Квадрокоптер

5 Регулятор положения коптера в пространстве

Итого, регулятор ориентации коптера и регулятор высоты, работая совместно, обеспечивают «висение» коптера в определённой точке пространства в состоянии динамического равновесия. При этом, у коптера еще остается некоторый запас управляемости, который позволяет ему двигаться целенаправленно вдоль координатных осей. Но данные регуляторы несколько сложнее чем регулятор ориентации.

Во-первых, они работают в системе координат В, а в общем случае коптер вращается в пространстве (по курсу) и направления осей x и y системы В не совпадают с такими же осями в системе I. Поэтому рассогласование его позиции в системе I надо переводить в систему В и дополнительно подготавливать задание на регулятор положения по осям x и y.

Во-вторых, рассогласование в этом регуляторе может быть как небольшим, так и значительным, а обычный ПИД-регулятор, как правило, не может одинаково эффективно работать с малыми и с большими отклонениями, требуется доработка регулятора – например, переключение регулятора положения в режим поддержания постоянной скорости при каких-то условиях.

В-третьих, у классического коптера с винтами, расположенными в одной плоскости и параллельными силами тяги, направленными вверх, практически нет возможности создавать боковую силу тяги – т.е. по существу, коптер является неуправляемым по осям X и Y. В нашем варианте, когда винты довернуты еще на 3 градуса вокруг своих лучей, у них появляется небольшая сила тяги направленная в стороны, и микшированием двигателей можно создавать боковую силу тяги. Однако, она очень несущественна, почти нулевая – об этом свидетельствуют большие числа в 1 и 2 колонках матрицы ²). С точки зрения управления, это слишком большая величина. Поэтому коптеры управляются по направлениям X и Y при помощи других каналов управления – поворачиваясь вокруг осей X и Y (об этом напишем дальше).Но структурно – если делать регулятор по каналам Х и Y типовым образом, регулятор может быть выполнен аналогично регуляторам ориентации – на выходе формируется управляющее воздействие по каналу X (Y) и домножается на вектор – 1 (или 2) колонку матрицы

Один из вариантов регулятора по каналу X и Y представлены на рисунке 23 и 24.

Рисунок 23. Регулятор по каналу ХРисунок 24. Регулятор по каналу Y

Регуляторы двухрежимные, при отклонении от заданной позиции более чем на 5 метров, переключаются в режим работы «V» и поддерживают скорость по направлению на уровне REGX_OGRV (или REGY_OGRV) м/с. При этом, интегрирующая ветка регулятора отключается. При переходе в режим позиции, интегрирующая ветка включается в работу с некоторой задержкой – чтобы коптер успел подлететь к заданной точке и не набралась существенная величина на интеграторе за время «подлета».

Но, отметим еще раз – такой подход будет справедлив и оправдан при существенной управляемости коптера по горизонтальным осям, что может быть достигнуто относительно большим наклоном винтов от вертикальной оси.

Приведенные здесь регуляторы, хотя и кажутся сложными на первый взгляд, являются только лишь базовыми версиями, которые позволяют управлять коптерами. Дальнейшая разработка модели может (и должна) привести к более сложным регуляторам и к повышению качества переходных процессов.

В сумме, на выходе всех 6 каналов управления (по курсу регулятор во многом аналогичен регуляторам ориентации и для сокращения материала не приводим его здесь) мы имеем по каналу регулятора высоты некоторую «базовую» желаемую частоту вращения для каждой из 8 ВМГ, и некоторую «добавку», сформированную остальными 5-ю каналами управления.

Единственный нюанс – микшированные добавки, т.к. это не прямая добавка к частоте вращения, а добавка к квадрату частоты вращения, и для того чтобы вычислить добавку именно к частоте вращения, надо еще дополнительно проделать несложные математические вычисления, см. рисунок 25:

Рисунок 25. Суммирование каналов управления

Сложность вычисления в том, что добавка частоты вращения зависит и от нужного квадрата добавки, и от самой базовой частоты вращения – и чтобы вычислить итоговую частоту вращения как сумму базовой и добавки надо предварительно сделать еще ряд вычислений:

где квадраты скоростей – это сигналы, выходы каналов управления.

Таким образом, в зависимости от текущего уровня «базовой» частоты вращения (которая определяется в основном массой коптера и, возможно, груза и получается на выходе из регулятора высоты), определяется нужная «добавка» угловой скорости для каждой из ВМГ, суммируется с базовой частотой вращения и отправляется как задатчик на регулятор двигателя каждой из ВМГ.

Виды и характеристики гоночных квадрокоптеров

Некоторые модели квадрокоптеров способны развивать скорость до 110 км/час – используются как гоночные модели. Но основное количество аппаратов обеспечивает скоростной режим передвижения в диапазоне 20-70 км/час.

Для совершенствования управления аппаратом желательно, чтобы все модели оснащались датчиком зарядки аккумуляторной батареи. Все выпускаемые коптеры обладают дальностью полета не менее 20 м.

Для стабилизации аппаратов в воздухе применяются 2 системы:

1. Шестиосевая – обеспечивает горизонтальную ориентацию аппарата.
2. Трехосевая – имеет невысокую стоимость, но после потери ориентации стабилизация нарушается и модель падает.

При потере сигнала между квадрокоптером и оператором в зависимости от комплектации оборудованием, оснащения системой управления и контроля возможны несколько вариантов реагирования аппарата:

1. Продолжает движение по траектории и направлению полученных данных при последнем сеансе связи. В данной ситуации модель способна улететь от оператора при достаточном ресурсе энергоснабжения.
2. Падает на землю.
3. Модель на основании введенного ранее маршрута возвращается в точку старта.

Для управления квадрокоптером используется радиосигнал с частотой 2.4 ГГц или сигнал в инфракрасном диапазоне.

Для стабилизации работы контролера  применяется антивибрационная подставка позволяющая сократить негативное воздействие на электронные компоненты  управления квадрокоптера.

FPV (First Person View) – это система управления мулькоптером с помощью видеокамеры, когда принимается видеосигнал и отображается на мониторе или специальных FPV-очках оператора.

Управление с помощью  FPV позволяет:

• повысить уровень  управления аппаратом;
• увеличить дальность полетов;
• получать оперативную информацию передаваемую видеокамерой.

Используемые  FPV состоят из блоков:

• видеоприемника (VRX);
• видеопередатчика (VTX);
• дисплея;
• передающей видеокамеры.

Камера,  транслирует  сигнал с помощью приемо-передающей аппаратной части. Он проецируется на монитор или FPV-очки. Система может быть дополнительно укомплектована GPS-приемником и датчиками. Камеры обладают разрешением при использовании стандарта SECAM в диапазоне 600-1200 TVL, а PAL/NTSC –до  700 TVL и оснащаются матрицами CCD и CMOS.

Причем CCD обладает  большей чувствительностью, шириной диапазона и устойчивостью к помехам. При передаче сигнала аналоговые видеокамеры обеспечивают более низкую задержку при сопоставлении с HD камерами.

Для передачи видеосигнала используются приемники и передатчики, работающие  в диапазоне частот:

• 900 МГц;
• 1200 МГц;
• 1300 МГц;
• 2400 МГц;
• 5800 МГц.

Наиболее часто применяемые – 2.4 и 5.8 ГГц.

Видеопередатчики, устанавливаемые на мультикоптеры, имеют мощность   25 – 1000 mW.

Для передачи сигнала используются антенны:

• всенаправленная штыревая;
• клеверная  с круговой поляризацией и малым усилением;
• спиральная направленная, обладающая большим радиусом действия;

Комплектуются разъемами RP-SMA и SMA. Для видеоконтроля и управления полетом коптера используются мониторы и FPV-очки.

К мониторам предъявляются  требования:

• возможность  регулировки яркости и подсветки;
• размер экрана не менее 7 дм;
• для подсоединения кабеля необходим разъем AV входа;
• монитор должен быть рассчитан на работу от аккумуляторных батарей 3S или 2 S.

При отображении видеосигнала может быть задействована OSD-опция, которая позволяет выводить на экран монитора данные:

• GPS координаты;
• заряд батареи;
• высоту полета;
• скорость.

Блоки  FPV рассчитаны на работу от источника питания напряжением 12 В. Для подавления помех возникающих от работы монитора используется фильтр LS.

Для облегчения поиска упавшей модели устанавливается звуковая сигнализация, срабатывающая при подаче поискового импульса с пульта. Для полетов в вечернее и ночное время мультикоптеры оснащаются световой сигнализацией, позволяющей отслеживать маршрут и местонахождение аппарата.

Матчасть

Определим невязку — разницу между требуемым и реальным значением некоторой величины:

 — требуемое значение величины (угол с джойстика),

 — текущее значение величины (угол с датчика).

Зададим момент сил для угла

где

 — пропорциональная,

 — интегральная,

 — дифференциальная составляющие.

Знак минус говорит о том, что при положительных

воздействие направлено против отклонения.

В чём смысл этой формулы? Напишем уравнение динамики, положив

 — момент инерции.

Для простоты уберём интегральную составляющую (

где

Т. е. чем больше пропорциональная составляющая, тем более «резкой» будет реакция на воздействие (больше амплитуда). Чем больше дифференциальная составляющая, тем быстрее будет происходить затухание (больше декремент).

Из модели затухающих колебаний получаем выражение для коэффициента затухания:

Из возможных решений уравнения нам подходит режим, близкий к критическому (граница апериодичности,

) — нет отрицательного «перелёта» графика, переходный процесс короткий. Как видно, критический режим задается всего одним соотношением на коэффициенты ПИД-регулятора.

Интегральная составляющая устраняет статическую ошибку. Пусть невязка

Более подробный анализ уравнения ПИД-регулятора можно найти в других статьях: раз, два.

Советы которые смогут помочь защитить ваш аппарат от повреждений

• 1) избегайте резких и экстремальных полетов
• а) перемещайте стики плавно и не дёргайте их.
• б) если аппарат хорошо сбалансирован и настрое, то он потребует небольшое отклонение стиков, в отличии от “плавающих” и “кривых” аппаратов.
• 2) аппарат должен быть более менее стабильным в горизонтальной плоскости и не иметь дополнительных тримов с аппаратуры.
• а) если коптер “гуляет” в полете, вам прийдется отримировать его с аппаратуры.
• 3) будьте осторожны при подаче большого газа , так как аппарат может получить или потерять высоту (просадка батареи по мощности и нехватка газа на моторы с отключением мозгов и их перезагрузкой).
• 4) так как мультикоптеры симметричны вам очень лего дизарентироваться и потерять его в ориентации.
• а) для ручных полетов ориентация является важной частью для полетов, следите за ней
• б) во время обучения сохранайте орентацию аппарата с момента взлета и контролируйте её.
• в) рекомендуется по началу летать на растояние не более 10м но и не ближе , чем 3 м к себе.
• г) если вы отлетаете дальше чем 30 метров, то очень легко потерять ориентацию в пространстве — это может привети к аварии.
• д) если вы потеряли осевую ориентации (Yaw) во время полета, то попробуйте в режиме стабилизации лететь вперед и спользуя повоторы вокруг оси направлять его как автомобиль.
• е) это гораздо лучше, чем просто спуститься на землю не понимая орентацию, еще хуже — улететь.
• ж) отлетая часто получается , что наклоняя аппарат назад к пилоту вы видете , что он может отдаляться — это происходит из-за потери ориентации.
• з) Результат этого — аппарат улетает и разбивается.
• 5) всегда имейте режим стабилизации на аппаратуре.
• 6) порывы ветра могут сделать полет значительно труднее
• а) сильный ветер может препядствовать движению аппарата или вовсе загрутить его вокруг.
• б) чем выше вы находитесь на местносте , тем больше вероятность сильных ветров.
• в) переключение в режим Стабилизации и посадка позволит вам сохранить аппарат перед тем, как у вас появятся новые навыки пилотирования
• г) Избегайте высоких и скоростных полетов в разных режимов пока не появилась значительная увереность в пилотировании.
• д) при полете вокруг деревьев очень легко потерять визуальный контакт и ориентацию
• е) порывы ветра вокруг объектов, зданий, сооружений могут усугубить пилотирование
• ж) потеря радиосигнала тоже вероятна и может произойти в неподходящий момент.
• з) если ваш аппарат приближается к потенциальной помехе, то следует переключиться на режим стабилизации и вернуть его к себе.
• 7) Ardupilot конкретные спобобы безопасности: RTL, FailSafe , GeoFence
• а) RTL может обеспечить безопасное возращение к месту запуска, если он получит команду от вас.
• б) настройка FailSafe на радиомодуле может быть выполнена командами RTL или Auto Land , что бы сохранить аппарат и предотвратить от травм себя и окружающих.
• в) GeoFence устанвливает автоматический периметр, который заставит аппарат оставаться в безопасном месте.
• г) Не следует пологаться на выше указаные режимы для обеспечения безопасности, у вас всегда должна быть мысль о переводе аппарат в режим стабилизиции и переход в ручное управление, если что-то пойдёт не так.
• д) особенно не пологайтесь на эти режимы выполняя обучение или какие-либо другие маневры.
• е) эти режимы являюся дополнением и не являются заменой в безопасности
• 8) о первом взлете или о настройки контроллера
• а) в режиме стабилизации двигайте стик газа медленно, пока аппарат не зависнет
• б) если аппарат пытается перевернуться — опустите газ и устраните проблемму.
• в) двигатели могут быть настроены в неправильном направлении (см. схемы подключения)
• г) могут быть неправильно установлены пропеллеры
• д) если аппарат пытается крутиться вокруг своей оси или улететь в некотором направлении
• е) передатчик или настройки аппаратуры могут быть не правильными
• ж) двигатели или регуляторы могут быть настроены не правильно
• з) не правильные пропеллеры могут быть надеты не правильно на моторы

и) если аппарат не может висеть стабильно над землей на уровне 2м то стоит решить эту проблему.

• 9) при полете FPV (вид от первого лица) с видеокамерой , вы должны иметь режимы: стабилизация , simple mode и RTL
• а) убедитесь, что RTL работает правильно перед использованием FPV
• б) используйте режим стабилизации при FPV полетах
• в) Если видеосвязь FPV прервалась вы можите переключить на simple mode или RTL для возращения домой.
• 10) убедитесь, что Ваш аккумулятор закреплен надежно
• а) используйте крепление-липучки
• б) можно использовать вклеенну поддержку для батареи для лучшего держания липучки.

Сравнительная таблица лучших квадрокоптеров

Название	Основные характеристики	Цена
Ryze Tech Tello	Разрешение 720р, мощности аккумулятора хватает минут на 10 полета, управляется по WiFi, прямо со смартфона.	₽ 9 290
DJI Spark	Управляется не только радиоканалом, но и WiFi, в воздухе он может находиться лишь минут 12, с разрешением (1080p), есть поддержка управления жестами.	₽ 29 790
Hubsan X4 FPV Brushless H501S	Отсутствует стабилизатор видеосъемки, разрешение камеры – лучшее для любительских моделей (1080p), 20 минут полета дрон держится в воздухе уверенно.	₽ 14 900
Syma X15	Радиус радиоуправления (70 м), время полета (7 минут), управление осуществляется с пульта ДУ по радиоканалу, камеры у аппарата нет.	₽ 1 949
MJX Bugs 3	Заявленные 19 минут в воздухе не держится, максимум – минут 12, отсутствие камеры в комплекте.	₽ 6 288
Syma X5UW	Недолгое время полета (около 7 минут) при довольно длительной зарядке аккумулятора (около 2 часов), камера 720p.	₽ 3 100
MJX Bugs 8	Без видеокамеры разгоняется до 12,5 м/с, и держится в воздухе больше 10 минут, радиоканал позволяет ему подниматься до 300 метров.	₽ 7 514
Xiro XPLORER mini	Управляется по WiFi через фирменное приложение для Android и iOS на расстоянии до 100 м, встроенная камера пишет видео в разрешении 1920х1080 точек, а фото делает аж с разрешением 3120х4208 пикселей.	₽ 9 900
DJI Mavic 2 Pro	Оснащен отличной видеокамерой с матрицей на 20 мегапикселей и отличается хорошим временем полета — около 30 минут, камера поддерживает HDR, делает фотографии в разрешении 3648х5472 точки.	₽ 123 790
DJI Mavic Air Fly More Combo	Камера с разрешение 2160p и частотой 120 кад/сек, скорость 19 м/с, время полета около 20 мин, смонтированы ультразвуковой датчик, барометр.	₽ 79 690
DJI Mavic Air	Максимальная скорость до 19 м/с, высота полёта — до полукилометра, максимальное время в воздухе — 21 минута, скорость ввзлёта и посадки 3 и 4 м/с соответственно, 8 гигабайт встроенной памяти.	₽ 62 690

Техника полёта

Благодаря развитию электроники, возможности современных коптеров теоретически бесконечны. Однако рыночные законы всё же налагают свои ограничения, связывая те или иные опции и функции с ценой модели. Мы постарались показать – что именно могут предложить с точки зрения функциональности представленные в магазинах модели коптеров и как это отразится на их стоимости.

Быстрее, выше, дольше, дальше

Помимо размера модели и основных физических параметров её конструкции, покупатель должен обратить внимание на следующие характеристики: потолок высоты, скорость в воздухе, дальность управляемого полёта и максимальное время пилотирования.

Так, потолок высоты коптеров может достигать 1000 метров, однако, реальных задач, где это требуется немного – и среди любительских их точно нет.

Скорость полёта коптеров обычно указывается в метрах в секунду, что легко можно перевести в привычные километры в час путём умножения числа на 3,6. Скорость полёта важна для гоночных коптеров – специальных моделей, созданных для соревнований. К этому классу аппаратов относятся коптеры, способные за секунду пролетать от 25 метров (от 90 километров в час).

Разумеется, размерно такие модели могут быть только средними – малым не хватит мощности моторов, а большим – помешает масса. Стоимость гоночных коптеров начинается от 25 000 рублей. Максимальная скорость может достигать 34 метров в секунду (120 километров в час).

Время полёта коптера напрямую зависит от мощности и количества его моторов, массы, ёмкости установленных аккумуляторов. На одном заряде штатных батарей современные модели могут держаться в воздухе от 5 до 60 минут. Отметим, что «время полёта» — опция весьма «дорогая» и сильно влияет на стоимость аппарата.

Дальность пилотируемого полёта коптера напрямую зависит от радиуса действия пульта дистанционного управления или устройства, которое его заменяет. Огромную роль тут имеет канал связи – радио или технология Wi-Fi. Оба способа имеют свои достоинства, о которых нужно поговорить поподробнее.

Тонкости управления

При управлении коптером по каналу Wi-Fi в качестве пульта управления используется планшетный компьютер или смартфон, где установлена соответствующая фирменная утилита производителя летательного аппарата. Она рисует на экране элементы управления, которыми можно пользоваться с помощью сенсорного дисплея.

К достоинствам такого способа можно отнести универсальность, простоту, а также возможность передачи по каналу Wi-Fi не только команд управления, но и видеопотока – что превращает смартфон или планшет не только в пульт, но и видоискатель со связью в реальном времени.

Недостатки у Wi-Fi тоже есть. Это, в первую очередь, радиус действия, не позволяющий коптеру удаляться от пилота более, чем на 100-200 метров (это в идеальном случае! На практике – 20-70 метров). Кроме того, управлению через сенсорный экран часто не хватает точности, чувствительности и скорости реакции (особенно при управлении по картинке с камеры).

Использование специального пульта и радиоканала снимает большинство вопросов управления. Во-первых, увеличивается радиус действия – вплоть до 5-7 километров. Во-вторых, механические элементы пульта дают «живые» ощущения при управлении, улучшают скорость реакции, их чувствительность достаточна для любых маневров.

К «недостаткам» радио-пультов можно отнести их качество – точнее, колоссальную разницу в качестве худших и лучших образцов. Выбирая коптер с управлением по радиоканалу, необходимо внимательно изучить идущий в комплекте с ним пульт и выяснить – какие ещё пульты совместимы с этой моделью.

Помните, что даже к неудобному и плохому по качеству пульту можно привыкнуть – и в будущем эти навыки помешает вам работать на хорошей профессиональной модели. К важным характеристикам пультов управления относится количество обслуживаемых каналов. Каждый канал отвечает в коптере за одну функцию.

Видео и фото

Видеосъёмка (фотосъёмка) и видеонаблюдение с воздуха – одна из основных задач, ради решения которой покупают коптер.

Представленные на рынке модели делятся на четыре основные группы: аппараты без камер, со встроенной камерой, со съёмной камерой в комплекте и с механизмом крепления сторонней камеры. Первая группа в разрезе видеосъёмки нас, разумеется, не интересует – такие коптеры предназначены для развлечения, тренировок и участия в спортивных мероприятиях.

Встроенная камера обычно используется в конструкции коптеров малого размерного класса. Её разрешение обычно не превышает 5 мегапикселей, а качество фото- и видеосъёмки весьма невелико. Однако общее представление о возможностях съёмки с воздуха она даёт, а кроме того – позволяет управлять аппаратом в режиме вида от первого лица.

Встроенные камеры в средних коптерах тоже встречаются. Тут их качество выше, а разрешение может достигать 10-16 мегапикселей. Они пишут видео в Full HD, однако стабилизация изображения если и есть – то крайне слабая.

Использование внешней камеры – сторонней или идущей в комплекте – даёт съёмке с коптера сразу несколько преимуществ. Среди них: возможность тонкой настройки параметров камеры (режимы съёмки, разрешение, декодеры, чувствительность…) как отдельного устройства, более высокое качество изображения (в случае камер сторонних производителей – значительно более высокое).

К особенностям внешней камеры необходимо отнести следующие факторы. Во-первых, нужно учитывать грузоподъёмность коптера. Во-вторых, покупка коптера и камеры по отдельности заметно увеличивает общий бюджет покупки. В третьих, при установке сторонней внешней камеры нужно учитывать совместимость её крепления к креплением коптера.

За дело берётся автоматика

Помимо лётных характеристик, наличия или отсутствия камер и качества пультов управления современные коптеры отличаются друг от друга электронной «начинкой» и возможностями, зависящими от неё.

Так, сенсоры, барометр и модуль GPS обслуживают работу автопилота современных коптеров. Этот автопилот умеет удерживать аппарат на заданной высоте, безопасно сажать его на землю, возвращать коптер к точки старта в случае потери связи с пультом управления.

Кроме того, электроника коптеров позволяет прокладывать по картам маршруты полёта, кружиться вокруг наземных объектов, следовать за пользователем, ведя при этом съёмку. Некоторые коптеры дают пользователям возможность самостоятельно изменять их прошивку, добавляя новые опции.

Отметим, что возможности автопилота одинаково полезны как для новичков пилотирования, так и для профессионалов – которых они освобождают от ручного управления в стандартных ситуациях. Благодаря чему они могут сосредоточиться на видеосъёмке.

Физика полёта

Современные коптеры, несмотря на всю свою набортную электронику и техническое совершенство, по-прежнему остаются конструкциями с массой механических узлов. И их полёт в первую очередь определяют законы физики, которые необходимо учитывать при выборе модели.

Определяющими поведение в воздухе параметрами коптера являются его размер и количество винтов.

Размер

Размер коптера – основополагающая характеристика. От неё зависит практически всё остальное: цена, поведение модели в полёте, скорость, грузоподъёмность, наличие определённых функций, простота управления, ориентация на ту или иную аудиторию.

Размеры коптера определяются двумя способами. Формальный – это расстояние между осями двигателей (в миллиметрах), расположенных по диагонали. Субъективный метод – распределение моделей по классам: большие коптеры, средние коптеры, малые и нано-коптеры.

Никакой точной взаимосвязи между этими двумя способами не существует, однако, традиция, сложившаяся на рынке, называет малыми и нано-коптерами аппараты с расстоянием между моторами до 200-250 миллиметров, средними – с расстоянием от 250 до 500-700 миллиметров и большими – с расстоянием от 700 миллиметров. Все размерные классы имеют свои достоинства и недостатки.

Так, нано-коптеры и малые коптеры в первую очередь привлекают невысокой ценой, а также размерами – их легко можно транспортировать в небольшой сумке, рюкзаке, даже кармане (отдельные миниатюрные модели). Небольшой размер не позволяет ставить на малые коптеры мощные моторы и ёмкие аккумуляторы – поэтому этот класс аппаратов не отличается скоростью, манёвренностью, максимальной высотой и длительностью полёта.

Однако низкая скорость и манёвренность позволяет начинающим пилотам лучше воспринимать коптер в полёте и упрощает управление им. Размеры и масса малых и нано-коптеров не дают возможности размещать в их корпусе много электроники – поэтому такие модели часто лишены камер, GPS-модулей и так далее.

Кроме того, лёгкость конструкции не даёт им возможности бороться с порывами ветра – поэтому малые и нано-коптеры лучше использовать в помещении и на крытой площадке. Наконец, отметим, что миниатюрные узлы малых и нано-коптеров (особенно винты и ажурные элементы конструкции) меньше ломаются при столкновениях в полёте или падениях на землю.

Среднеразмерные коптеры – самый распространённый класс на рынке. И хотя их цена, конечно, выше, чем у малых коптеров, разнообразие производителей позволяет найти варианты с наиболее оптимальным соотношением стоимости, качества и возможностей.

Размеры этих моделей уже не ограничивают конструкторов в установке всех необходимых электронных модулей. Также среднеразмерные модели могут обладать достаточно мощными аккумуляторами, хорошими моторами и даже видеооборудованим профессионального класса.

Разница между моделями среднеразмерных коптеров не позволяет однозначно сказать нам, насколько высока скорость и длительность их полёта. Однако можно говорить о том, что этот размерный класс обладает хорошей устойчивостью и манёвренностью. Среднеразмерные коптеры не боятся ветра, но не слишком «любят» столкновения и падения – поэтому нередко имеют защитные элементы в своей конструкции.

Основное достоинство больших коптеров – грузоподъёмность. Это позволяет использовать в их конструкции ёмкие аккумуляторы, ударопрочные материалы, несколько мощных моторов, а также особые модули для транспортировки грузов (массой в 2-3 раза превышающих сам коптер) или качественные подвесы для профессионального видеооборудования (видеокамер, зеркальных фотоаппаратов…).

Винты и моторы

По количеству используемых в конструкции моторов коптеры подразделяются на трикоптеры (три мотора), квадрокоптеры (четыре), гексакоптеры (шесть) и октакоптеры (восемь).

Большее количество моторов делает коптер более устойчивым в полёте и страхует его от моментального падения в случае отказа одного из винтов. При этом, гексакоптеры и октакоптеры менее манёвренны, сложнее в управлении, требуют использования более технически сложных пультов управления и потребляют больше энергии аккумуляторов. Наконец, они банально дороже.

Поскольку традиционная схема полёта предполагает парную работу моторов (например, в квадрокоптере два винта крутятся по часовой стрелке, два – против), трикоптеры демонстрируют заметно меньшую устойчивость курса. Квадрокоптеры же получили наибольшее массовое признание – как оптимальный вариант по соотношению устойчивости, цены и надёжности.

Моторы всех современных моделей коптеров делятся по конструкции на два типа: коллекторные и бесколлекторные. Коллекторные моторы более дёшевы (за счёт отсутствия электронных блоков управления), но менее мощны и склонны к быстрому износу. Они не могут противостоять агрессивной среде, греются при работе и требуют периодической замены ротора.

Бесколлекторные моторы вообще не имеют ротора, они крайне надёжны, обладают высоким крутящим моментом, не подвержены нагреву во время работы и не создают радиопомех. За это они расплачиваются (в прямом смысле слова) более высокой себестоимостью – что вносит свой вклад в общую сумму покупки коптера.

Особенности конструкции

В зависимости от комплектации современные модели коптеров делятся на три группы: RTF, ИТА и ARF.

RTF (Ready to Fly) – это модели, полностью собранные и укомплектованные производителем. Они не нуждаются в сборке и настройке, но не позволяют себя модернизировать.

В комплекте BTF (Bind to Fly) у коптеров отсутствует пульт управления – что подразумевает, что будущий владелец уже имеет таковой. Такие коптеры хороши в качестве запасного.

Широкое поле для самодеятельности открывают модели группы ARF (Almost ready to fly), где комплектность может варьироваться в широких пределах. Тут может продаваться и просто разобранный на детали аппарат, и набор основных деталей (моторы, электроника, аккумуляторы), и узлы для сборки рамы.