Квадрокоптер. История, принцип работы

Что такое квадрокоптер, как выглядит и для чего предназначен

Квадрокоптер — это сравнительно небольшой летательный аппарат, управляемый оператором с земли при помощи пульта или мобильного устройства. Внешне дрон больше всего напоминает миниатюрный вертолет, поскольку тоже обладает продолговатым корпусом, пропеллерами и посадочными полозьями. Однако винтов у коптера чаще всего сразу несколько — от четырех до двенадцати штук.

При очень разных фото предназначение у квадрокоптеров в основном универсальное. Прежде всего, их можно использовать в качестве интересной и увлекательной игрушки, для этого подходят любые модели. Пилотировать коптер, задавать ему направление полета и даже делать виражи в воздухе нравится и детям, и взрослым. Некоторые дроны подходят для гонок.

Наибольший интерес представляют квадрокоптеры со встроенной или внешней камерой. Они позволяют делать снимки и записывать видео с высоты. Их применяют профессиональные фотографы и любители, а дорогие модели используют в промышленности для подробного осмотра строений и крупных объектов.

Что такое и зачем он нужен?

Квадрокоптер – англоязычный термин, дословно переводимый на русский, как «четырехвинтовой вертолет». Но что это означает на практике? По сути, это беспилотник (летательный аппарат на ДПУ), оснащенный четырьмя винтовыми пропеллерами. Управление осуществляется посредством специального RC-пульта с земли.

На большинстве современных моделей дронов установлены миниатюрные видеокамеры, обеспечивающие возможности съемки в фото- и видеоформате с воздуха.

Как только первые квадрики появились на прилавках магазинов беспилотной техники на радиоуправлении, их цена едва ли могла привлечь обывателя. Но со временем стоимость таких гаджетов продолжала стремительно падать (собственно, она продолжает падать со времен своего появления до сих пор, а ценовой диапазон – расширяться до бесконечных пределов). Сегодня они доступны многим людям со средним достатком.

Появились и квады с камерой, которые стали настоящим бумом среди широких масс любителей БПЛА. Таким образом, сфера их применения существенно развернулась по всем фронтам, привлекая внимания людей всех возрастов, от школьников и дошколят, до людей пенсионного возраста, любителей и профи в сфере беспилотных полетов, любителей спортивных состязаний на мультикоптерах, журналистов, блогеров, репортеров и даже представителей военно-разведывательных структур.

Современные технологии дроностроения шагнули далеко вперед в последние годы. Но в большинстве случаев на вопрос о том, что такое коптер и каково его предназначение, люди склонны отвечать – это гаджет для развлечения и захватывающих любительских съемок с высоты.

Аккумуляторы

При выборе аккумулятора квадрокоптера нужно учитывать его вес и отдачу. Но, как правило, чем меньше вес тем меньше ёмкость. И наоборот. Поэтому нужно найти компромисс. Сначала нужно определить токоотдачу, а после уже выбирать вес, чтоб не получилось так что квадрокоптер не сможет подняться.

Большим успехом пользуются литий-полимерные (LiPo) аккумуляторы. Отличаются они низким уровнем саморазрядки, возможностью пользования в большом диапазоне температур и стабильным разряжением.

Среди любителей и профессионалов многороторных систем наиболее распространены литий-полимерные аккумуляторы, как основные источники питания бортовой электроники и моторов. Их различают по емкости, напряжению и максимальной токоотдаче. Емкость, как обычно, измеряется в ампер-часах или миллиампер-часах.

Напряжение измеряется в количестве «банок» аккумулятора. Одна «банка» — в среднем 3.7 вольт. Полностью заряженая «банка» — 4.2 вольта. Наиболее распространеты аккумуляторы с количеством банок от трех до шести. Максимальная токоотдача измеряется в амперах, а маркируется, например вот так: 25C. C — емкость аккумулятора, 25 — множитель.

Каждая банка является отдельным аккумулятором. Все они спаяны последовательно. Для того чтобы равномерно заряжать все банки предусматривается баллансировочный разъем с доступом к каждой банке отдельно, и использутся специальные зарядные устройства.

Важный элемент коптера – его аккумулятор. От его емкости (выражается в миллиампер часах) зависит, как высоко сможет подняться летательный аппарат, как долго и как далеко он сможет лететь. Миниатюрные модели держатся в воздухе не более 3-5 минут. Более продвинутые от 8 до 15. Абсолютного максимума достигает емкость у тех моделей, которые могут поднять в воздух 3-х или 4-баночный аккумулятор. Их полет продлится до 20 минут и более. При этом устройство также может питать камеру, подключенную к нему и не имеющую собственного аккумулятора.

Виды квадрокоптеров

Летающие дроны можно разделить на несколько категорий:

1. Дроны без камеры. Характеристики у квадрокоптеров бюджетного сегмента невысокие, модели поддерживают малую дальность полета и способны оставаться в воздухе около десяти минут. Проводить съемку с их помощью нельзя, но можно просто получать удовольствие от пилотирования и выполнять маневрирование.
   

   

2. Коптеры с камерой. Стоят такие модели дороже, зато предоставляют возможность снимать видео и фото в процессе полета.
   

   

3. Для новичков. Недорогие, но очень прочные модели способны переживать многократные падения. Оснащаются коллекторными двигателями, дальность полета составляет около 100 м, часто есть встроенный акробатический режим.
   

   

4. Для любителей. Такие модели поддерживают съемку с разрешением не менее 720р и стабилизацию, способны удаляться на 1 км от оператора и удерживаются в полете до 25 минут. Обычно способны развивать скорость до 70 км в час.
   

   

5. Для профессионалов. Самые функциональные дроны поддерживают спутниковую навигацию, ведут съемку в формате 4К. Изображение передают на смартфон с расстояния в несколько километров или записывают на карту памяти. Оснащены многочисленными датчиками, в том числе для отслеживания препятствий, стоят довольно дорого.
   

   

6. Гоночные. Такие модели предназначены в первую очередь для маневрирования. Видео об устройстве квадрокоптеров гоночного типа показывают, что камера в них может быть довольно скромной, а вот скорость дроны развивают вплоть до 120 км в час. Удаляются обычно на 1 км от владельца, многие модели поддерживают управление через видео-очки.
   

   

При выборе летающего дрона следует учитывать, для каких именно целей он нужен — для съемки или акробатических трюков.

Виды квадрокоптеров: классификация по размерам

Одним из основных критериев выбора коптера считаются его габариты. Одним пользователям нравятся маленькие квадрокоптеры. Он просты в управлении (обучение обращению с квадрокоптером редко длится более получаса), занимают мало места, а их приобретение обычно обходится достаточно дешево.

Большим плюсом является отсутствие сложностей в организационном плане. Например, покупателям не нужно думать, как зарегистрировать квадрокоптер. Можно просто купить и наслаждаться его функционалом на частной территории. Самые большие (профессиональные) аппараты необходимо регистрировать. Зато они открывают обширные возможности – как в плане функционала, так и в плане удобства эксплуатации.

Классификация квадрокоптеров по габаритам выглядит следующим образом:

• Мини. Небольшое устройство со скромным радиусом действия. Обычно используется как игрушка – в помещении или во дворе. К достоинствам аппарата можно отнести высокую маневренность, к недостаткам – невозможность полноценного использования при сильных порывах ветра.
• Маленький. Такой коптер быстр и удобен в управлении, благодаря чему его используют не только для баловства или съемки ландшафта, но и для любительских гонок на любой местности – как на равнинах, так и в лесу.
• Средний. Характеризуется оптимальным сочетанием маневренности и грузоподъемности. Плюсом является устойчивость к порывам ветра. Используется как для продолжительной съемки, так и для проведения гонок на высоких скоростях.
• Тяжелый. Имеет тяжелый массивный корпус, за счет чего считается самым надежным решением, но значительно уступает более мелким моделям в маневренности. Такой аппарат можно применять для съемок в неблагоприятных условиях и для кратковременных перевозок небольших грузов.

Для начинающих «летчиков», еще не знающих, как настроить квадрокоптер, больше подойдут маленькие модели. Опытным пользователям однозначно понравятся более тяжелые аппараты. Слишком уж много возможностей они открывают перед профессиональными «пилотами».

Возможные области применения квадрокоптеров

Уже сейчас коптеры используют для доставки легкого, но ценного груза в труднодоступные регионы. Речь о транспортировке вакцины в страны Африки, о пересылке еды в горные поселения и, конечно же, о доставке продуктов в изолированные зоны. Все эти действия продиктованы необходимостью, но в будущем подход может измениться, причем известные логистические организации уже заявили о намерении приобретать и настраивать квадрокоптеры ради доставки обычной почты и мелких посылок.

Прогнозируется и использование квадрокоптеров в развлекательной индустрии. К примеру, не так давно «Диснейленд» подал запрос на патентование идеи демонстрации видеоизображений прямо в воздухе. Это нововведение предназначено, прежде всего, для показа рекламы и мультфильмов. Хотя владельцы парка развлечений видят и другие пути применения технологии.

Некоторые люди и вовсе призывают применять мини квадрокоптеры с камерой для организации слежки за выявленными и потенциальными преступниками. Однако такое решение противоречит правам человека, а потому вряд ли будет использовано в будущем. По крайней мере, официально.

Некоторые компании, занимающиеся разработкой квадрокоптеров, ставят целью создание аппаратов, подходящих для транспортировки небольших групп людей. Главными сложностями реализации такого решения является достижение необходимых показателей грузоподъемности (до 300-400 кг) и обеспечение достаточного количества времени полета коптера. При этом желательно обеспечить удобство и рентабельность подобной транспортировки.

Также в обществе периодически мелькают опасения касательно использования квадрокоптеров в качестве оружия. Быстрые и незаметные летательные аппараты в умелых руках способны доставить довольно много неприятностей, а оттого вероятность возникновения подобного сценария и кажется достаточно высокой.

Двигатели квадрокоптера

Ввиду того что основная нагрузка приходится на двигатели, они являются одним из расходных материалов, которые обычно стоят на втором месте по «убиваемости» после винтов (пропеллеров). Если конструкция коптера разборная, то заменить их несложно, нужно лишь найти соответствующую модель, и молиться, чтобы подобные еще были в наличии. В противном случае придется менять сразу несколько, дабы не ухудшить полетные характеристики.

Больше всего проблем возникает с механическими частями двигателей. Если они открытые, внутрь может попасть мусор, например, песок при посадке, и повредить аппарат.

К каждому двигателю (всего 4) присоединяются пропеллеры по одному сверху или снизу в зависимости от конструкции.

Для чего нужен квадрокоптер

Активное развитие и внедрение коптеров в гражданскую среду, привели к росту вариантов использования:

1. Пассажирские перевозки — так, в Дубаи, на международном саммите была продемонстрирована модель беспилотного такси Ehang 184, которое может находиться в воздухе около 30 минут за один полёт. По сути это одноместный восьми-роторный аппарат, который лишен каких-либо органов управления, т.е. фактически человек летит в этом аппарате в качестве пассажира, а не пилота. В небольшой кабине располагается кресло и планшет с сенсорным экраном, используя который вы можете указать пункт назначения. В 2023 году первый тестовый полет совершило аэро-такси Vahana компании Airbus. В феврале этого же года, сообщили о секретном аэро-такси Joby Aviation, стартап проекта уже привлек 100 млн долларов.
2. Хозяйственная деятельность — дроны берут на себя отдельные функции авиации: проведение аэросъёмки или других видов сбора данных, нужных для сельского хозяйства, контроля ситуаций на дорогах и в любых удалённых участках. С их помощью отслеживают пути миграции животных, находят затерявшиеся суда, выявляют уровень гидрометеорологической опасности, проводят обследование линий электропередач.
3. Развлекательные / спортивные шоу — такие аппараты чаще всего оснащаются несущими винтами и являются подобием вертолётов, а не самолётов. Данная конструкция наиболее рациональная, поскольку не требует наличия взлётно-посадочной полосы. Развлекательное использование БПЛА недавно расширилось воздушными гонками. Чаще всего для них используются модели самостоятельной сборки или существенно переработанные готовые. В результате они получают возможность набирать скорость выше 150 км/ч, но относятся к аппаратам с малыми габаритами. Отметим, что стартап Alauda Racing запустил на платформе Kickstarter сбор средств на первые в мире гонки на пилотируемых мультикоптерах, которые планируются в 2020 году.
4. Профессиональная или любительская фотосъемка — все современные модели оснащаются высококачественной камерой и позволяют делать восхитительные снимки там, куда человек не смог бы никогда добраться самостоятельно.
5. Грузовые перевозки — в 2023 году компания Amazon провела испытания по доставке посылок с помощью коптера и подала заявку на технологию доставки груза при помощи парашюта. В последние месяцы активно появляются новости с концептами больших грузовых беспилотников, способных перемещаться на высоких скоростях и перевозить до нескольких тонн. Как, например, модель Draco-2 компании Sabrewing Aircraft и тестовая сборка компании Boeing.

Из истории создания квадрокоптеров

Своим появлением квадрокоптер (квадрон, как называли его в первой половине XX века) обязан российскому авиаконструктору Георгию Александровичу Ботезату. Правда, профессор Петроградского университета создавал его в США, где он тогда жил и трудился. Работу ученого финансировали ВВС Соединенных Штатов.

В 1922 году появился первый квадрон, который не только поднялся над землей и оставался какое-то время в воздухе, но и поднял груз весом более четырехсот килограммов. Однако гениальное изобретение профессора Батезата оказалось преждевременным. В те годы на летательных аппаратах использовались лишь двигатели внутреннего сгорания, а потому на квадрон можно было «посадить» всего один мотор, который передавал крутящий момент всем четырем винтам посредством довольно сложной трансмиссии.

Время квадрокоптеров наступило лишь в XXI веке, когда они (мультикоптеры, дроны, беспилотники, БПЛА) стремительно вошли в нашу жизнь и стали широко применяться не только в армии или для иных государственных нужд, но и в быту. Благодаря уникальным возможностям и ценовой доступности «карманные» квадрокоптеры используются сегодня для съемки различных мероприятий, а также для «присутствия» в таких местах, куда человеку практически невозможно добраться.

Из каких элементов состоят квадрокоптеры?

Концептуально радиоуправляемый коптер состоит из двигателей, регуляторов оборотов, лопастей, рамы, полетного контроллера, батареи, радиоприемника и передатчика. На самом деле в нем гораздо больше модулей, о которых мы поговорим чуть ниже.

Полетный контроллер — это мозг вашего аппарата, именно он отвечает за поведение в полете. Как правило, полетный контроллер представляет собой плату или небольшую коробочку с микросхемой внутри.

Современные полетные контроллеры, это сложные устройства, способные обрабатывать сигналы поступающие со множества различных устройств и самостоятельно принимать решения о выборе наиболее оптимальной траектории полета, а также избегать столкновения с препятствиями. Такие контроллеры установлены на DJI Mavic Pro и DJI Spark.

Как правило полетный контроллер состоит из четырех базовых датчиков:

• Акселерометр или датчик угловых скоростей;
• Гироскоп;
• Магнитометр или компас;
• Барометр — датчик атмосферного давления, который помогает удерживать высоту.

Управление осуществляется через радиопередатчик, он же пульт управления. Большинство передатчиков работают на частоте 2,4 ГГц, это своеобразный стандарт. Команды с передатчика поступают на радиоприемник который подключен к полетному контроллеру. Полетный контроллер обрабатывает полученный радиоприемником сигнал и передает команды двигателям.

В самом общем случае управляется коптер по 4-м каналам, которые как раз и есть упомянутые нами выше тангаж (pitch), крен (roll), рыскание (yaw) и газ (Throttle). Чтобы понять, как управляется дрон читайте основы управления квадрокоптером.

Познакомьтесь также с простейшей схемой устройства современного квадрокоптера:

Как работает и летает квадрокоптер

Принцип работы квадрокоптера довольно простой. Двигатели в количестве четырех штук и более, расположенные на лучах рамы аппарата, создают при включении подъемную силу, и дрон отрывается от земли. Режимов действия у моторов предусмотрено несколько:

• одновременный запуск всех двигателей — непосредственно для взлета;
• наклон в стороны — скорость вращения левой или правой пары моторов при этом меняется;
• снижение оборотов двигателей для уменьшения подъемной силы, в таком режиме дрон идет на посадку;
• набор скорости достигается за счет изменения вращения задней или передней пары моторов.

В целом схема устройства дрона очень похожа на вертолетную. Но если большая летательная машина маневрирует за счет наклона вала лопастей, то коптер изменяет положение в пространстве благодаря разнице воздушных потоков по бокам. Для вращения на месте нужно уменьшить обороты одной из пар двигателей, в таком случае возникнет обратный момент, и вся конструкция сможет закрутиться вокруг оси.

Как работает квадрокоптер с камерой

Наибольший интерес представляют дроны со встроенной или подвесной камерой, их возможности самые широкие. По внутреннему устройству такие аппараты практически не отличаются от простейших моделей. Разница состоит в том, что в основном блоке на силовой раме предусмотрен еще и небольшой видеодатчик либо крепления для фиксации внешней фототехники.

Камеры дронов из разных ценовых категорий отличаются по возможностям. Речь идет не только о качестве изображения, но и о функционале. Например, дорогие камеры оснащаются настраиваемым фокусом, а также поворотным механизмом. Их можно направлять в разные стороны, при этом не меняя положение самого дрона в пространстве.

Бюджетные коптеры с камерой отправляют фото и видео непосредственно на мобильное устройство оператора. Более дорогие модели поддерживают карты памяти, позволяющие не только сохранять изображения, но и программировать маршрут и схему поведения дрона.

Совет! Если нужен квадрокоптер с камерой для проведения профессиональной съемки, лучше выбирать устройство с внешней фототехникой на подвесе.

Как устроен и из чего состоит квадрокоптер

Основной частью конструкции квадрокоптера является силовая рама — на ней закреплены все остальные элементы. В центре расположен корпус дрона с электронной начинкой и камерой. От середины отходят фиксированные или поворотные лучи с зафиксированными на них двигателями.

Важно! Рама дрона выполняет не только практические, но и декоративные функции. Поэтому судить по ее форме и размерам об электронной начинке коптера нельзя.

Внутри корпуса расположены электронные элементы, отвечающие непосредственно за летательные возможности. Среди них:

• литий-ионная батарея, предоставляющая дрону энергию;
• радиомодули и трансмиттеры для поддержки дистанционного управления;
• преобразователи напряжения;
• микросхемы и провода;
• датчики — гироскоп, акселерометр, сонар, GPS.

Набор сенсоров может меняться в зависимости от модели дрона и его стоимости. Большинство устройств оснащаются гироскопом, он отвечает за стабилизацию коптера в полете и его крен, позволяет удерживать высоту.

Квадрокоптеры syma

Syma – китайский производитель, занимающийся выпуском дронов различной конфигурации, в том числе квадрокоптеров. Организация делает ставку на изготовление и продажу устройств из бюджетного ценового сегмента, благодаря чему ее продукция востребована как на китайском, так и на международном рынке.

Среди достоинств квадрокоптеров Syma числятся:

• довольно низкая цена;
• стильный внешний вид;
• хорошее сочетание энергоемкости и энергопотребления;
• возможность установки профессиональной камеры (на некоторых моделях).

К сожалению, качество большинства коптеров нельзя назвать высоким. Большая часть моделей относится к категории «игрушечных» дронов. Эти изделия отлично подходят на роль первого коптера – для обучения пользования устройствами перед приобретением более дорогих и надежных аналогов.

Тем не менее, для многих людей именно цена является решающим фактором, а потому популярность упомянутой продукции уже немало лет держится на высоком уровне. Из общего перечня предлагаемой брендом продукции можно выделить квадрокоптеры Syma x21w, Syma x5uw, Syma x5c, Syma x20 и x8Pro.

Разумеется, эти три компании – не единственные производители коптеров. У них есть десятки конкурентов, постоянно работающих в двух направлениях – создании надежных летательных аппаратов и выходе на первые места в соответствующем сегменте рынка.

В результате такого подхода на рынке уже сейчас представлено немало достойных моделей. Поэтому, перед тем как изучить ассортимент магазина и определиться, какой квадрокоптер лучше купить, рекомендуем заглянуть в подготовленный топ квадрокоптеров 2020 года и оценить основные преимущества популярных моделей, разработанных на протяжении нескольких последних лет.

Квадрокоптеры dji

DJI Innovations – наиболее известный разработчик и поставщик квадрокоптеров. Компания производит любительские и профессиональные модели дронов, предназначенные для выполнения разнотипных задач – от любительских съемок до доставки негабаритной продукции и проведения разведывательных операций.

Квадрокоптеры DJI имеют много достоинств. Среди них:

• отличная управляемость в полуавтоматическом режиме;
• опция автоматического распознавания препятствий;
• автоматическое удержание целей следования;
• поддержка нескольких способов управления дронами;
• очень быстрая синхронизация со смартфонами;
• отличное качество съемки – даже на средней и высокой скорости полета.

Среди ведущих разработок компании стоит выделить квадрокоптеры DJI Mavic 2 Zoom, DJI Mavic Air Fly, DJI Phantom 4 Pro. Все модели характеризуются отличной защитой, стильным дизайном, продолжительным временем непрерывного полета (20-30 минут), наличием камер 12-20 МП.

Квадрокоптер DJI Phantom 4 Pro и вовсе считается лучшей разработкой нашего времени, причем это утверждение обосновано как рейтингами специализированных изданий, так и отзывами пользователей. Отдельного упоминания заслуживает квадрокоптер DJI Tello TLW004 – недорогой и хороший квадрокоптер с камерой 5 МП.

Квадрокоптеры xiaomi

Xiaomi – организация, занимающаяся производством популярных видов гаджетов и умных устройств для дома. В последние годы одним из приоритетных направлений деятельности компании является разработка и изготовление квадрокоптеров универсального назначения.

Квадрокоптеры Xiaomi характеризуются такими достоинствами:

• упрощенная система управления;
• полная автоматизация процесса полета (опционально);
• использование АКБ повышенной емкости;
• применение собственной технологии стабилизации изображения;
• компактность и удобство переноски большинства моделей.

Наиболее востребованной разработкой бренда считается квадрокоптер Xiaomi Mi Drone 4K. Внешне аппарат выглядит не слишком надежно, но это лишь первое впечатление. Корпус из поликарбоната и углеродного волокна прекрасно защищает электронику, а 8 степеней защиты батареи гарантируют продолжительность и эффективность ее работы.

Коммерческие системы

Про них писать не так интересно, т.к. принцип здесь простой, «заплати и лети». Первым был вышеупомянутый MicroKopter, следующей (и не очень удачной) попыткой был XAircraft, в бюджетном секторе были популярны аппараты марки Gaui (это был первый бюджетный аппарат ценой около 400$ за готовый коптер).

И наконец, самой успешной компанией является DJI, про которую не писал только ленивый, так что повторяться здесь смысла нет. Они вышли на рынок с контроллерами DJI Naza (ценой 200-400$, с возможностью удержания позиции, возврата домой), была отдельная профессиональная серия DJI Wookong (ценой около 1000$ и большей стабильностью полета). Наконец, DJI вышла на рынок устройств готовых к полету (RTF, Ready To Fly), ну про них уже все знают.

И последние видео.
Первый бюджетный квадрокоптер Gaui 330. Цена вопроса 400$, 2023 год, никаких доп.функций.
Dji Naza v2, цена вопроса те же 400$, возможность удержания позиции, возврата домой, полета любой стороной к пилоту (режим carefree).
Dji Phantom 3 — со встроенным подвесом камеры, управлением со смартфона и прочими плюшками.

На этом пока все, sorry за большое количество видео, но без них никак, иначе было бы неинтересно. Посмотрим что будет дальше, лет через 5…

Конструкция квадрокоптера

В продаже присутствует немало разнообразных моделей квадрокоптеров, различающихся эстетическими и функциональными характеристиками. При этом базовая конструкция всех моделей практически идентична и состоит из следующих элементов:

• Защитный корпус. Используется для внешней защиты основных компонентов и для повышения привлекательности беспилотника.
• Рама. Главный компонент конструкции, предназначенный для надежного крепления остальных комплектующих частей квадрокоптера.
• Блок управления. Отвечает за стабильность функционирования систем управления, координации и стабилизации в полете.
• Моторы. Бывают коллекторными и бесколлекторными. Напрямую влияют на производительность, стабильность полета и скорость квадрокоптера.
• Пропеллеры. Нужны для преобразования энергии в подъемную силу. Различаются по количеству, размерам и углам наклона лопастей.
• Аккумулятор. Элемент, от емкости которого зависит продолжительность нахождения аппарата в воздухе. Иногда питает не только квадрокоптер, но и прикрепленную камеру.

Также в некоторых моделях присутствуют крепления для дополнительных элементов. В качестве примера можно привести любой квадрокоптер со съемной камерой, размещаемой на специальных креплениях.

Области применения квадрокоптеров

Недорогие модели квадрокоптеров (например, мини квадрокоптеры с камерой) зачастую применяются ради развлечения владельцев, в том числе для проведения любительских съемок. Многие люди с детства мечтали увидеть мир с высоты птичьего полета и сейчас воплощают мечты путем эксплуатации беспилотников.

Такие владельцы квадрокоптеров ежедневно совершают своеобразные виртуальные путешествия, снимая окрестности и наслаждаясь незабываемым видом различных красот, находясь в произвольно выбранном месте.

Квадрокоптер с камерой и трансляцией на пульт ДУ позволяет делать все перечисленное практически на интуитивном уровне. К тому же управление беспилотником сложностей не вызывает, а запас энергии в аккумуляторе позволяет устройству находиться в воздухе до 10-40 минут (в зависимости от модели).

Возможны и более практичные применения квадрокоптеров:

• Борьба с преступностью. В развитых странах беспилотники используют для инспектирования мест ДТП, выслеживания преступников, контроля толпы на митингах и подобных мероприятиях.
• Изучение аварийных объектов. Коптеры удобно применять для осмотра пострадавших сооружений промышленного и другого назначения. В опасных ситуациях рисковать людьми нерационально. Оценку ущерба и анализ ситуации можно провести с помощью беспилотников.
• Помощь в сельском хозяйстве. Квадрокоптеры, оборудованные тепловизорами и специальными датчиками, применяют для контроля эффективности работы автоматизированных систем орошения и удобрения, а также для мониторинга состояния культур.
• Съемка спортивных событий. Надежный квадрокоптер с камерой и трансляцией видео на пульт или экран уже стал незаменимой вещью во время футбольных матчей. Его использование позволяет оценивать ситуацию на поле с различных ракурсов. Аналогичный подход практикуют и при съемке других спортивных дисциплин.
• Продажа и аренда недвижимости. Съемка с помощью квадрокоптера позволяет представить объект в лучшем свете, показать все преимущества ландшафта и даже дать информацию о соседях.

Также квадрокоптеры активно применяют в военном деле (в том числе для разведки и охраны объектов). Военные нередко оснащают беспилотники дорогостоящим высокоточным оборудованием, позволяющим получать детальную картинку местности в режиме реального времени. Дополнительно коптеры оборудуют системами распознавания лиц и другими приборами для идентификации личности.

Используют квадрокоптеры и в спасательных миссиях. Периодически жизнь людей и сохранность ценного имущества зависят от точности планирования операции. В таких случаях коптеры позволяют оперативно собрать нужные разведданные и организовать мероприятия с учетом всех особенностей местности.

Плата управления квадрокоптером

Одним из самых интересных компонентов, которое имеет устройство квадрокоптера, является плата управления квадрокоптером. От работы этой маленькой запчасти зависит стабильность полета, и, по сути, она является мозгом летающего аппарата. Его программируют и в результате получают систему управления, работающую под руководством оператора.

При помощи шлейфа она соединяется с каждым мотором и подает на него управляющий сигнал (запрограммированную команду). Чем большее количество сигналов сможет обрабатывать плата, тем больше трюков сможет выполнять дрон, а, значит, эффектнее будет полет.

Набор датчиков подключается именно сюда. Акселерометр, барометр и даже GPS передают ей свои показания, которые она должна обрабатывать. Здесь же формируется и обратная связь с оператором через передатчик, установленный на корпусе.

Принцип работы квадрокоптера

Элементы для дрона можно приобрести по отдельности или даже сделать собственными руками. Однако для того чтобы конструкция поднялась в воздух нужно понимать принципы, по которым построено устройство квадрокоптера. Винты, поднимающие его в воздух, управляются парными синхронными двигателями, которые могут быть коллекторными и бесколлекторными.

Расположенные по крайним противоположным точкам диагоналей пропеллеры двигаются в одном направлении (по часовой стрелке или наоборот). Два другие аналогичные элемента двигаются в противоположную сторону. За их работу отвечает блок управления (плата) и аккумулятор, питающий их.

Посредством приемника управляющая плата получает сигналы от дистанционного пульта. Пультом, в свою очередь, управляет пользователь, находящийся на удалении от аппарата. Сигнал, подаваемый от аппаратуры, дает команду управляющему блоку, и он усиливает или ослабляет работу двигателей.

В зависимости от того, сколько двигателей приостанавливают или усиливают свою деятельность, меняется характер и траектория движения дрона. Он может:

Аналогично тому, как происходит движение, также производится и наклон аппарата. Кроме того, некоторые модели могут кружиться на месте и даже выполнять т.н. флипы – перевороты вокруг оси на месте.

Радиус действия квадрокоптера

Максимальная дальность полета дрона колеблется в очень широких пределах. Самые бюджетные модели коптеров способны улетать не более чем 50-100 м от владельца. У них есть свои преимущества — такие аппараты чутко отзываются на команды с пульта, их сложно потерять.

Более дорогие дроны, обычно с ценником от 5000 рублей и выше, удаляются на расстояние до 500 м. Возможности фото- и видеосъемки у них более широкие, хотя местность для полета нужно подбирать внимательно и следить за тем, чтобы вокруг было поменьше препятствий.

Посторонние твердые объекты влияют на качество сигнала и могут осложнять процесс управления дроном. И, наконец, премиальные модели летающих аппаратов могут улетать на расстояние вплоть до 5-20 км, стоят они очень дорого, и покупают их обычно для профессиональных целей.

Рекомендации по покупке квадрокоптера

Популярность дронов сегодня растет лавинообразно. Многие люди приобретают их просто для видео-селфи, которые можно выложить в Интернет, чтобы удивить и порадовать своих подписчиков в соцсети.

Сразу предупредим: при покупке беспилотника не соблазняйтесь его слишком низкой ценой. На современном рынке много подделок, которые стоят сравнительно дешево, но ведь и небольшую сумму жалко «выбросить на ветер».

Лидерами по оптимальному соотношению цены и качества являются сегодня квадролеты китайской фирмы DJI. Выбрать можно как профессиональные дроны (скажем, DJI Phantom 4 Pro), так и более простые, но очень качественные модели (к примеру, DJI Mavic Air).

При выборе конкретной модели нужно исходить из тех задач, которые вы хотите решать с помощью БПЛА. Например, видео с беспилотника может передаваться в режиме реального времени или же записываться на флеш-память. Первый вариант, разумеется, предоставляет куда больше возможностей по видеосъемке и видеомониторингу.

Дроны различаются и по количеству каналов управления: чем их больше – тем лучше. Новичкам посоветуем обратить внимание на наличие такой полезной функции гаджета, как Headless Mode, благодаря которой не нужно задумываться, где у квадрокоптера перед, а где зад.

Предпочтительнее также выбрать БПЛА с гироскопом: этот миниатюрный датчик контролирует положение дрона во время полета, обеспечивая ему завидную устойчивость, особенно при сильном ветре. В данном случае коптер просто зависает, благодаря чему уменьшается риск сноса его в сторону и столкновения с препятствием.

И, конечно же, огромное значение для любого дрона имеют дальность полета и продолжительность нахождения в воздухе.

Рынок бытовых квадрокоптеров

Несмотря на огромное разнообразие бытовых беспилотников, их можно разделить на три основные группы:

• Квадрокоптеры для новичков. С ними легко справляются даже дети, отчего такие БПЛА нередко называют игрушками. Однако данные гаджеты хорошо подходят и для взрослых, только начинающих осваивать дроны. Эти аппараты обычно имеют микропроцессор, в обязательном порядке — 6-осевой гироскоп, а также простейший барометрический сенсор (для удержания высоты);
• Любительские мультикоптеры. Их, как правило, приобретают уже опытные специалисты, которым дроны нужны для решения конкретных задач, скажем, для съемки свадеб, организации воздушных состязаний и так далее. Такие беспилотники обычно оснащены автономными функциями полета и съемки;
• БПЛА для профессионалов. Предназначены, как нетрудно догадаться, для использования в профессиональной сфере, и управляют ими только опытные пилоты. С помощью этих устройств выполняются спасательные операции, сложная аэросъемка, мониторинг земельных угодий и многое другое. Обладая всеми основными функциями, присущими современным мультикоптерам, такие аппараты оснащены высококачественными видеокамерами, отличной электронной начинкой, емкими аккумуляторами, что обеспечивает дальность полета и качественную съемку. Правда, и стоят профессиональные беспилотники соответственно.

Сборка из комплекта

Обзаводясь соответствующим комплектом, можно значительно упростить процесс сборки своими руками ЛА.

О сбалансированности, влияющей на поведение квадрокоптера в полете, тоже не стоит беспокоиться – всеми необходимыми параметрами, в том числе запланированной скоростью и временем нахождения в полете он обладать будет.

Комплекты позволяют собирать разборные и монолитные дроны своими руками. Тут решать пилоту, какую он желает иметь конструкцию. Разборными интересуются те, кто предпочитает модели габаритные, но и одновременно легко переносимые.

Как собрать подобную конструкцию своими руками, подробно описано в прилагаемой инструкции.

Как правило, начинается все с установки на пластиковый, карбоновый или металлический экзоскелет моторов. Затем размещаются PIN-кабели, регулирующие мощность моторов. Позже крепят на корпус приемник сигналов и управляющий модуль – мозговой центр.

На завершающей стадии устанавливают светодиоды, фиксаторы, аккумуляторы.

Сборка на этом заканчивается, но начинается самое интересное – прошивка, калибровка устройства и тонкая настройка, занимающая от 30 минут до 3 часов (в зависимости от производителя входящих в комплект деталей). К этому моменту аккумулятор должен быть полностью заряженным.

Сборка квадрокоптера из подручных материалов

Хотя она и популярна среди любителей «полетать» на беспилотниках, стоит признаться, что получить полноценный коптер она не позволяет. Покупать детали придется однозначно, только брать не весь комплект, а самые необходимые: винты, двигатели, аккумулятор, управляющую плату и приемник, управляющую аппаратуру, без которой невозможно управлять устройством.

Чтобы комплектующие в воздухе не развалились, их необходимо закрепить на легком, но прочном каркасе. Для изготовления такого подойти может все: палочки от мороженного, пластиковые бутылки и крышки.

Создавая корпус, нельзя забывать об устойчивости конструкции, собранной своими руками, равновесии, полетных качествах, легкости.

Первая сборка, как правило, лишь начало. В дальнейшем она будет многократно дорабатываться.

Есть одна хитрость, помогающая избежать сложных расчетов по балансировке – нужно выбрать конкретную модель, а под нее уже заказывать из базового списка комплектующие.

Если есть возможность, стоит заказать деталей больше – на случай замены бракованных (такое бывает). В отличие от продающихся наборов, своими руками (голыми) не получится собрать квадрокоптер.

Потребуются:

• клеевой пистолет;
• отвертка;
• паяльник;
• двухсторонний скотч;
• изолента.

Когда рабочая модель будет готова, настанет время модернизации, в результате которой у квадрокоптера могут появиться светодиоды, антенна, пищалки (биперы) и др., увеличивающие функциональность.

Типы квадрокоптеров: классификация по назначению

Далее представим разделение коптеров на группы по способу использования:

• Игрушечные. Так в народе называют недорогие модели низкого качества. Обычно их покупают для ознакомления с базовым функционалом коптеров и принятия решения о целесообразности покупки более дорогих моделей беспилотников.
• Гоночные. Маленькие и средние квадрокоптеры, имеющие прекрасные показатели скорости и маневренности. Особым спросом пользуются легко управляемые модели, способные летать со скоростью больше 100 км/ч и обладающие надежной защитой от случайных столкновений.
• Съемочные. Главные достоинства таких аппаратов – высокий запас хода и качественная камера, позволяющая вести плавную съемку в процессе движения. Эти устройства обычно демонстрируют невысокую скорость, зато отлично защищены и характеризуются обширным функционалом.
• Грузовые. Предназначены для перевозки небольших грузов по любой местности. Такие аппараты характеризуются повышенной маневренностью и наличием опции распознавания препятствий на расстоянии 10-20 метров. С равной эффективностью их можно использовать как на открытой, так и на холмистой местности. После приобретения требуют обязательной регистрации.

Зная, что такое квадрокоптер и его предназначение, легко подобрать подходящую модель устройства. Если с выбором возникли сложности, то рекомендуем изучить материал о том, как выбрать квадрокоптер, и на его основе принять единственно верное решение.

Управление через радиопульт

Этот способ является основным — параметры полета задаются при помощи специального джойстика, внешне похожего на компьютерный. Посредством пульта можно регулировать обороты двигателей, уменьшать и увеличивать высоту, заставлять коптер замирать на месте или вращаться.

Управление через смартфон

Многие дроны могут пилотироваться с мобильного — на смартфон в таком случае нужно установить специальное приложение. На экране устройства появится панель управления с точно такими же кнопками, как и на обычном джойстике. Связь с коптером осуществляется через Wi-Fi, аппарат может в режиме реального времени передавать фото и видео на смартфон.

Заключение

Малые мультикоптеры, и в первую очередь квадролеты, становятся неотъемлемой частью жизни современного россиянина. Популярность их растет из года в год. По прогнозам аналитиков, объем мирового рынка этих беспилотников в 2035 году составит не менее 200 миллиардов долларов США, из которых свыше 40 миллиардов придется на долю России. К этому времени на руках наших соотечественников будет не меньше 100 тысяч БПЛА.

Если вы хотите ознакомиться с лучшими современным квадрокоптерами, рекомендуем вам посмотреть наши популярные обзоры:

1. Обзор и рейтинг ТОП 5 лучших квадрокоптеров с камерой в 2020 году.
2. Обзор и рейтинг ТОП 5 лучших квадрокоптеров с камерой в 2023 году.
3. Обзор и рейтинг ТОП 10 лучших квадрокоптеров с камерой в 2023 году.

 Ниже представлены цены на популярные квадрокоптеры (в списке только надежные и проверенные интернет-магазины с хорошими отзывами на Яндекс.Маркете):

Нажмите на ссылку выбранного вами варианта, чтобы увидеть подробные характеристики и комплектацию квадрокоптера.

 Полезное видео на тему: «Как научиться управлять квадрокоптером»