Толковый словарь владельца беспилотника. Устройство дрона

Беспилотные летательные аппараты относятся к разряду уникальных технологий современности, хотя возникли они не сегодня и даже не вчера. Однако сегодня модельный ряд представлен более компактными устройствами с более широкими возможностями. И если ранее дроны использовались только в военных целях, то сегодня их используют ученые и специалисты промышленных отраслей, поисково-спасательные службы и сотрудники предприятий по обеспечению безопасности, а также любители и профессионалы фото- и видеосъемки. Если вы решительно планируете использовать квадрокоптер в профессиональных или иных целях, советуем ознакомиться, что представляет собой беспилотный летательный аппарат, а также изучить словарь владельца дрона.

Беспилотники сегодня — это зачастую миниатюрные устройства с возможностями безопасного полета благодаря встроенным системам обнаружения и обхода препятствий или обнаружения сторонних летающих объектов, беспилотных или управляемых судов. Это также безграничные возможности съемки на профессиональном уровне с наличием 1-дюймовых датчиков и высоким разрешением съемки, наличием множества интеллектуальных режимов, а также возможности для обработки изображений и дальнейшей их публикации в социальные сети и открытую Сеть.

Основы

Давайте определим сразу, квадрокоптер — это летательный аппарат с четырьмя пропеллерами, управляемый дистанционно с помощью пультом ДУ с земли. Как правило, он оснащается камерой, позволяющей осуществлять в полете фото- и видеосъемку. Неправильно считать, что любой беспилотный летательный аппарат является квадрокоптером. Единое их название — мультикоптеры, которые в свою очередь разделяются на подвиды:

Квадрокоптеры (модели с четырьмя лучами и воздушными винтами)
Трикоптеры (модели с тремя лучами)
Гексакоптеры (модели 6 лучами и воздушными винтами)
Октокоптеры (модели с 8 лучами и воздушными винтами)

Таким образом, разница моделей между собой заключается в количестве несущих моторов и пропеллеров, установленных на устройстве. Как правило, гексакоптеры и октокоптеры используются для более сложных задач в промышленности или для доставки грузов.

Движение винтов осуществляется по принципу их вращения к вытеснению воздуха. Вспомним Третий закон Ньютона, который означает, что для каждой силы действия существует равная по размеру и противоположная по направлению сила противодействия. Поэтому, когда ротор толкает воздух вниз, воздух толкает ротор вверх. Чем быстрее вращаются винты, тем больше подъемная сила и наоборот.

Двигатели в свою очередь вращаются по два по часовой стрелке и по два – против. Именно эта комбинация компенсирует обороты и обеспечивает стабильность полета. Если же два правых (CW) двигателя будут крутиться быстрее, чем левые (CCW), или наоборот, устройство будет обращено в одну из сторон, куда обороты обращены сильнее. Попросту дрон будет клонить влево при более активных оборотах левых винтов. То же самое в противоположном направлении. В единой вертикальной плоскости, где дрон может выполнять три маневра (подъем вверх, спуск вниз и зависание), если задние винты (CW) будут крутиться быстрее, голова устройства будет опущена вниз.

Управляется квадрокоптер пультом дистанционного управления, который передает сигналы о любых изменениях полета на центральный полетный контроллер, который в свою очередь является главным электронным компонентом дрона. Затем центральный полетный контроллер передает сигнал в электронные блоки ESC, которые определяют направление и интенсивность вращения пропеллеров.

Основные элементы дрона

Основные компоненты беспилотного летательного аппарата разберем в виде терминов с подробными описаниями каждого из них. Если коротко, дрон включает в себя раму, винты, моторы, электронные регуляторы скорости, полетный контроллер и ресивер, а также передатчик, модуль спутниковой навигации и батарею. Разберем подробнее.

Главной деталью квадрокоптера является рама, куда крепятся все детали и элементы устройства. Рама должна быть прочной и легкой, иметь все необходимые отверстия для прокладки проводов. Сегодня производители беспилотных летательных аппаратов все чаще прибегают к складному варианту рам. Они удобны для транспортировки и менее подвержены повреждениям.

Винты, или пропеллеры, делятся на стандартные и толкающие. Первые регулируют направление движения беспилотника. Расположены стандартные пропеллеры в передней части дрона. Толкающие пропеллеры расположены в задней части дрона и отвечают за движение вперед и назад. Чаще всего винты изготавливаются из пластика или углеволокна.

Двигатели, или моторы, в мультикоптерах бывают двух видов: коллекторные и бесколлекторные. У первых обмотки располагаются в роторной части, у вторых – на статоре. Большинство последних моделей используют бесколлекторные двигатели, которые считаются более мощными и эффективными с точки зрения производительности и длительными в эксплуатации. Кроме того, более мощный двигатель позволяет нести больше полезной нагрузки: камеру, лидары и иное оборудование. Пользователю это выходит дешевле как при покупке беспилотника, так и при его обслуживании и ремонте.

Электронный регулятор скорости (ESC — Electronic Speed Control) — составляющая квадрокоптера, которая служит контролером скоростного режима летательного аппарата. Работа электронного регулятора предполагает подачу напряжения от батареи к бесколлекторному двигателю. Отсюда постоянный ток источника питания преобразуется в переменный, который необходим мотору. Иными словами, регулятор приводят к стабильному управлению беспилотником и его полной управляемости, особенно при ветре и в непогоду.

Полетный контроллер является главным механизмом управления дрона в полете. Он обеспечивает координацию, управление и стабилизацию дрона в полете. Чем большим функционалом оснащена плата, тем более разнообразен будет полет дрона.

Приемник, он же ресивер, отвечает за прием радиосигнала, которые посылает беспилотнику контроллер. Для эффективного использования требуется не менее четырех каналов. В свою очередь передатчик радиосигнала, как понятно, является звеном к передаче сигнала от контроллера к дрону. Наравне с приемником он должен иметь до четырех каналов. При этом приемник и передатчик должны использовать один радиосигнал для связи с беспилотником во время полета. Каждый радиорадигнал имеет стандартный код, характерный для конкретного устройства. При регистрации это и помогает отличать летательные аппараты друг от друга.

Батарея относится как к беспилотному летательному аппарату, так и пульту дистанционного управления. Без аккумулятора невозможно запустить или управлять дроном. Батарея на устройстве включает в себя несколько основных параметров: тип (литий-полимерные и другие), емкость, напряжение, наличие интеллектуальных режимов (самонагрева или передачи команды на пульт о разрядке дрона) и другие.

Для сравнения:

DJI Ryze Tello – 1100 мА/ч – 13 минут полета;

DJI Mini 2 – 2250 мА/ч – 31 минута (при полете со скоростью 4,7 м/с в безветренную погоду);

DJI Mavic Air 2 – 3500 мА/ч – 34 минута полета;

DJI Mavic 2 Pro – 3850 мА/ч – 31 минута полета;

DJI Phantom 4 V2.0 – 5870 мА/ч – 30 минут полета;

DJI Matrice 100 – 4500 мА/ч (дополнительная 5700 мА/ч) – от 20 до 40 минут в зависимости от полезной нагрузки и количества батарей время полета;

DJI Matrice 600 Pro – 4500 мА/ч (дополнительная 5700 мА/ч) – до 38 минут в зависимости от полезной нагрузки и количества батарей.

Большинство современных моделей дронов оснащены модулями спутниковой навигации. Чаще всего использован модуль GPS, но, например дроны DJI, используют дополнительно двойные системы GPS + ГЛОНАСС. Навигация дрона необходима для получения данных о нахождении дрона. В особенности это важно при дальних полетах или в случае утери беспилотника. В режиме реального времени пользователь всегда получает информацию с координатами долготы, широты и высоты устройства.