Multirotteur drones sont maintenant courants et suffisamment avancés pour que quiconque puisse les voler, mais la plupart des gens ne comprennent probablement pas comment ils restent dans les airs. Comprendre la physique du vol de base de base peut vous faire dans un meilleur pilote de drone. C'est simple!
Comment volez les hélicoptères
Nous allons commencer avec quelque chose de complètement différent: hélicoptères. Cela pourrait sembler être un détour étrange, mais sachez un peu comment les hélicoptères voleront beaucoup plus facilement de la compréhension du drone.
Un hélicoptère typique a un rotor principal et un rotor de queue. D'autres modèles existent, mais ils travaillent tous pour contrôler les mêmes forces. C'est un très Explication de base sur la mouche des hélicoptères, mais appropriée à notre objectif lorsqu'il s'agit de comprendre le vol de drones.
L'hélicoptère a un rotor principal qui génère une poussée dans une direction à la baisse, soulevant l'artisanat dans l'air. Le problème est que comme le rotor tourne dans une direction, il exerce une force sur le corps de l'hélicoptère (merci Newton!) Et donc le corps du rotor et de l'hélicoptère tournerait, juste dans des directions opposées.
Ce n'est évidemment pas un excellent moyen de voler, c'est pourquoi les hélicoptères ont des rotors de queue. Ce rotor met de la poussée horizontale pour contrer le couple du rotor principal.
Il y a des hélicoptères de queue avec d'autres systèmes anti-couple, tels que le russe Kamov ka-52 , qui utilise deux rotors principaux qui tournent dans des directions opposées, appelés arrangement coaxial.
Vous connaissez probablement aussi l'armée américaine CH-47 Chinook , qui a deux rotors principaux contre-rotatifs massifs qui neutralisent le couple de l'autre tout en fournissant une capacité d'élévation massive.
Qu'est-ce que cela a à voir avec votre quadcoptère? Tout!
Drones multirotors et problème de couple
Si nous examinons la mise en page du quadricoptère de base, vous remarquerez que les quatre rotors sont disposés dans un motif X. Deux accessoires tournent dans le sens des aiguilles d'une montre et les deux autres dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Plus précisément, les accessoires avant tournent dans des directions opposées l'une à l'autre et la même chose est vraie des accessoires arrière. En tant que tels, les accessoires qui se situent entre les uns des autres en diagonale dans la même direction.
Le résultat final de cet arrangement est que si tous les accessoires tournent à la même vitesse, le drone doit rester parfaitement fixé avec son nez fixé en place.
En utilisant un couple et une poussée à la manœuvre
Si vous ne voulez pas garder le nez du drone fixé dans une position, vous pouvez utiliser ce principe d'annulation de couple à la manœuvre. Si vous ralentis délibérément quelques moteurs et accéléré les autres, le déséquilibre ferait tourner l'artisanat.
De même, si vous avez accéléré les deux moteurs arrière, le dos du drone souleverait tout en inclinant l'embarcation entier en avant. Cela est vrai pour une paire de rotors, vous pouvez donc incliner le métier dans n'importe quelle direction cardinale.
Il y a des problèmes avec cette approche! Par exemple, si vous ralentissez un rotor vers le bas, vous réduisez également sa poussée et un autre rotor doit accélérer jusqu'à compenser pour cela. Sinon, la poussée totale diminuerait et le drone perdrait l'altitude. Toutefois, si vous augmentez la poussée d'un rotor, elle provoque une inclinaison plus poussée, ce qui provoque un mouvement indésirable.
La seule raison d'un quadricoptère ou d'un autre métier multimoteur peut voler est grâce à la résolution complexe en temps réel en temps réel effectuée par le matériel qui le contrôle. En d'autres termes, lorsque vous dites au drone de vous déplacer dans une direction particulière dans l'espace 3D, les systèmes de contrôle de vol à bord fonctionnent exactement à quelle vitesse chaque moteur doit tourner les rotors pour y parvenir.
Du point de vue du pilote, les intrants de contrôle sont les mêmes que pour tous les aéronefs. Tout d'abord, nous avons lacet, où le drone tourne autour de son axe vertical. Deuxièmement, nous avons de la hauteur, où le nez du drone s'éloigne ou en bas, le rendant avant d'aller en avant ou en arrière. Enfin, nous avons rouleau, où le drone se déplace de côté. Bien sûr, vous avez également un contrôle sur la quantité de poussée, ce qui change l'altitude du drone.
Tous les mouvements du drone sont une combinaison de ces mouvements. Par exemple, voler en diagonale est un mélange de hauteur et de rouleau sur les commandes. Le contrôleur de vol intégré fait tout le travail compliqué de déterminer comment traduire une commande à, par exemple. Talk le nez dans des vitesses de moteur spécifiques.
Rotors à piles collectifs vs.
Il y a un dernier aspect important de la mouche des drones multirotors, et cela a à voir avec les rotors eux-mêmes. Presque tous les drones que vous pouvez acheter aujourd'hui utilisent des rotors "pitch fixes". Cela signifie que l'angle à laquelle les tranches de lame de rotor dans l'air ne changent jamais.
Retour aux hélicoptères pendant un moment, le rotor principal est typiquement un design "pitch collectif". Ici, un ensemble complexe de liaisons peut modifier l'angle auquel les rotors attaquent.
Si le pas est de zéro (les pales de rotor sont plates), aucune poussée n'est générée, peu importe la vitesse du rotor. Comme une hauteur positive (jeter la poussée vers le bas) est augmentée, l'hélicoptère commence à soulever. Plus important encore, les rotors peuvent être déplacés dans un négatif position de la hauteur. Ici, le rotor pousse vers le haut, de sorte que l'artisanat puisse descendre plus vite que la simple traction de gravité.
La hauteur négative signifie que, théoriquement, l'hélicoptère peut voler à l'envers Mais la plupart des hélicoptères à grande échelle sont trop gros et lourds pour le faire pratiquement. Les hélicoptères de modèle d'échelle n'ont aucune limitation de ce type. Cela a conduit à la montée de l'hélicoptère RC "3D" et Performances de flexion mental par pilotes qualifiés .
Avec un rotor à pas fixe, le seul moyen d'augmenter la poussée est d'augmenter la vitesse du rotor, contrairement à un hélicoptère où la vitesse du rotor peut rester constante lorsque la hauteur varie. Cela signifie que le drone doit constamment accélérer ou ralentir ses rotors, ne peut voler dans aucune attitude dans un espace 3D et ne peut pas descendre plus vite que la chute libre.
Pourquoi n'avons-nous pas de drones à peine collectifs? Il y a eu des tentatives telles que la Stingray 500 quadricoptère 3D, Mais la complexité et le coût d'une telle conception limitent les applications spécialisées.
Facile à voler, ne voler pas facilement
Drones multirottes comme le Dji mini 2 sommes Merveilles d'ingénierie et de technologie informatique . Ils ne peuvent que voler à cause d'une convergence de diverses sciences et technologies, toutes afin que vous puissiez obtenir quelques clips géniaux en vacances. Maintenant, la prochaine fois que vous prenez votre drone pour un tour, vous aurez un nouveau respect pour ce que le petit gars peut faire.
