История квадрокоптеров. От Георгия Ботезата до наших дней. : AeroMovie

Mikrokopter и первый квадрокоптер

MikroKopter – известная компания из Германии, которая прославилась в сфере создания беспилотников на радиоуправлении. 2006 год – дата, когда в этой компании изобрели квадрокоптер в известной нам версии. 

Первый аппарат имел следующие характеристики: 

Девайс был оборудован 3 гироскопами, барометром и акселерометром. Чуть позже к нему добавили модуль GPS. Первый мультикоптер от немецкой компании стал основой всех подобных приборов для профи и любителей (например, DJI Mavic Air Onyx Black).

Бренд по сей день занимается разработкой и реализацией беспилотников. Они выпускают квадро-, гекса-, октокоптеры. Назначение – исключительно профессиональное использование: это отражается на стоимости аппаратов.

Такие устройства летают от 18 до 45 минут. Их можно поднять на максимальную высоту в 5 км. Среди изобретений от MikroKopter есть и компактные приборы, и девайсы размером XXL. В последних разработках встречаются агрегаты высотой с человека. Большие приборы используются для транспортировки грузов, выполнения научных задач, исследований.

Будущее дронов

Такие устройства, как дроны и беспилотники, входящие в категорию БПЛА, имеют большое и светлое будущее. Их использование определенно простирается за пределы уже принятых ролей. Многие крупные компании уже изучают возможности применения этой технологии в собственных уникальных целях.

Было проведено исследование, направленное на установление жизнеспособности дронов как средства доставки покупок покупателям, которое оказалось успешным и теперь они используются в этой сфере. Дроны нашли очень важную роль в сохранении дикой природы. С такими проблемами, как браконьерство, отслеживание исчезающих видов животных стало значительно легче, с применением дронов большой дальности.

Продажи квадрокоптеров и других беспилотников, в целом, росли в последнее десятилетие. Количество владельцев и единиц этого вида техники увеличились в геометрической прогрессии за последние несколько лет. С этой тенденцией, были предложения по регулированию воздушного пространства и использования беспилотников. Хотя конкретных результатов не было, ожидается, что регулирование произойдет в ближайшее время.

Это не сдерживающий фактор, а скорее ключевой момент, важный для учета при поиске различных способов использования своего дрона.

Будь то для личного или профессионального использования, рассмотрите возможность стать частью сообщества пользователей дронов. Вы хотите купить квадрокоптер и, но у вас много вопросов? Задайте их нашим консультантам в режиме онлайн.

Будущее индустрии.

История создания и развития коптеров не ограничивается развлекательными целями и узкоспециализированным применением. В Саудовской Аравии планируется запуск  автоматического беспилотного такси на базе летающего дрона. Разрабатываются модели  военных машин, используемых как для разведки, так и в боевых действиях.

Поэтому все только начинается 🙂

Если интересует история появления квадрокоптеров, то можно посмотреть еще пару статей на нашем сайте:  про историю аэрофотосъемки в России и про ее более поздний период – внедрение аэрофотосъемки в Советском Союзе.

Виды квадрокоптеров

1. TriCopter – 3 винта
2. QuadCopter – 4 винта
3. XCopter – 4 винта в X-образном положении направления полета
4. Y4Copter и Y6Copter – 3-х позиционный коптер с допорлнительными винтами, вращающимися в противоположную сторону для большей устойчивости и маневренности
5. HexaCopter и OctoCopter – 6-ти и 8-ми винтовые коптеры
6. H6Copter – 6 винтов по 3 параллельных пары
7. ButterflyCopter и TwinQuadCopter – усложненные конструкции, состоящие из двух независымых винтовых комплексов.

Также квадрокоптеры можно поделить на 3 вида по сборке:

1. Полностью готовы к запуску. Покупные устройства уже собраны и готовы к полету. Они удобны тем, что достав мультикоптер из коробки, его можно сразу использовать: он настроен, откалиброван, не смещен центр тяжести.

Устройства бывают разных ценовых категорий. Брендовые аппараты имеют высокую цену.  Такие конструкции можно смело назвать «полноценными». Использовать такие устройства уместно для видеосъемки, фото с воздуха. Дорогие брендовые модели оснащены хорошей камерой, GPS-приемником  и многим другим.

2. Нуждаются в частичной сборке. Такая конструкция практически готова к полету. Обычно это частично собранный аппарат. Иногда некоторые части нужно докупить, укомплектовать и смело пользоваться. Такой комплект обычно стоит дешевле брендового готового устройства.
3. Комплект для сборки с нуля. Такая конструкция содержит в себе лишь самые необходимые комплектующие. В комплект не входит камера, передатчик. Управление таким устройством осуществляется с земли.

За и против

Плюсы четырехвинтового мультикоптера:

•     Эксплуатация недорогая. Даже при поломке запчасти легко подобрать в магазине и заменить.
•     Полет очень стабильный.
•     Емкий аккумулятор. Хорошая батарея обеспечивает длительную работу устройства, возможность перемещать небольшие грузы и производить длительную видеосъемку.

Единственный недостаток – цена. Существуют и бюджетные модели, но качество материалов не всегда самое хорошее. К тому же на нем установлено лишь самое необходимое. Если вам нужен квадрокоптер для профессионального использования, придется выложить немалую сумму.

История

В целом вертолеты с несколькими винтами разрабатывали еще в начале вертолетостроения. Попыток создать многовинтовой вертолет было много, но первый квадрокоптер, который смог взлететь и держался в воздухе, был разработан Георгием Александровичем Ботезатом (русско-американский конструктор). Испытания конструкции проходили в 1922 году.

У первых аппаратов был один недостаток: вращение мотора передавалось сразу на 4 винта. После того как был создан автомат перекоса и хвостовой винт разработка и испытания квадрокоптеров завершились. В 1950-х годах начали проводиться новые разработки, но успехов достигнуть так и не удалось.

XXI век изменил все. Квадрокоптеры получили новую жизнь, но аппараты были созданы для беспилотного использования. Конструкция квадрокоптера отличается простотой, поэтому нередко этот аппарат используют любители для моделирования. На квадрокоптеры обычно устанавливают камеру, но она не мешает устройству работать и летать, так как располагается вдалеке от зоны работы винтов. Четырехвинтовой мультикоптер может использоваться для малозатратной киносъемки и фото с воздуха.

История квадрокоптеров

Квадрокоптеры уже активно используются и находятся вокруг нас некоторое продолжительное время. Особенно в последние несколько лет их популярность резко возросла из-за растущего применения в различных сферах. Современные инновации сыграли огромную роль в этом развитии. В начале 20-го века были разработан и созданы первые концепты вертолетов с четырьмя винтами.

Однако они были такими маневренными, как современные квадрокоптеры. Они только преодолевали короткие расстояния и были настоящими вертолетами. Ими нельзя было управлять дистанционно. Они также были очень неэффективными и рудиментарными. Ранние беспилотные летательные аппараты были усовершенствованием этих вертолетов, но их применение было ограничено военными.

Квадрокоптер 1956 года

Коптер 1956 года

Купить квадрокоптер

Если вы ищите, где купить квадрокоптер, то вы, обнаружите, что на рынке сегодня представлено множество брендов и моделей. Их цены широко варьируются в зависимости от производителя и технических характеристик. Мы сгруппировали несколько самых популярных категорий, которые посещают в нашем интернет-магазине:

При покупке хорошего квадрокоптера лучше всего искать тот, который имеет функции и характеристики, которые вам больше всего подходят. Количество роторов, например, их параметры, аккумуляторные батареи, камеры и варианты хранения и перевозки. Контроллер, зарядное устройство и другие аксессуары тоже очень важны, и небольшое исследование позволит вам принять правильное решение. У вас есть большой выбор лучших квадрокоптеров и дронов для покупки здесь, на этом сайте.

Летающие машины: будет ли будущее похоже на «back to the future 2»?

Летающий “автомобиль” для армии сша.

Еще одним удачным изобретением можно считать модель VZ-7, разработанный фирмой Сurtiss-Wright,В1958 году в ходе испытательных полетов он заявил о себе как стабильно работающий и хорошо управляемый, но американская армия не приняла его к эксплуатации из-за слишком маленького количества функциональных опций.

https://www.youtube.com/watch?v=EfrCLkKuq8Y

 На данном этапе все работы по конструированию и усовершенствованию квадрокоптеров были заморожены, и решение продолжить развитие этой темы возникло спустя половину века, только в новом тысячелетии.

Спустя пятьдесят лет с момента пробных полетов первых квадролетов, интерес к этой теме возобновился, поскольку появились благоприятные для этого условия:

• появились прочные и легкие полимерные материалы, позволяющие значительно снизить вес аппарата

• развитие микроэлектроники помогло устройству управления аппаратов с винтами стать более удобным и стабильным.

Первые прототипы квадрокоптеров

Прежде чем углубляться в историю этих аппаратов, необходимо разобраться в их специфике.

Под квадрокоптером понимается вертолет, имеющий четыре несущих винта, разнесенных с помощью балок относительно центра корпуса.

Каждый из них оснащен собственным двигателем, а работа всех приводов контролируется микропроцессорной системой и тремя гироскопами, обеспечивающими стабильное положение аппарата в воздухе.

В зависимости от модели конструкция квадрокоптера может также включать акселерометр, датчик давления, сонар и GPS-приемник. Чтобы исключить поворот аппарата в воздухе, одна половина винтов вращается по часовой стрелке, а вторая – против, тем самым компенсируя крутящий момент.

История создания квадрокоптеров началась еще на заре вертолетостроения, а именно в 1920-х годах. Тогда независимо друг от друга над подобной идеей работали американский конструктор российского происхождения Георгий Ботезат и французский инженер Этьен Эмишен – каждый из них придумал пилотируемый аппарат с четырьмя разнесенными винтами, которые приводились в действие одним двигателем через сложную систему трансмиссии.

Во время испытаний их вертолеты смогли подняться на небольшую высоту (от 5 до 15 м) и пролететь определенное расстояние (модель Эмишена преодолела 1100 м),

однако дальше тестовых полетов дело не пошло

. На то имелось 3 причины:

• слишком сложная трансмиссия, передающая крутящий момент с одного двигателя на все роторы, была крайне ненадежной и постоянно выходила из строя;
• для поперечного и курсового управления модель Омишена использовала целых 8 пропеллеров, а аппарат Ботезата мог двигаться только с попутным ветром;
• аппараты не имели системы стабилизации в воздухе, из-за чего были крайне неустойчивым в полете, особенно в ветреную погоду.

Хотя хронологически первым квадрокоптер придумал именно Этьен Эмишен, его аппарат нельзя считать полноценным прототипом современных моделей.

Последующее

изобретение автомата перекоса и рулевого винта дало зеленый свет вертолетам классической и соосной схемы, и о четырехвинтовых на время забыли

. Лишь в 1950-х годах интерес к ним стал возрождаться, некоторые компании разработали опытные образцы подобных машин.

Более совершенный квадрокоптер изобрел тот же Георгий Ботезат в 1956 году – новый вариант его машины уже управлялся с помощью несущих винтов. В качестве весьма успешного примера можно также привести пилотируемый аппарат VZ-7 компании Curtiss-Wright, который в 1958 году прошел летные испытания, показал хорошую стабильность и управляемость, но был отвергнут Армией США из-за недостаточных эксплуатационных характеристик.

Параллельно развивалась технология создания беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), управляемых дистанционно или в автономном режиме.

Особенно это было востребовано военными, которые заинтересовались подобными машинами еще в Первую Мировую войну.

Сложно сказать, кто изобрел первый дрон, так как подобные разработки проводились во всех развитых странах того времени, но одним из самых ранних аппаратов этого типа в мелкосерийное производство поступил немецкий беспилотный бомбардировщик Fliegermaus, способный нести бомбовую нагрузку и управляемый по радио.

Если быть совсем точным, то первые военные беспилотники были изобретены еще раньше – в 1849 году австрийская армия использовала воздушные шары с автоматически сбрасываемыми фугасами для бомбардировки Венеции.

В межвоенный период и

во Вторую мировую войну бурное развитие получили самолеты-снаряды

(в частности, немецкий Фау-1), являющиеся прототипами современных крылатых ракет, а также переоборудованные из обычных моделей беспилотники-разведчики и бомбардировщики.

Однако из-за несовершенства технологии (прежде всего контрольного оборудования) все эти и последующие системы были спроектированы в виде самолетов, ракет или вертолетов обычной схемы. Их боевое применение хоть и не было абсолютно удачным, однако поспособствовало тому, что история развития дронов продолжилась дальше.

Первый dji phantom в 2023

Реальное использование квадрокоптеров началось только в 21 веке. Современные дроны способны летать на большие расстояния. Они стали действительно беспилотными транспортными средствами. Технологии и инновации помогли им во всех размерах. Из-за этого их использование значительно расширилось, и сегодня беспилотники используются для самых разных задач.

В них применяются глобальные системы позиционирования и камеры. Благодаря этому многие ограничения были преодолены, а возможности современных беспилотников не имеют себе равных.

Первый мультироторный вертолет в 1920 году

Появление современных квадрокоптеров

По прошествии полувека с тестовых испытаний первых квадрокоптеров сложились благоприятные условия для возрождения интереса к этому виду летающей техники:

• во-первых, достижения в области материаловедения позволили создать прочные и легкие полимеры, которые существенно уменьшают вес аппарата;
• во-вторых, прогресс микроэлектроники (а именно появление микропроцессоров) обеспечило базу для более простого и стабильного управления винтокрылыми машинами.

В своем современном виде первые в мире квадрокоптеры появились в 2006 году с выпуском моделей от немецкой компании MikroKopter.

Они уже имели бортовой микроконтроллер, 3 гироскопа, барометр и акселерометр, отличались достаточной стабильностью в полете.

Чуть позже их дополнили GPS-модулем для фиксации позиции. Квадрокоптер на радиоуправлении от MikroKopter изначально был предназначен для профессионального использования и имел высокую стоимость, однако открытый исходный код привел к появлению на рынке его дешевых клонов, что негативно отразилось на продажах компании.

В дальнейшем рынок четырехвинтовых дронов пошел по двум направлениям:

• создание полностью готовых к использованию устройств различного класса, от бюджетных игрушек до профессиональных платформ для видеосъемки, спасательных, полицейских, природоохранных и других операций;
• разработка микроконтроллеров и программного обеспечения к ним, которые можно адаптировать к самодельным или купленным аппаратам.

По первому пути пошли такие ныне известные компании, как Gaui, DJI, XAircraft и другие производители. Как правило, в их продукцию входит сам аппарат, собственная линейка микроконтроллеров и программного обеспечения к ним. Во втором направлении особо отметились такие компании, как MultiWii, KaptainKuk, ArduCopter.

Благодаря финансовой доступности и простоте этих компонентов сегодня весьма развито любительское моделирование дронов.

Еще одной

важной технологией, благодаря которой квадрокоптеры появились на широком рынке, явилась система стабилизированной подвески

, позволяющая монтировать на аппарат фото- или видеокамеру или иную аппаратуру.

Установленные в ней сервоприводы и датчики позволяют компенсировать колебания и развороты дрона по соответствующим осям, обеспечивая подсоединенному оборудованию оставаться в практически неподвижном положении. Это существенно улучшило качество съемки с квадрокоптеров, и именно благодаря этой технологии они сегодня широко используются в рекламе, кинопроизводстве, военном деле и т. д.

Очевидно, что история дронов не остановится на стадии развлечения и узкоспециализированного применения.

В Саудовской Аравии уже готовятся в ближайшие годы запустить автоматическое беспилотное такси на базе квадрокоптера

, появляются разработки полноценных боевых машин, способных выполнять не только разведывательные функции, но и участвовать непосредственно в военных действиях.

Совершенствование этих аппаратов идет сегодня по пути увеличения длительности работы в автономном режиме, расширения функционала, внедрения систем искусственного интеллекта. Оправдают ли квадрокоптеры себя в будущем – покажет время, но уже сегодня они предоставляют широкие возможности в самых различных областях.

Применение квадрокоптеров

Среди многих областей, в которых квадрокоптеры стали действительно неотъемлемой частью — это аэрофотосъемка и аэровидеосъемка. Не так давно вертолеты были основным, а скорее даже единственным средством для этого. Хотя они все еще существуют, их применение было ограничено специализированной профессиональной практикой, в то время как квадрокоптеры теперь служат массам.

Успешное добавление новшеств в эти устройства, позволили оснащать их высококачественными и даже профессиональными камерами.

Сами камеры теперь маленькие и достаточно компактные, чтобы их можно было легко прикрепить к различным моделям квадрокоптеров. Вы даже можете найти различные камеры для дронов, которые полностью водонепроницаемы!

Это сильно повлияло на саму сферу фото и видеосъемки. Мобильность и маневренность этих устройств делают их очень удобными для множества других дополнительных действий. Например, способные летать как в помещении, так и на улице, их используют для наблюдения за территориями и объектами, в том числе и в шпионских целях. В дополнение к этому они нашли свое призвание в разведке и стратегиях военных.

Дроны и квадрокоптеры применяются в министерствах по чрезвычайным ситуациям по всему миру. Они эффективны для управления операциями в случае бедствий или для спасения людей. В результате многих стихийных бедствий люди оказываются в недоступных местах.

Принцип работы квадрокоптера

Четырехвинтовое устройство оборудовано 4 винтами постоянного шага. Такой мультикоптер отличается от одно- и двухвинтового тем, что автомата перекоса у него нет. У каждого пропеллера есть свой двигатель, приводящий устройство в движение.

Всего у четырехвинтового мультикоптера 4 двигателя, каждый из которых имеет собственное зарядное устройство (аккумулятор). 2 винта осуществляют вращение против часовой стрелки, 2 пропеллера – в обратном направлении. Благодаря такой работе основных винтов, мультикоптер не нуждается в хвостовом винте.

Маневрирование квадрокоптера осуществляется путем регулирования скорости пропеллеров и происходит таким образом:

•     подъем устройства происходит путем ускорения всех четырех винтов;
•     движение конструкции в сторону происходит, когда с одной стороны увеличивается скорость вращения пропеллеров, а с другой замедляется;
•     поворот устройства — вращающиеся против часовой стрелки пропеллеры ускоряются, а те, что движутся по часовой стрелке, замедляются.

Устройство квадрокоптера

В квадрокоптере 4 винта, каждый из которых работает от собственного двигателя. Все винты работают целостно. Контролировать работу устройства получается благодаря микропроцессорной системе. Команды радиоуправления передаются на устройство и системой переводятся в команды каждому двигателю.

В некоторых случаях на аппарат могут быть установлены акселерометр (позволяет зафиксировать устройство в горизонтальном положении) и бародатчик (помогает установить аппарат на нужной высоте). Для удержания небольшой высоты и посадки в автоматическом режиме, может использоваться сонар.

Он помогает облетать препятствия. На четырехвинтовой мультикоптер устанавливают приемник GPS. Он позволяет заранее записать с компьютера маршрут, по которому устройство будет лететь. Если связь с управляющим будет потеряна GPS-приемник помогает вернуть квадрокоптер к месту старта.

В зависимости от расположения двигателей, устройства делятся на 2 вида:

•     Крестообразный. У мультикоптеров этого вида двигатели размещены так: по одному двигателю спереди, сзади и по бокам.
•     В виде буквы «Х». В таких устройствах 2 пропеллера находится спереди, 2 сзади. Вместе они напоминают букву «Х».