Квадро-, гексо- и октокоптеры: отличия и перспективы

«Беспилотники» постепенно завоевывают воздушное пространство и начинают уверенно входить в бытовую жизнь обычных граждан. Эти аппараты мониторят обширные территории, вовремя сообщают о лесных пожарах, иных ЧП. И, конечно же, доставляют грузы.


Не стоит забывать: в нашей огромной стране есть множество населенных пунктов, куда иногда добраться можно только через небо. А гонять самолет ради небольшой партии корреспонденции или лекарств дорого. Вот тут на выручку и приходят дроны. Любой наблюдательный человек наверняка заметил, что БПЛА бывают разных типов хотя бы даже по внешнему виду и способу управления.


Профессиональные варианты этого типа транспорта могут напоминать мини-самолет или маленький вертолет. Но есть и другая версия компоновки, о которой – ниже.

Коптеры

Это самые популярные беспилотники – летательные аппараты вертикального взлета. Между собой они отличаются в первую очередь количеством пропеллеров. А какая разница, сколько их – три, четыре или больше? Самые привычные аппараты, которые мы видим по телевизору или воочию – с четырьмя несущими винтами. Причем такое количество пропеллеров часто встречается как на детских игрушках, так и профессиональных конструкциях. Но откуда вообще взялись коптеры?

Немного истории

Первые более-менее удачные опыты с аппаратами, имеющими на балках, разнесенных от центра, винты, осуществили в начале 20-х годов минувшего века. Авторами изобретений независимо друг от друга стали Э. Эмишен (Франция) и Г. Ботезат (Америка). Каждый из них представил пилотируемую машину с пропеллерами, размещенными на отдельных лучах, идущих от центра. В движение вся система приводилась одним ДВС, поэтому присутствовала сложная трансмиссия. Оба аппарата поднялись на высоту 5-15 м, а модель Эмишена сумела пролететь 1,1 км. Но все ограничилось испытаниями и дальше дело не пошло по определенным причинам:

✅ сложная трансмиссия снижала надежность аппарата, который часто ломался
✅ отсутствие стабилизационной системы делало управление крайне проблематичным
✅ общая конструкция получилась чрезмерно громоздкой
✅ идея вертолетов, изобретение автомата перекоса отвлекли внимание от коптеров

Об этих аппаратах вспомнили в 50-е: тот же Ботезат предложил новую версию машины – модель VZ-7. Она показала неплохие результаты, но в серию не пошла из-за неудовлетворительных эксплуатационных параметров. Надо сказать: все перечисленные выше аппараты были пилотируемыми. Главная же проблема заключалась в плохой стабилизации – все двигатели должны вращаться с идеально одинаковой скоростью. Достичь этого стало возможным лишь с появлением компьютеризированных систем управления, т. е. в ХХI веке.


Беспилотники-коптеры в том виде, в каком мы привыкли их видеть, стали появляться в начале 2000-х. Кто первым запустил в небо дрон, сказать сложно, но 2006-м в серию вышли немецкие модели от компании MikroKopter. На их борту имелся гироскоп, контроллер, обеспечивающий одинаковую скорость вращения винтов, а также барометр для определения высоты. Позднее БПЛА оснастили GPS-устройством. После этого распространение дронов по миру было стремительным.


Сначала их использовали, как игрушки, потом стали проводить аэрофотосъемки, далее аппаратами заинтересовались военные и различные гражданские организации, занимающиеся доставкой грузов. При этом создавалось множество моделей коптеров, отличающихся между собой количеством двигателей и пропеллеров.

Три- и квадрокоптеры

Первый вариант имеет конструкцию, отличную от «многовинтовых» БПЛА. В ней используется 3 движка с пропеллерами, один из которых размещается на подвижном луче-платформе, работающем от сервопривода. Изменяя угол, оператор заставляет аппарат поворачивать. Такие конструкции отличаются невысокой надежностью, чувствительностью к ветру, необходимостью установки мощных двигателей. Поэтому трикоптеры мало распространены, но своих поклонников имеют: возможно, из-за самолетно-вертолетного принципа перемещения в воздухе.


Иное дело – квадрокоптер. Это самый распространенный вариант. Здесь два пропеллера вращаются в одну сторону, другие – в противоположную. Это дает возможность отказаться от автомата перекоса и позволяет беспилотнику увереннее держаться в воздухе. Подобные конструкции характеризуются компактностью и неким компромиссом между тяговооруженностью и стоимостью. Лучшее применение для подобных аппаратов – видео и фотосъемка объектов с высоты. Также стоит отметить ремонтопригодность квадрокоптеров и доступность запчастей, связанную с распространенностью этого типа БПЛА.

Гекса- и октокоптеры

Отличаются стабильностью, большими габаритами и массой. Изначальная цель их создания заключалась в возможности использования профессиональных тяжелых камер на подвесах. Однако позже аппараты с шестью или восемью винтами стали использовать для доставки грузов. Такие устройства уверенно ведут себя в воздухе и порывы ветра им не страшны. При отказе одного из двигателей октокоптер сможет без проблем добраться до места взлета.


Понятно, что количество преодолеваемых километров уменьшается с увеличением числа электромоторов. С другой стороны, чем общая мощность движков больше, тем более тяжелый груз поднимет аппарат. Подытоживая вышесказанное, можно сделать вывод о плюсах устройств (их называют мультикоптерами) с шестью или восемью винтами (движками):

✅ надежность (отказ одного мотора не приведет к катастрофе)
✅ высокая грузоподъемность (у профессиональных моделей – до 30 кг)
✅ стабильность в полете
✅ большой потолок (камнем аппарат не сшибешь), обеспечивающий панорамный вид при съемке
✅ лучшая функциональность

Главных минусов у мультикоптеров два – сравнительно большие габариты, масса и высокая стоимость. Сюда можно добавить худшую маневренность. Еще стоит сказать о связи времени полета и грузоподъемности. Чем последняя больше, тем меньше минут, часов аппарат способен проводить в воздухе.


Здесь ничего нового нет – то же самое можно сказать о самолетах. Основная сфера применения гексо- и октокоптеров – доставка грузов. Как вариант – использование дронов для опыления сельскохозяйственных культур. Кстати, под это «дело» выпускают специальные аппараты, которые начинают пользоваться у фермеров популярностью. Если использовать БПЛА с ДВС, время беспрерывной работы беспилотника возрастает (как и стоимость).

Купить коптер для дела

Одна из проблем, тормозящих распространение дронов – стоимость. Речь идет не об игрушках или аппаратах для любительских съемок, а о более серьезных устройствах. Например, БПЛА DJI Agras T30 для опыления сельхозкультур в среднем стоит 1 млн 540 тыс. руб. Цена немалая, как у автомобиля. Зато такой гексакоптер с ДВС продержится в воздухе не менее 2 ч, а в бачок для химикатов поместится 25 л жидкости. Если купить на троих-четверых, то еще реально. По крайней мере, экономичнее, чем нанимать самолет.


А есть ли что-то подешевле, для «частного использования»? Если вы, например, решили послать другу небольшой подарок или нужную ему вещь. Подойдет, например, квадрокоптер Xiaomi Fimi X8 SE 2022 V2 Combo на электрической тяге.


БПЛА способен производить съемки в HDR разрешении с качеством 4К, в т. ч. и ночью. Дальность полета – 10 км, в воздухе БПЛА пробудет до 35 мин. Масса доставляемого груза – 0,2 кг, средняя цена – 61 тыс. руб.

Резюме

Современные мультикоптеры – перспективное направление развития воздушного транспорта. Но пока широко распространены разве что небольшие по габаритам модели, используемые для съемок и стоящие недорого. Как выход из положения – кит-наборы для самостоятельной сборки БПЛА.


Более серьезные коптеры, рассчитанные на доставку грузов в несколько кг, стоят дорого – дешевле на машине доехать, а то и пешком дойти (нанять курьера). Исключение – случаи полетов в труднодоступные места. Но когда-то автомобили, а потом и самолеты тоже считались дорогой забавой…