 kg, hvilket giver dig mulighed for at løfte et lille foto- eller videokamera op i luften (normalt et actionkamera i billigere modeller, eller spejlreflekskameraer i professionelle). Der er også ret store modeller af multikoptere, med antallet af rotorer i størrelsesordenen 6-8 (hexa- og oktokoptre), der er i stand til at løfte en last, der vejer op til 20-30 kg, op i luften. For at øge bæreevnen bruges et koaksialt arrangement af rotorerne, som i tilfælde af en hexacopter for eksempel giver 12 motorer og 12 propeller placeret parvis på 6 bærebjælker .
Flyvehastigheden på en multikopter kan være fra nul (fast svævning på et punkt) til 100-110 km/t.
Der er også tre- og fem-rotor helikoptere ( tri- og pentakoptere). En af motorerne dér er placeret på en bevægelig platform spændt på en akse, hvis rotationsvinkel ændres af et servodrev - sådan roterer apparatet omkring sin akse [9] . Separat er det værd at bemærke eksperimentelle enheder: bikoptere, quadrocoptere med propeller med variabel stigning , quadrocoptere med motorer på pumpehjul , men de har ikke modtaget nogen distribution.
Der er flere typer multikoptre alt efter placeringen af propeller i forhold til bevægelsesaksen og afhængigt af deres rotationsretning:
Den moderne brug af multikoptere er meget forskelligartet: fra legetøj, levering af varer , amatørfoto- og videoudstyr til passager- og fragtkøretøjer og kamprobotter [ 10] [11] [12] [13] .
Multikoptere er praktiske til billig luftfotografering og filmoptagelse - et omfangsrigt kamera tages ud af propellernes område .
Quadcopter AirRobot AR 100-B
Miniature quadcopter, med fjernbetjening med mulighed for at installere en tablet som videosignalmodtager
Professionel fotografering quadcopter med digital kamera mounts
Quadcopter til visuel kontrol af det omgivende rum for retshåndhævende myndigheder "Griffin-41"
Eksperimentel quadrocopter "Ehang 184"
Prototype Volocopter "2X"
For nylig er der dukket miniature quadrocoptere op, der passer i din håndflade ( Walkera Ladybird , WLtoys V929, Blue Arrow nano Loop osv.). De er praktisk talt sikre (enhedens masse er mindre end 100 g), samtidig giver de dig mulighed for at få de grundlæggende færdigheder til at flyve på en multi-rotor-enhed, da princippet om deres kontrol ikke er anderledes. Det er muligt at flyve quadcoptere af denne størrelse derhjemme uden at risikere at skade mennesker eller genstande. Nogle modeller accelererer til imponerende 26 m/s [14] , har høj billedkvalitet og styres i en afstand på mere end 3,5 km.
Tricopter
USB oplader mini quadcopter
Mini quadcopter med IR kontrol
Robbe Blue Arrow Nano Loop Quadcopter
Mini quadcopter med fjernbetjening
Octokopter i flyvning
Parrot AR.Drone 2.0 quadcopter med Wi-Fi-kontrol ved hjælp af smartphones / tablets i stedet for en fjernbetjening
I modsætning til et fly , der er i stand til at glide med slukket motor, eller en helikopter, som er i stand til at lande ved hjælp af autorotation , er en multikopter fuldstændig ukontrollerbar, når motorerne eller strømmen er slukket. Quadcopteren kan opretholde stabilisering, hvis en af motorerne svigter. En hexacopter eller oktocopter kan derudover lave en blød landing med én tomgangsmotor, men ikke i alle tilfælde (hvis f.eks. mindst en klinge knækker, øges vibrationen på grund af ubalance så meget, at controlleren holder op med at fungere, og enheden går i et ukontrolleret fald). Men der findes allerede eksperimentelle quadrocoptere, der kan stabilisere flyvningen og lande, hvis en af motorerne går tabt [15] .
I betragtning af at multikopteren har en betydelig masse, en stiv krop og hurtigt roterende propeller, kan dens kollision med mennesker eller køretøjer føre til negative konsekvenser. Derfor frarådes det at flyve over mennesker eller veje. Det er tilrådeligt at planlægge flyvevejen, så der i tilfælde af behov (f.eks. når batteriet er ved at løbe tør) er et sted nedenfor for en sikker landing.
Den menneskelige faktor er også vigtig. En moderne flycontroller er med hensyn til kompleksiteten af indstillinger og antallet af flytilstande næsten lige så god som en stationær computer . Uopmærksom læsning af dokumentationen, undladelse af at udføre de nødvendige handlinger (for eksempel kalibrering af kompasset under opsætning) kan føre til ukontrolleret flyvning og tab af enheden. Afgang af enheden uden for fjernbetjeningens rækkevidde i mangel af GPS-retur-tilstand er også en af årsagerne til tab af enheder.
Af sikkerhedsmæssige årsager er nogle modeller af fjernstyrede multikoptre udstyret med redundante navigations- og positioneringssystemer, elementer af intelligent robotteknologi , der hjælper flyet selvstændigt med at bestemme forhindringer på flyveruten og flyve rundt om dem, beskyttelsesdæksler til propeller eller hele flyet og uafhængige vende tilbage til startstedet, hvis styresignalet mistes [11 ] [6] [16] [17] .
I Den Russiske Føderation er der etableret en tilladelsesprocedure for flyvninger af alle ubemandede luftfartøjer uden undtagelse. Artikel 33 i Den Russiske Føderations luftkode bestemmer, hvilke UAV'er, der skal registreres, og hvilke der skal tages højde for, men på nuværende tidspunkt er der ingen juridiske konsekvenser for borgere, der ikke registrerer/registrerer ubemandede luftfartøjer. For flyvninger uden tilladelse til at bruge luftrummet (IWP) er ansvar fastsat i art. 11.4 i loven om administrative lovovertrædelser - for enkeltpersoner en bøde på op til 50.000 rubler, op til 150.000 rubler. for embedsmænd og op til 300.000 rubler. for juridiske enheder. For at få tilladelse til en TTI inden for befolkede områder, skal en ansøgning om en TTI på forhånd indsendes til den lokale regering , hvori flyveplanen skal angives. Samtidig er der restriktioner - i tid og i territorium (forbudte zoner og zoner med begrænset fly). For eksempel er flyvninger nær lufthavne , militære og andre beskyttede faciliteter, kriminalforsorgsinstitutioner absolut forbudt , og under 2018 FIFA World Cup indførte Federal Air Transport Agency restriktioner på TRP over de byer, hvor mesterskabet blev afholdt fra 1. juni til juli 17, 2018 [18]
Foto- eller videooptagelser med ubemandede luftfartøjer reguleres særskilt. At skyde fra luften refererer til luftarbejde, selv når det kommer til at tage kunstneriske fotografier. I overensstemmelse med gældende lovgivning kræver sådan filmoptagelse:
Efter at optagelserne er afsluttet, overføres det filmede materiale til den regionale FSB med henblik på afklassificering og efterfølgende brug i det offentlige domæne [19] .
| Fly | |
|---|---|
| Planlæggere | |
| Rotary-vinget | |
| Aerostatisk | |
| Aerodynamisk | |
| Raketdynamik | |
| Andet | |