Гоночный квадрокоптер: как выбрать, для чего нужен, комплектующие

Основные правила

Как и сама беспилотная технология, дрон-рейсинг постоянно меняющийся вид спорта. По состоянию на 2020 год в соответствии с Drone Pilots Federation основными правилами являются:

  • Гоночные классы: 3S (больше подходит для начинающих гонщиков), 4S (для более опытных гонщиков) и открытого класса (для всех типов БЛА).
  • Для гоночных дронов классов 3S и 4S – расстояние между моторами по диагонали может быть не более 305мм. Для открытого класса ограничений нет.
  • Несущие винты: для классов 3S и 4S могут быть не более 15см. Двигатели электрические. Для открытого класса никаких ограничений нет.
  • Питание: для 3S – 3-баночное LiPo. Для 4S – 4 баночная LiPo. Для открытого класса ограничений нет.
  • Вес дрона: для всех классов не более 800 грамм.

Подробно о правилах можно узнать здесь.

Основы

Для тех кто не знает, дрон-рейсинг заключается в следующем: участники соревнований надевают FPV очки, на которые транслируется видеопоток в режиме реального времени с камеры дрона управляемого посредством аппаратуры управления.

*Пример FPV дрон трека.

Drl racerx

Первое место нашего рейтинга принадлежит самому быстрому гоночному квадрокоптеру в мире DRL RacerX, спроектированному и построенному командой инженеров во главе с директором Drone Racing League Райаном Гури. Напомним, что ранее мы писали о его младшем брате Racer 3.

Испытания нового гоночного дрона состоялись 13 июля 2020 года в Нью-Йорке. Среди приглашенных присутствовал полномочный представитель компании Guinness World Records, который и зафиксировал официальный мировой рекорд скорости для электрических квадрокоптеров с дистанционным управлением.

DRL RacerX представляет собой квадрокоптер с карбоновой рамой правильной крестообразной формы, моторами Tiger Motor F80 2200 KV и пропеллерами 5045. Максимальная скорость вращения двигателей достигает 46 тыс. оборотов в минуту. Питается воздушный гонщик от двух батарей LiPo 6S 1300 мАч 95C. Весит летательный аппарат 800 г.

Teal sports racer

Эта модель быстрого гоночного дрона выпускается серийно. С максимальной скоростью в 136 км/ч Teal Sports Racer занимает в нашем рейтинге четвертое место. Мощные бесколлекторные моторы Lumenier MX2206-9 обеспечивают пятидюймовым трехлопастным воздушным винтам этого квадрокоптера скорость вращения 2450 KV.

Электродвигатели питаются от батареи LiPo емкостью 1800 мАч. АКБ имеет выходное напряжение 15,2 В и обладает токоотдачей 45C. Размер квадрокоптера по диагонали составляет 260 мм, весит Sports Racer 730 г. Отношение тяги к весу не слишком велико и составляет 4,8 к 1.

Дрон доступен исключительно для пользователей, проживающих в США и Канаде. Заказать это изделие можно на сайте компании Teal Drones Inc. Стоимость полного набора составляет 1299 американских долларов.

Varavon pathfinder-s

В середине прошлого года американо-корейская компания Varavon Inc вышла на рынок с мультикоптером Varavon Pathfinder-S, способным разгоняться до 200 км/ч. Помимо высоких скоростных характеристик, данная модель демонстрирует свою полную водонепроницаемость.

Корпус этой машины представляет собой карбоновый монокок, выполненный в виде буквы Y и имеющий размеры 260x299x100 мм. Весит летательный аппарат 600 г (без АКБ). На концах его трех лучей попарно установлены шесть бесколлекторных электродвигателей 2300 KV, оснащенных трехлопастными пропеллерами 6045.

Walkera furious 320

К сожалению, этот очень популярный гоночный серийный квадрокоптер с максимальной скоростью в 120 километров в час оказался в нашем рейтинге только пятым. Подробный обзор на дрон можете почитать здесь. Основной технической изюминкой данного коптера является особое устройство лучей, способных в автоматическом режиме изменять угол атаки несущих винтов.

Без АКБ этот дрон весит 810 г, а его размеры составляют 328х254х118 мм. Дрон комплектуется бесколлекторными моторами 1700 KV и двухлопастными воздушными винтами. Источником энергии служит четырехбаночный LiPo аккумулятор емкостью 2600 мАч. Полеты от первого лица поддерживаются Full HD камерой. На сегодняшний день RTF комплект этого квадрокоптера можно приобрести за US $560.

Смотрите про коптеры:  Десять роботов из прошлых веков

Аккумулятор

Наш сайт посвятил Li-Po аккумуляторам отдельную статью, здесь же мы остановимся на отдельных деталях, присущих бортовым АКБ гоночных моделей.

Мы уже отмечали, что на спортивные квадрокоптеры чаще всего ставятся четырехбаночные Li-Po батареи. Они имеют значительное выходное напряжение (14,8 В), которое позволяет варьировать скорость вращения моторов в очень широких пределах.

Емкость батареи должна быть рассчитана на 5-6 минут интенсивного использования. Именно за такое время преодолевается стандартная воздушная трасса. Для ее прохождения обычно хватает АКБ емкостью 1300-1800 мАч. Ставить более мощный аккумулятор не имеет смысла, так как он увеличит взлетный вес и ухудшит летные характеристики вашего гонщика.

Популярные производители:

  • Turnigy;
  • Tattu;
  • Dinogy;
  • Onbo.

Огромный выбор аккумуляторов здесь.

Аппаратура управления

Передатчики, которые применяются при работе со спортивными дронами ничем не отличаются от стандартных. Для управления достаточно 4-х радиоканалов, работающих в частотном диапазоне 2,7 ГГц, но многие ПДУ имеют их 6 и более. Дополнительные возможности используются для переключения режимов полета или запуска определенных функций.

Если аппарат собирается пилотом, то его автору необходимо помнить о совместимости параметров радиопередатчика и бортового ресивера. Пульты выпускаются под разными брендами, лучшими из которых эксперты признают FrSKY , Futaba, Spektrum и некоторые другие.

Спортивный квадрокоптер очень часто применяется с очками виртуальной реальности. Именно этот вариант визуализации способен максимально остро отразить все перипетии воздушных состязаний. Основным требованием к подобной видеоаппаратуре является ее многоканальность и устойчивость к помехам.

Рынок предлагает большой выбор FPV гарнитур, очков и шлемов. Все они относятся к разным ценовым категориям и отличаются не только формой, но и набором характеристик и опций. Одной из последних разработок такого плана являются очки виртуальной реальности DJI Goggles и DJI Goggles Racing Edition.

Видеосистема

Воздушные гонки невозможны без хорошей курсовой камеры с большими углами обзора и многоканального FPV трансмиттера.

Многоканальность необходима для одновременной работы нескольких пилотов, а мощности бортового передатчика должно хватать для достойной трансляции живого видео на расстояние в несколько сот метров.

В FPV камерах применяются два основных типа датчиков изображения – CCD и CMOS. Матрицы CCD менее подвержены эффекту желе и лучше работают в условиях низкой освещенности. Датчики CMOS обеспечивают более высокое разрешение и частоту кадров, лучше передают цвета и потребляют меньше электрической энергии.

Видеокамера для дрон рейсинга просто обязана иметь широкий динамический диапазон, так как различные участки гоночной трассы зачастую имеют разную степень освещенности. Немаловажен и угол обзора объектива (FOV). Среди гонщиков популярны камеры со средним параметром FOV (120-140 градусов).

Они позволяют пилоту охватить глазом сравнительно большое пространство, но еще не создают ярко выраженного эффекта «рыбьего глаза». Что касается разрешения, то своеобразным стандартом для аналоговых камер является показатель 600 или 800 TVL (телевизионных линий), а для цифровых – 720p/1080p.

При оценке качества видеоаппаратуры решающим фактором может стать частота кадров и величина задержки, которая вносится в процесс трансляции живого видео. При недостаточной частоте кадров быстрые маневры просто смажут изображение, а большой временной лаг приведет к аварии.

Современный гоночный квадрокоптер с камерой может легко разогнаться до 120 км/ч и более. На таких скоростях недопустимо получать картинку со значительным временным лагом. Именно поэтому современная видеоаппаратура вносит задержку всего в 10-20 мс и способна снимать с частотой в 60 fps и более.

Смотрите про коптеры:  Простой ВЧ-передатчик (27 МГц)

Лучшие отзывы получают FPV камеры Eagle 2 и OWL Plus 2 от RunCam, В Сети появились изображения очередного перспективного квадрокоптера DJI. Однако в этот раз речь не о стандартной потребительской модели, а о том, что многие называют «гоночным дроном» – маленькой, шустрой и юркой модели с четырьмя пропеллерами и камерой FPV. Обозначение Combo говорит о том, что в комплекте с таким квадрокоптером будет FPV-система из пульта управления и очков.Если стандартный FPV-дрон выглядит как самоделка, то в устройстве DJI все очень красиво и ладно. Но тут встают вопросы прочности конструкции, наличия запасных частей и возможности ремонта. Если не полноценного ремонта, то хотя бы простой замены аккумулятора и 5-дюймовых пропеллеров.Как пишет источник, задержка видеосигнала FPV-системы составляет 28 мс, дальность передачи видеосигнала – до 4 км. На очки передается изображение разрешением 720P с частотой 120 к/с, а камера позволяет записывать видео Full HD с частотой 60 к/с (хотя в розничной версии не исключается поддержка режима 4К при 60 к/с). Также сообщается о применении в устройстве аккумуляторов 6S и мощных электромоторов, благодаря которым дрон может достигать скорости в 150 км/ч, а также приемника GPS для обеспечения функции «возврат домой». Даты анонса новинки пока нет.
Как выбрать гоночный квадрокоптер
Купить готовый гоночный дрон довольно просто. Подобные модели выпускаются под брендами Walkera (Furious 320, Racer 250 и др.), MJX(Bugs 8), Realacc (GX 210) и др. Для начинающих пилотов есть микрокоптер Youbi XV-130.При выборе спортивной модели необходимо обратить внимание на следующие детали: Конструкция;Материалы;Тип моторов и размер пропеллеров;Параметры ESC;Аккумулятор;Бортовой контроллер;Характеристики видеосистемы.Описанию этих параметров мы и посвятим нашу статью.
Мероприятие
Так выглядит спортивное мероприятие на одном из нескольких гоночных дрон треков Drone Racing League:
Организации дрон-ресинга
Поскольку этот вид спорта только начинает раскрываться, существует множество гоночных организаций по всему миру. В списке самых известных: Drone Championship League (DCL)Drone Racing League (DRL)Drone Sports AssociationMultiGP
Особенности конструкции и материалы
Необходимо учитывать, что соревнования квадрокоптеров являются видом спорта, в котором аварии и повреждения материальной части неизбежны. Именно по этой причине особое внимание разработчики спортивных дронов уделяют ремонтопригодности своих машин.
Полетный контроллер
Мозгом любого беспилотника является его полётный контроллер (FC). Через FC выполняется коммутация периферийного оборудования в единую систему. Его микропроцессор ставит задачи всем остальным электронным компонентам, контролирует и синхронизирует их работу. Исходными данными для обработки являются команды оператора и показания различных бортовых систем.Выбор контроллера полета зависит от той прошивки, которую предпочитает использовать гонщик. Есть несколько популярных вариантов, каждому из которых присущи свои особенности, давно и хорошо известные воздушным экспертам. Среди них выделяются последние обновления Betaflight, Raceflight и KISS.Наиболее развитой является линейка полетных контроллеров Betaflight, построенных на базе микропроцессоров F3 и F4. Уже появляются системы, в основу которых заложены новейшие процессоры F7, но они пока считаются недостаточно проработанными. Прошивка Betaflight имеет открытый код, и каждый желающий может подогнать параметры своего дрона «под себя». Именно этим занимаются опытные пилоты, которые часами колдуют над PID-регуляторами, порогами чувствительности и другими параметрами, влияющими на поведение летательного аппарата в воздухе.
Силовая установка
Спортивные состязания предъявляют повышенные требования к моторам гоночного квадрокоптера. Винтомоторная группа должна обеспечить летательному аппарату высокую скорость, подъемную силу и маневренность. Современные дроны летают на скоростях, превышающих 120 км/ч, а соотношение тяги к взлетному весу нередко составляет 8:1 и даже 10:1. Такое соотношение обеспечивает отличные динамические характеристики, но усложняет управление.На гоночных моделях используются БК электромоторы, параметры которых зависят от размера и веса летательного аппарата. Так, на типичный гоночный квадрокоптер класса 250 с FPV ставятся моторы 2204-2208 с показателем kV в пределах 2000-2400. Параметр kV показывает изменение скорости вращения двигателя (в оборотах в минуту) при изменении питающего напряжения на 1 В.Вот список популярных моторов: Существует очень важная связь между мощностью электродвигателя и размером пропеллера. Выбор слишком большого пропеллера повысит ток потребления и быстро посадит бортовой аккумулятор. Недостаточный размер воздушных винтов не позволит реализовать все возможности электромоторов.Для гоночных моделей с диагональю 210 мм вполне подойдут пятидюймовые винты, а на дроны с размером диагонали 250 и 350 мм устанавливаются пропеллеры диаметром 6 и 7 дюймов соответственно. Гоночные винты изготавливаются из карбона и очень часто имеют лопасти типа Bullnose, которые создают дополнительный крутящий момент и повышают маневренность воздушного гонщика по рысканью.
Спорт будущего
Дрон-рейсинг (от англ. drone racing) — стремительно развивающийся высокотехнологичный вид спорта. Подразумевает соревнования посредством гоночных FPV дронов на специально оборудованных FPV треках. Первая официальная беспилотная гонка в режиме FPV состоялась осенью 2020 года в Лос-Анджелесе на поле Apollo XI RC. Шли года и всё это время этот высокотехнологичный спорт стремительно процветал. В июне 2020 года лига чемпионов (Drone Champions League — DCL), одна из крупнейших в мире профессиональных гоночных организаций, провела спортивное мероприятие «Paris Drone Festival» вдоль знаменитых елисейских полей в Париже.Его посетило более 150 000 фанатов. Другая не менее известная конкурирующая организация — Drone Racing League (DRL) проведёт в текущем году ряд мероприятий в США, Франции, Германии и Саудовской Аравии, которые будут транслироваться в более чем 90 странах по таким каналам как ESPN и Sky Sports. Победитель, который определится в финальном мероприятии в ноябре, получит не менее 100 000 долларов. И это только начало!Ожидается, что к 2020 году человек будет соревноваться с беспилотниками с ИИ.*Победитель Drone Racing League 2020-2020 года — Jordan «Jet» Temkin из США.
Существует несколько направлений, среди которых выделяются Rotorcross, Time Trial и Drag Race.
Rotorcross является наиболее популярным и зрелищным состязанием. В каждой гонке участвуют несколько дронов, которые должны пройти специальную трассу за минимальное время. Результаты каждого участника фиксируются и заносятся в сводную таблицу. Пилот с лучшими суммарными показателями объявляется победителем. Гонки проводятся в несколько этапов и на разных трассах. Так, самое известное мировое состязание Allianz World Championship Series продолжается целый год и проводится на гоночных трассах, расположенных в целом ряде стран. Условия некоторых соревнований оговаривают использование только официально утвержденной модели. Более демократичные чемпионаты ограничивают лишь некоторые технические параметры – размер летательного аппарата, мощность силовой установки, диаметр винтов и др.Соревнования Time Trial очень похожи на гонки Rotorcross, но на каждом этапе трассу проходит только один участник. Победителем объявляется пилот, показавший самое лучшее время.Drag Race является самым простым типом беспилотных гоночных состязаний. Дрон должен пройти стометровый прямолинейный отрезок за минимальное время. Машина должна обеспечить лишь высокое ускорение и максимальную скорость. Маневренность летательного аппарата не играет никакой роли.Организацией международных, национальных и региональных соревнований занимается множество лиг и сообществ, самыми известными из которых являются Drone Racing League (DRL) и MultiGP.
Заключение
Надеемся, что приведенный выше текст поможет умельцам, собирающим гоночный квадрокоптер своими руками. Стоит напомнить, что в подавляющем числе профессиональных соревнований побеждают машины, созданные с нуля, а не те, которые можно купить в магазине.

Смотрите про коптеры:  Как я потерял дрон DJI | Пикабу

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector