Multirotor. дронды В настоящее время обычны и достаточно продвинулись, чтобы кто-нибудь сможет их летать, но большинство людей, вероятно, не понимают, как они остаются в воздухе. Понимание базовой бессмысленной полетной физики может сделать вас лучшим пилотом дронов. Это просто!
Как летают вертолеты
Мы начнем с чем-то совершенно другим: вертолеты. Это может показаться странным объездом, но немного зная о том, как вертолеты летают намного проще понимают понимание дронов.
Типичный вертолет имеет главный ротор и хвостовой ротор. Другие конструкции существуют, но все они работают, чтобы контролировать те же силы. Это очень Основное объяснение того, как вертолеты летают, но соответствуют нашей цели, когда речь идет о том, что дело доходит до понимания самолета Drone.
Вертолет имеет главный ротор, который генерирует тягу в направлении вниз, поднимая корабль в воздух. Проблема в том, что в качестве ротора поворачивается в одном направлении, он оказывает усилие на корпусе вертолета (спасибо Ньютону!), И поэтому корпус ротора, так и вертолета будет вращаться, просто в противоположных направлениях.
Это, очевидно, не отличный способ летать, поэтому у вертолетов есть хвостовые роторы. Этот ротор выдвигает горизонтальную тягу для противодействия крутящему моменту от главного ротора.
Есть дневные вертолеты с другими антиогрустыми системами, такими как русский Камов КА-52 , который использует два основных ротора, вращающиеся в противоположных направлениях, известных как коаксиальное расположение.
Вы, вероятно, также знакомы с армией США CH-47 Chinook , в котором есть два массовых вращающихся вращающихся основных роторов, которые нейтрализуют крутящий момент друг друга, также обеспечивая массивные подъемные мощности.
Что это связано с вашим квадрокоптером? Все!
Multirotor Brones и проблема крутящего момента
Если мы посмотрим на базовый макет Quadcopter, вы заметите, что четыре ротора расположены в X Pattern. Две реквизиты поворачиваются по часовой стрелке, а два других в против часовой стрелки. В частности, передние реквизиты вращаются в противоположных направлениях друг к другу и то же самое относится к задним опорам. Как таковой, опоры, которые находятся напротив друг друга по диагонали, вращаются в одном направлении.
Конечный результат этой договоренности заключается в том, что если все реквизиты вращаются на той же скорости, дрон должен оставаться совершенно неподвижным с носом на месте.
Использование крутящего момента и тяги к маневре
Если вы не хотите сохранить нос беспилотника в одном положении, вы можете использовать этот принцип отмены крутящего момента для маневра. Если вы целенаправленно замедлили некоторые моторы и поправили других, дисбаланс приведет к повороту всего ремесла.
Аналогичным образом, если вы сорвались двумя задними двигателями, задняя часть дрона поднимет наклон всего ремесло вперед. Это верно для пары роторов, поэтому вы можете наклонить ремесло в любом кардинальном направлении.
Есть проблемы с этим подходом! Например, если вы замедлите ротор вниз, вы также уменьшаете его толчок, а другой ротор должен ускорить его, чтобы компенсировать это. Если нет, общая тяга уменьшится, и дрон проиграл бы высоту. Однако, если вы увеличите толчок ротора, он вызывает еще больше, что вызывает нежелательное движение.
Единственная причина, причина, по которой может летать квадрокоптер или другое мультирутное ремесло, это благодаря комплексному решению проблем в реальном времени, выполненном аппаратным обеспечением, которое контролирует его. Другими словами, когда вы говорите Дрону перемещаться в определенном направлении в трехмерном пространстве, система управления бортовыми рейсами точно работает, какая скорость каждый двигатель должен вращать роторы для достижения его.
С точки зрения пилота, управляющие входы такие же, как для любого самолета. Во-первых, у нас есть рыскание, где дрон поворачивается вокруг его вертикальной оси. Во-вторых, у нас есть шаг, где нос дрона вверх или вниз, заставляя его летать вперед или назад. Наконец, у нас есть каток, где дрон движется стороной в сторону. Конечно, у вас также есть контроль над количеством тяги, что меняет высоту дрона.
Все движения дрона являются сочетанием этих движений. Например, летающие по диагонали представляют собой смесь шага и кренат на элементах управления. Контроллер полета на борту делает все сложные работы по выяснению того, как перевести команду, например. Выложите нос на определенные скорости двигателя.
Коллектив против с фиксированным ротором
Есть один последний важный аспект, как мультироторные дроны летают, и это связано с самими роторами. Почти все дроны, которые вы можете купить сегодня, используйте роторы «Фиксированный шаг». Это означает, что угол, при котором ломтики лезвия ротора в воздух никогда не меняются.
Возвращаясь к вертолетам на мгновение, главный ротор, как правило, является «коллективным топом» дизайном. Здесь сложный набор связей может изменить угол, при котором атака ротора.
Если шаг равен нулю (лезвия ротора плоские), то никакая тяга не зависима, независимо от того, как быстро ротор вращается. Как положительный шаг (бросание тяги вниз) увеличивается, вертолет начинает поднимать. Самое главное, роторы могут быть перемещены в отрицательный положение шага. Здесь ротор торчатся вверх, поэтому корабль может спускаться быстрее, чем просто тянуть гравитации.
Отрицательный шаг означает, что, теоретически, вертолет может летать вверх ногами Но большинство полномасштабных вертолетов слишком велики и тяжелые, чтобы сделать это практически. Масштабные модельные вертолеты не имеют такого ограничения. Это привело к повышению «3D» вертолета RC вертолета и разумные выступления опытных пилотов Отказ
С ротором с фиксированным шагом единственный способ увеличить тягу - это увеличение скорости ротора, в отличие от вертолета, где скорость ротора может оставаться постоянной, когда шаг варьируется. Это означает, что дрон должен постоянно ускорять или замедлять роторы, не может летать ни в одном отношении в 3D-пространстве, и не может сходиться быстрее, чем свободные.
Почему у нас нет дронов коллективных шагов? Были попытки, такие как Stingray 500 3D Quadcopter, Но сложность и стоимость такого дизайна ограничивают его специализированным приложениям.
Легко летать, не летает легко
Multirotor Brones, как Dji mini 2. находятся Marvels of Engineering и компьютерные технологии Отказ Они могут летать только из-за конвергенции различных наук и технологий, все, что вы можете получить несколько удивительных зажимов в отпуске. Теперь, когда вы вынесите дрон для спина, у вас будет новое уважение к тому, что может сделать маленький парень.
