Типы мультикоптеров

Всем известный вертолет оборудован одним двигателем, а мультикоптер – это уникальная разновидность летательного аппарата, который оснащен двумя двигателями и более. В этой статье мы познакомим вас с некоторыми популярными типами мультикоптеров и рассмотрим плюсы и минусы этих конфигураций.

Внимание! Если вы новичок в мире беспилотных летательных аппаратов, советуем вам ознакомиться с нашим подробным руководством по сборке дрона с нуля.

Что такое мультикоптер

Мультикоптеры (или вертолеты с несколькими несущими винтами) часто используют пропеллеры с фиксированным шагом. Поэтому управление движением аппарата достигается путем изменения относительной скорости каждого мотора. Радиоуправляемые мультикоптеры становятся все более популярными в области аэрофотосъемки и топографических измерений. В последнее время особую популярность заслужили гоночные дроны, которые используются в гонках и соревнованиях по фристайлу.

Существует множество типов мультикоптеров. Они в основном группируются по количеству используемых двигателей. Например, 3-моторный беспилотник называется трикоптером, конфигурация также может быть обозначена как Y3. В данном обзоре мы затронем следующие типы мультикоптеров:

• Бикоптер.
• Трикокптер (Y3, T3).
• Квадрокоптер (X4, Y4, с V-образной и A-образной хвостовой частью).
• Пентакоптер.
• Гексакоптер (Y6).
• Октокоптер (X8).

Число двигателей и конфигурация влияют на летные характеристики, и у каждой конфигурации есть свои преимущества. Например, чем больше двигателей, тем больше мощность и выше грузоподъемность, а это означает, что вы можете осуществлять больше полезных грузоперевозок.

Большее количество моторов также означает наличие альтернативных возможностей на случай отказа двигателя. Обратной стороной при этом является снижение энергоэффективности и затраты на приобретение дополнительного оборудования и техническое обслуживание.

В статье мы также рассмотрим преимущества коаксиального (с общей осью) расположения двигателей.

Бикоптер – 2-моторный мультикоптер

Бикоптер снабжен двумя моторами, которые могут быть установлены под желаемым наклоном при помощи сервопривода. Он похож на боевой вертолет огневой поддержки из «Аватара» (если вы смотрели фильм «Аватар»). На изображении ниже вы можете видеть, как выглядит такой летательный аппарат.

 

Бикоптер, вероятно, является самым дешевым вариантом мультикоптера для сборки, поскольку в нем используются только два двигателя и два сервопривода. Но это также самая сложная платформа с точки зрения устойчивости в полете. У такого дрона также самая низкая грузоподъемность, учитывая тот факт, что у него всего два мотора.

Бикоптер – это не слишком популярная конфигурация для любителей, и в Сети вы вряд ли найдете много информации об этом типе беспилотника.

Трикоптер – 3-моторный аппарат

Трикоптер имеет три двигателя, и, как правило, он имеет форму буквы Y. Лучи обычно распложены под углом 120 градусов друг к другу. Иногда встречаются T-образные трикоптеры.

Два пропеллера на передних лучах вращаются в противоположных направлениях, чтобы противодействовать друг другу. Задний мотор может наклоняться влево или вправо при помощи сервопривода, чтобы создать условия работы механизма рыскания.

Вот как выглядит трикоптер в конфигурации Y3.

А это образец T-образного дрона.

Это популярная и к тому же относительно недорогая конфигурация, поскольку требует всего трех двигателей. Вам также понадобится дополнительный сервопривод, но его стоимость, как правило, меньше, чем цена бесщеточных моторов. В целом трикоптеры менее устойчивы, чем другие беспилотники, у которых больше двигателей. И они не так живучи при авариях из-за уязвимости хвостового сервопривода и механики. Кроме того, сборка трикоптера является более сложной из-за механизма рыскания.

Трикоптер имеет больше возможностей для рыскания по сравнению с квадрокоптером. Это значит, что квадрокоптер или гексакоптер при рыскании теряют скорость, поскольку маневр совершается за счет замедления половины двигателей и ускорения другой половины. То есть при рыскании квадрокоптер (гексакоптер) не сможет развить полную скорость, когда все моторы работают на 100%. Однако на трикоптере для рыскания используется сервопривод, поэтому в подобной ситуации он меньше теряет тягу.

Такой аппарат также имеет более низкую грузоподъемность, поскольку имеет меньшее число двигателей.

Квадрокоптер – 4-моторный мультикоптер

В этой конфигурации используется четыре мотора, установленных на симметричной раме. В конфигурации X4 каждый луч образует с соседним угол в 90 градусов. Два двигателя вращаются по часовой стрелке (CW), два других – против часовой стрелки (CCW), чтобы создать противоположную силу для сохранения равновесия. Квадрокоптер – это самый популярный тип многомоторной конфигурации с простейшей механической структурой. Он широко используется для гонок в форме минидрона.

Существует две основных конфигурации: X и +. X-вариант является более популярным, поскольку передние пропеллеры не создают препятствия для обзора камеры (для FPV или аэрофотосъемки). Некоторые пилоты летают на конфигурации «плюс» (+), потому что она более интуитивно понятна и похожа на самолет. В ней проще определить направление полета.

Также существует конфигурация H, которая позволяет установить камеру на раму далеко вперед, что исключает попадание пропеллеров в поле зрения камеры. Всегда идут споры о том, что лучше – X или H, особенно в сообществе минидронов.

Y4 – 4 мотора

Такой аппарат выглядит как трикоптер, но без хвостового сервопривода. Он имеет два обычных мотора с пропеллерами спереди на отдельных лучах и два коаксиальных двигателя сзади на одном луче. С точки зрения механики, это проще, чем трикоптер, поскольку отсутствует механизм рыскания.

При почти одинаковом весе такие БПЛА имеют более высокую грузоподъемность, чем трикоптеры (примерно на 1/3). Обычно они более надежны, чем трикоптеры, поскольку в них отсутствуют потенциальные проблемы с сервоприводом.

4-моторники с V-образной и A-образной хвостовой частью

Аппараты этого типа представляют собой квадрокоперы с передними двигателями на обычных лучах, в то время как задние двигатели расположены в непосредственной близости и наклонены внутрь либо наружу под вертикальным углом. Это нечто среднее между квадрокоптером и трикоптером и очень похоже на конфигурацию Y4.

Эта конфигурация не пользуется популярностью, так как не может обеспечить хорошую энергоэффективность (из-за помех воздушному потоку в хвостовых двигателях). Однако 4-моторники с V-образной и A-образной хвостовой частью, безусловно, выглядят потрясающе и предлагают лучшую видимость направления.

Пентакоптер – 5 двигателей

Об этой конфигурации информации немного, поскольку система не слишком популярна среди пользователей. Но всегда найдутся энтузиасты, которые готовы собрать такой летательный аппарат с потрясающим внешним видом и проверить его в реальном полете.

Очевидным достоинством пентакоптера является широкий угол между двумя передними лучами, позволяющий расположить пропеллеры максимально далеко от камеры, что хорошо для ведения съемки.

Гексакоптер – 6-моторный мультикоптер

Гексакоптер имеет 6 двигателей, размещенных на симметричной раме, угол между ними составляет 60 градусов. Три мотора вращаются по часовой стрелке, три – против часовой стрелки.

Гексакоптеры очень похожи на квадрокоптеры, но они обеспечивают более высокую грузоподъемность благодаря дополнительным двигателям. Также такой тип мультикоптера предлагает альтернативные возможности в случае неполадок. Если один двигатель выходит из строя, аппарат все равно сохраняет устойчивость, достаточную для безопасной посадки. Но есть и обратная сторона: увеличенные габариты и более высокая стоимость сборки.

Конфигурация Y6

Этот вариант имеет 6 моторов на Y-образной раме. По форме он похож на трикоптер, но на каждом луче установлено по два двигателя – один сверху, другой снизу. Для обеспечения рыскания здесь используются пропеллеры на одном луче с разными направлениями вращения вместо сервопривода.

 

Такой тип мультикоптера можно сделать действительно компактным (размером с трикоптер), но при этом грузоподъемность будет такая же, как у гексакоптера. Однако конфигурация Y6 менее эффективна из-за расположения двигателей на одной оси.

Октокоптер – 8 двигателей

Типичный октокоптер имеет 8 двигателей, расположенных на одном и том же уровне, и включает четыре комплекта пропеллеров, вращающихся по часовой стрелке, и четыре комплекта пропеллеров, вращающихся против часовой стрелки.

Октокоптеры похожи на квадрокоптеры и гексакоптеры. Можно сказать, это усовершенствованная версия гексакоптера с повышенной грузоподъемностью и дополнительными ресурсами, позволяющими продолжить полет в случае отказа.

Однако увеличение количества моторов означает повышенное потребление тока. Поэтому вам, возможно, придется иметь при себе множество запасных аккумуляторов. Вдобавок, такая конфигурация является более дорогостоящей.

Октокоптеры особенно популярны как платформы для аэрофотосъемки и переноски грузов, также как профессиональное оборудование в кинематографии.

X8 – 8 двигателей

Октокоптер X8 использует 8 моторов, которые установлены на четырех лучах, на раме в форме буквы X. Здесь используется четыре набора пропеллеров с вращением по часовой стрелке и четыре набора пропеллеров с вращением против часовой стрелки. Полетные характеристики похожи на конфигурацию Y6.

Как выбрать правильную конфигурацию мультикоптера?

Все зависит от того, как вы собираетесь использовать мультикоптер. Для гонок или фристайла выбирайте квадрокоптер или трикоптер, и вы не ошибетесь. Даже если вы попадете в аварию, вам придется заменить меньше пропеллеров (что чаще случается, когда вы летаете быстро и в непосредственной близости от других дронов или объектов).

Для аэрофотосъемки, вероятно, лучше использовать квадрокоптер, если вы просто снимаете на GoPro. Но если требуется нести на борту более тяжелое оборудование, такое как камеру с подвесом, или вам нужна более стабильная и надежная платформа, тогда подумайте о гексакоптере или даже октокоптере.

Коаксиальное расположение двигателей

В мультикоптерах Y6, X8, Y4 мы имеем дело с коаксиальным расположением двигателей («коаксиальный» значит «спаренный», «имеющий общую ось»). У этой системы есть свои плюсы и минусы.

Преимущества коаксиального расположения двигателей

• Когда летательный аппарат имеет в распоряжении более 5 двигателей, он имеет резервные возможности в случае неполадок. Если один двигатель выходит из строя, дрон все еще может сохранять равновесие в воздухе и совершить безопасную посадку.
• Экономия места.
• Возможность использовать складную раму для более удобной переноски.

Недостатки

• Некоторая потеря энергоэффективности (10-20%). По сути, нижний мотор просто крутит уже разогнанный воздух, затрачивая энергию впустую.
• Пропеллеры будут легче застревать в препятствиях.
• Из-за того, что пропеллеры расположены на лучах сверху и снизу, их трудно спрятать от видоискателя камеры.
• Сложно найти подходящий механизм для приземления.