FIMI Manta VTOL: обзор дрона самолетного типа, сборка и первый полет

Недавно мы протестировали радиоуправляемый самолет FIMI Manta VTOL с неподвижным крылом и хотим поделиться с вами своим опытом. Те, кто знаком с радиоуправляемыми летательными аппаратами, вероятно, уже знают, что самолет вертикального взлета и посадки обладает достоинствами обоих типов беспилотников: мультикоптеров и дронов самолетного типа. С одной стороны, он может зависать, подобно коптеру. С другой стороны, он способен обеспечить высокую скорость и эффективность, как у самолета с жестким крылом. В этом обзоре мы углубимся в процесс сборки и настройки самолета, а также раскроем его основные летные характеристики. Предоставленная информация поможет вам понять, подходит ли вам эта модель.

На нашем сайте вы можете ознакомиться с подборкой топ лучших дронов самолетного типа, их основные характеристики и функциональные возможности, слабые и сильные стороны.

Что такое VTOL?

Аббревиатура VTOL означает Vertical Take-Off and Landing («Вертикальный взлет и посадка»). Это указывает на беспилотник, который обладает уникальной способностью взлетать и приземляться вертикально, как мультикоптеру, а также способен летать горизонтально, подобно самолету.

Аппарат FIMI Manta VTOL оборудован тремя двигателями. Во время взлета и посадки он функционирует, как трикоптер, активно используя все три мотора. Как только дрон окажется в воздухе и будет готов переключиться на горизонтальный полет вперед, два передних двигателя наклонятся вперед, а хвостовой двигатель перестанет вращаться. Такая трансформация позволяет аппарату летать как двухмоторный самолет с неподвижным крылом.

Красота беспилотника VTOL заключается в его универсальности. Он может взлетать и приземляться в ограниченном пространстве, не требуя разгона и запуска с рук, а при возвращении вам не нужно ловить его руками. Вдобавок, благодаря способности переходить на полет на крыльях эта модель обеспечивает лучшую энергоэффективность и больше подходит для дальних миссий, чем традиционные мультикоптеры.

Лучшие бпла самолетного типа: топ-10 моделей 2023

Приобретение

Если вы ищете доступный аппарат вертикального взлета и посадки, то Manta – это самый дешевый вариант, который предлагается на рынке. Таким образом, эта модель выступает экономически эффективной альтернативой дрону Heewing Ranger T1 с вертикальным взлетом и посадкой. Качество сборки «Манты» не такое хорошее, как у T1, но Manta хорошо отрабатывает свою цену и доставляет большое удовольствия от полетов.

У вас есть два варианта: PNP и PNP+FC. Версия PNP+FC обеспечивает более плавный процесс сборки и настройки, поскольку в ней есть предварительная настройка программного обеспечения. Эта функция особенно полезна, если вы являетесь новичком в сфере вертикального взлета и посадки.

Вариант PNP включает три мотора, четыре сервопривода и три пропеллера. В комплект PNP+FC также добавлены: полетный контроллер ArduPilot, контроллер скорости 3-в-1 и GPS-модуль. Имейте в виду, что при покупке версии PNP+FC вам понадобится дополнительно приобрести радиоприемник, FPV-систему и аккумулятор, чтобы завершить сборку.

Для простоты и удобства мы рекомендуем использовать комплект PNP+FC. Далее мы расскажем вам, как подготовить беспилотный самолет VTOL к первому полету.

Характеристики

• Материал – темный вспененный полипропилен (EPP).
• Размах крыльев – 700 мм.
• Длина – 445 мм.
• Двигатели – 3 бесщеточных мотора 2004 2700KV (Примечание: В ранее выпущенных моделях использовались двигатели 2800KV/3000KV).
• Сервоприводы – 2 металлических шестерни по 9 граммов и 2 пластиковых шестерни по 9 граммов.
• Пропеллеры – двухлопастные 6026.
• Электронный контроллер скорости (ESC) – 3-в-1 20 А.
• Полетный контроллер (FC) – F405 ArduPilot.
• GPS-модуль – M10.
• Совместимый аккумулятор – 3-секционный/4-секционный литий-полимерный или литий-полимерный (варианты включают 18650 3S/4S и 21700 3S).
• Поддерживаемые FPV-системы – аналоговая, DJI, Walksnail, HDZero.
• Поддерживаемые системы радиосвязи – SBUS, TBS Crossfire, Tracer, ExpressLRS и другие.
• Время полета – до 60 минут с 3-секционной батареей 18650, как заявляет производитель.
• Вес – 325 граммов, без FPV-системы, радиоприемника и батареи.

Первые впечатления

Открыв коробку, вы обнаружите, что самолет почти собран. Все провода предварительно припаяны к компонентам, что сэкономит вам массу времени и усилий. Все необходимое оборудование (лонжероны крыла, винты, разъемы) аккуратно сгруппированы и упакованы.

Фюзеляж и электроника

Электронные компоненты, полетный контроллер и контроллер скорости, смонтированы на деревянной пластине в стопку (штабель) и установлены внутри фюзеляжа. Эта стопка вставлена по скользящей посадке, что позволяет легко снять ее при необходимости. Но, возможно, вы решите приклеить стопку к месту установки, чтобы она не перемещалась.

Внутри штабеля вы найдете полетный контроллер ArduPilot на базе процессора F405 вместе с контроллером скорости 3-в-1.

Размеры аккумуляторного отсека без учета блока полетного контроллера 120 х 52 х 45 мм. Этого места достаточно для размещения аккумулятора 4S 18650 емкостью 2800 мАч или литий-ионного аккумулятора 3S 21700.

Вот вид фюзеляжа сбоку.

Вот разъем, который соединяет крылья.

Также имеется GPS-модуль, скрытый под приклеенной пластиковой крышкой. Внутри фюзеляжа спрятаны два неподсоединенных провода, предположительно для компаса, которого нет у GPS-модуля. Желательно, чтобы в GPS был встроен компас, поскольку он полезен для вертикального взлета и посадки, но его отсутствие не является катастрофичным. В любом случае, желательно обрезать оголенные провода, чтобы предотвратить короткое замыкание.

Под носовой частью фюзеляжа снизу имеется съемная пенопластовая крышка, предоставляя вам выбор: установить ее с FPV-камерой или без камеры.

Задний двигатель, необходимый для взлета и посадки, расположен в хвостовой части. Вы можете заметить, что двигатель наклонен в одну сторону, но будьте уверены, это нормально. Это необходимо для противодействия непроизвольному рысканию, вызванному вращением пропеллера. Однако этот выбор конструкции требует, чтобы задний двигатель крутился в определенном направлении и вращение не менялось на противоположное.

Крылья

Крылья могут быть отсоединены без усилий благодаря конструкции с защелками. Такой дизайн делает модель FIMI Manta исключительно портативной и удобной в транспортировке, особенно если вы любите устраивать полеты в различных местах.

Система наклона

Двигатель и сервоприводы системы наклона предварительно установлены на алюминиевой «стреле» (продолговатой раме).

Процесс сборки

Сборка не представляет особой сложности. Она должна занять примерно 15 минут. В комплект Fimi Manta VTOL входит руководство, в котором приведены пошаговые инструкции по процессу сборки.

Скачать инструкцию Fimi Manta VTOL, в формате pdf на английском языке, можно по ссылке ниже:

Сборка крыльев

Сначала снимите желтую каптоновую ленту (полиимидный скотч) с нижней части крыльев и пенопластовую крышку, чтобы открыть канал, в который будет вставляться «стрела».

«Стрелы», оснащенные системой наклона, помечены буквами L (Left – левый) и R (Right – правый). Это позволит вам легко разобраться, для какого крыла предназначена каждая из них.

После установки закрепите «стрелу» в крыле небольшим винтом.

Приклеивание разъема для быстрых соединений

Разъем для быстрых соединений необходимо приклеить в специальное углубление на крыле. Клей не включен в комплект, но вы можете использовать универсальный клей E6000, который дает отличные результаты.

Повторное присоединение панели канала

После установки «стрелы» вы можете заново присоединить панель, прикрывающую канал. Для этого компания FIMI предусмотрительно нанесла заранее двустороннюю поролоновую ленту 3M (красные полоски скотча). Просто снимите красную бумажную основу, чтобы обнажить клейкие поролоновые подкладки, и нажатием закрепите панель на место.

Установка рычага сервомеханизма

Прикрепите рычаг сервомеханизма к сервоприводу и надежно зафиксируйте его при помощи винта, входящего в комплект поставки.

Последние штрихи

Комплект включает обтекатели, предназначенные для прикрытия системы наклона. Однако, как выяснилось, эти пластиковые крышки не слишком прочны, к тому же, они даже мешают работе сервопривода. Мы решили удалить их, поскольку они служат не функциональным, а скорее эстетическим целям. При возможности лучше напечатать на 3D-принтере элементы из более прочного материала, такого как полилактид (PLA) или полиэтилентерефталатгликоль (PETG).

Завершив сборку одного крыла, повторите вышеописанный процесс по отношению ко второму крылу. Теперь мы готовы продолжить.

Крепление крыльев к фюзеляжу

Этот шаг не является слишком сложным. Вам нужно совместить лонжерон и разъем каждого крыла с соответствующими деталями на фюзеляже.

Убедитесь, что зажим быстроразъемного коннектора в правильном положении и не ослаблен, иначе он может открыться во время полета.

Готовые изображения сборки

Вес собранной модели составил 325 граммов, не включая батарею, FPV-систему и радиоприемник.

Установка электронных компонентов

Для нашей системы мы использовали приемник ExpressLRS (Happymodel EP1 Dual) и FPV-систему Walksnail Avatar (видеопередатчик + камера). В комплект Manta VTOL входят все необходимые провода для прямого подключения к полетному контроллеру.

Вот схема контактов и проводных соединений для полетного контроллера (FC).

Конфигурация радиосвязи

В целях удобства компания FIMI поставляет кабели как для приемников с последовательным протоколом передачи данных, так и для SBUS. Полетный контроллер предварительно настроен для протокола CRSF. Это означает, что он совместим с ExpressLRS, TBS Crossfire и TBS Tracer «из коробки». Если вы используете один из них, по сути, вы имеете дело с Plug-and-Play («Подключи и играй»). Пользователям SBUS потребуется внести некоторые изменения в программное обеспечение. В этом случае вам следует обратиться к руководству пользователя для получения подробной информации.

Для закрепления антенн радиоприемника мы просверлили пару отверстий в пенопласте рядом с фюзеляжем.

Настройка радиосвязи ExpressLRS была довольно простой (мы используем передатчики Jumper T20S). Специально для FIMI Manta VTOL был создан новый модельный профиль. Для управления вам понадобятся два аппаратных переключателя на радиостанции: один 3-позиционный и один 2-позиционный.

• Канал CH5 – не задействован.
• CH6 – для переключения полетных режимов (Cruise, FWBA, QSTabilize)
• CH7 – функция «Возвращение домой».
• CH8 – для переключения профилей экранного меню (OSD) между HD (экран 1) и аналоговым (экран 2). На самом деле вам не нужен этот переключатель, если вы используете HD.

Мы внесли еще одно изменение – инвертировали CH2 (тангаж). В меню Model Setup («Настройка модели») надо перейти в Outputs («Выходы каналов») и в меню редактирования CH2 изменить пункт Direction («Направление») на INV.

Вот и вся настройка для радиосвязи.

FPV-система

Если вы решили работать с цифровой FPV-системой, например, Walksnail, используйте входящий в комплект 5-пиновый разъем. Видеопередатчик (VTX) получает питание напрямую от батареи, поэтому убедитесь, что он поддерживает напряжение вашего аккумулятора, если вы не намерены использовать специальный регулятор напряжения.

К сожалению, мы не нашли простого способа установить видеопередатчик на это крыло, поэтому распечатали крепление на 3D-принтере для FPV-системы. Затем оно было приклеено к носовой части (оно также надежно закреплено пластиковыми стяжками). Это определенно не лучшее решение, но на данный момент оно подходит. В будущем мы постараемся усовершенствовать конструкцию крепления для этой модели.

Программирование полетного контроллера

Если программное обеспечение ArduPilot вам не знакомо, оно может вызывать у вас страх. Однако мы были приятно удивлены тем, насколько просто оказалось поднять самолет в воздух. Значительная часть настроек была выполнена на заводе, и софт «из коробки» почти готов к полету, в конфигурации практически не надо ничего менять.

В любом случае, рекомендуется перепроверить параметры через программу ArduPilot Mission Planner. Скачайте ее здесь и затем установите на свой компьютер.

Подключив полетный контроллер к своему компьютеру через USB-кабель, вы также можете проверить, работает ли ваша радиосвязь, и настроить экранное меню под свои предпочтения.

Чтобы поверить работу приемника, зайдите на вкладку SETUP («Настройка»), Mandatory Hardware («Обязательное оборудование»), Radio Calibration («Калибровка радио»). При перемещении джойстиков и переключателей вы должны увидеть здесь движения.

Вы можете настроить экранное меню по своему вкусу. Это можно сделать через меню CONFIG, Onboard OSD. Но в отличие от Betaflight или iNav, где вы можете настроить HD OSD внутри их конфигураторов, Ardupilot не очень хорошо работает с системой HD FPV, поэтому вам придется использовать онлайн-инструмент, чтобы настроить экранное меню. Сохраните результат в виде файла, а затем импортируйте его в Ardupilot. Программное обеспечение Ardupilot работает нормально с аналоговым экранным меню, поэтому нет необходимости в онлайн-инструменте.

Это немного сложно, поэтому мы просто оставили настройки по умолчанию для первого полета, и они отлично сработали.

Вы также можете внести тонкие изменения в некоторые параметры, такие как режимы полета и PID. Но если вы не знакомы с Ardupilot, то лучше не трогайте эти настройки.

Выбор источника питания

Вы можете использовать разные типы батарей. Сам производитель рекомендует 3-секционный литий-ионный аккумулятор. Вы, конечно, можете установить литий-полимерную батарею, но литий-ионные элементы обеспечивают более длительное время полета благодаря повышенной энергетической плотности они хранят больше энергии на единицу веса).

Спецификации также сообщают, что Manta VTOL поддерживает 4-секционные аккумуляторы. Мы испытали как литий-полимерную батарею 4S емкостью 1500 мАч, так и литий-ионную 18650 4S на 2800 мАч, и обе работают нормально и идеально подходят по размеру. Но аккумулятор 4S 21700 может быть немного великоват, и борт будет сложно закрыть.

Использование Li-ion батарей для FPV-дронов при полетах на дальние расстояния: плюсы, минусы и рекомендации

Установка пропеллеров и балансировка центра тяжести

И последнее, но не менее важное. Вам нужно будет установить пропеллеры и отбалансировать центр тяжести. На этой схеме вы можете увидеть точки центра тяжести и правильное направление вращения пропеллеров.

В ходе сборки мы столкнулись со следующей проблемой. Даже когда батарея была полностью придвинута к блоку полетного контроллера, нос самолета все еще перевешивал. Чтобы исправить центр тяжести, пришлось прикрепить к хвостовой части 30 граммов груза.

И вот сборка завершена. Ваш FIMI Manta VTOL готов к первому полету.

Первый полет. Как управлять дроном FIMI Manta VTOL?

Как запустить и остановить двигатели

Запуск и остановка двигателей осуществляется при помощи джойстиков газа и рыскания. Переключатели не используются.

• Для запуска. Сдвиньте джойстик газа вниз, джойстик рыскания вправо и удерживайте несколько секунд. Моторы начнут вращаться.
• Для остановки. Сдвиньте джойстик газа вниз, джойстик рыскания влево и удерживайте несколько секунд. Двигатели перестанут вращаться.

Для запуска вам не нужно ждать, пока GPS-модуль захватить спутники.

Поддержка разных режимов полета

«Манта» предлагает три режима полета в заводской конфигурации: QStabilize, FWBA и Cruise («Круиз»).

QStabilize: Предназначен для взлета и посадки. При активации два передних двигателя принимают вертикальное положение, превращая самолет в мультикоптер. В момент запуска все три двигателя будут вращаться.

FWBA: Предназначен для горизонтального полета вперед. Передние моторы наклонятся вперед, а задний мотор перестанет вращаться. Переключайтесь в этот режим только тогда, когда самолет находится на высоте более 20 метров над землей.

Cruise: Используйте этот режим только в том случае, если вы установили точки маршрута; в противном случае избегайте этого. В этом режиме самолет не реагирует на пользовательские команды через джойстик.

Предполетные проверки

Перед влетом следует провести несколько проверок в следующем порядке.

1. Тест управления. Проведите тест «Дай пять» в режиме FWBA, чтобы убедиться, что область управления работает правильно (демонстрацию смотрите на рисунке ниже).
2. Тест зависания. Вы можете выполнить тест на зависание дома, установив для дрона режим QStabilize, включив его и зависнув, как FPV-дрон. Аппарат может немного качаться и быть не таким устойчивым, как обычный мультикоптер, но это нормально.
3. Захват GPS. Перед взлетом убедитесь, что GPS-модуль включил режим захвата спутников. На это указывает быстро мигающий голубой светодиод на полетном контроллере. Если спутники не захвачены, функция «Возвращение домой» не будет работать. Тем не менее, вы можете включать дрон и летать без захвата GPS.

Взлет и переключение на горизонтальный полет

Начните отрываться от земли в режиме QStabilize и поднимитесь на высоту не менее 20 метров, прежде чем переключаться на режим FWBA для полета вперед. Если вы получите предупреждение Transition Failed («Не удалось совершить переход») в экранном меню, это может быть ложной тревогой. Просто проигнорируйте сообщение.

Приземление

Для посадки доставьте дрон к месту, куда вы планируете приземлиться, сбавьте скорость и переключитесь на режим QStabilize, затем начните постепенно снижаться.

Самолет FIMI Manta впечатляюще стабилен как в режиме зависания, так и в режиме полета вперед. Вы можете замедляться или ускоряться без каких-либо резких изменений в поведении, что отлично подходит как для начинающих, так и для опытных пилотов.

Полетные параметры и производительность

Сопротивление ветру

Небольшой форм-фактор делает дрон очень чувствительным к ветреной погоде. При скорости ветра выше 15 миль в час (6,7 метра в секунду) «Манта» может дрожать и качаться во время полета. С помощью тонкой настройки PID (если вы являетесь экспертом в этой области) вы можете улучшить поведение БПЛА при ветре.

Эффективность Efficiency

Нам удалось добиться примерно 30 минут полетного времени на скорости 50 км/ч при использовании 4-секционной литий-ионной батареи емкостью 2800 мАч. Это далеко до 60 минут, заявленных производителем. С такой же батареей дрон T1 Ranger может обеспечить 40 минут полета (без VTOL). Беспилотник FIMI Manta определенно уступает ему в эффективности, но показывает неплохие результаты для своей ценовой категории. Кроме того, нам пришлось увеличить его вес на 30 граммов для корректировки центра тяжести.

Тенденция набирать высоту

Мы заметил, что «Манта» имеет тенденцию набирать высоту/тангаж при высоких оборотах (более 50% газа), что требует постоянной ручной регулировки для поддержания горизонтального положения. Снижение газа примерно до 40% помогло выровнять ситуацию. Чтобы исправить это, вы можете либо настроить балансировку, выравнивание борта в программном обеспечении, либо модифицировать сервоприводы переднего двигателя, чтобы изменить угол тяги вниз.

GPS и датчик тока

Manta использует GPS-модуль M10, которому, как ни странно, потребовалось более 3 минут (иногда 5 минут), чтобы получить GPS-привязку, но он захватывает более 14 спутников в одной точке, так что это неплохо. Его производительность сравнима с неоптимизированным BN220 и уступает другим модулям M10, которые мы тестировали. Кроме того, показания датчика тока кажутся неправильными. Они примерно на 30-50 % ниже, и это может быть связано с ошибками калибровки.

Потенциальные изменения параметров программного обеспечения

Компания FIMI проделала серьезную работу с базовыми настройками программного обеспечения. Однако имеется немало возможностей для улучшения производительности. К примеру, передние двигатели продолжают вращаться во время планирования с нулевым газом. Включение тормоза в контроллере скорости могло бы снизить аэродинамическое сопротивление и повысить производительность на малых оборотах, тем самым увеличить полетное время.

Нестабильная посадка при низком напряжении

Если вы используете литий-ионные батареи, старайтесь приземляться не слишком поздно. При переходе на режим QStbalize все три двигателя вращаются с приличной скоростью, чтобы обеспечить состояние зависания. Это может вызывать заметную просадку напряжения, и когда напряжение станет слишком низким, ваш самолет не сможет удерживать устойчивое положение. Он начнет качаться из стороны в сторону и может даже перевернуться при ветре. Такая проблема реже возникает при использовании литий-полимерных батарей, которые, как правило, могут подавать более высокий ток.

Заключение

FIMI Manta VTOL меняет правила игры в мире самолетов VTOL дальнего действия с FPV-системой. Благодаря настройке практически Plug-and-Play, интегрированному программному обеспечению ArduPilot и надежной сборке это привлекательный выбор как для новичков, так и для опытных пилотов, которые хотят освоить вертикальный взлет и посадку.

Подходит ли вам FIMI Manta VTOL?

Если вас интересует гибридный многомоторный самолет, то FIMI Manta VTOL – это очень хороший вариант, заслуживающий внимания. Он предлагает устойчивый полет, удобное управление и плавный переход между зависанием и полетом вперед.

Для тех, кто хочет окунуться в мир аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой без ущерба для бюджета, «Манта» является сбалансированным выбором, который доставит немало радости при полете. Несмотря на ряд незначительных недостатков, модель предлагает приличную производительность и хорошо настроенное программное обеспечение. В целом это стоящая инвестиция.