Квадрокоптеры из карбона: почему лучше заказать, чем сделать самостоятельно?

Прототип современного квадрокоптера появился еще в первой половине прошлого столетия (1922 г.)! Предок был назван в честь гражданина США российского происхождения Георгия Александровича Ботезата — «вертолет Ботезата».

Но не всё шло гладко, и ряд непреодолимых на то время технических трудностей стал причиной остановки работ. Например, никак не удавалось добиться оптимальных полетных характеристик, несмотря на то что 4-винтовая конструкция являлась наиболее устойчивой. И только появившиеся позже полноприводные винтовые системы помогли разработчикам добиться абсолютного баланса и легкой управляемости данного БПЛА.

Какие задачи решает квадрокоптер?

• Еще совсем недавно их использовали преимущественно для нужд военных, для которых, собственно, и были начаты когда-то эти разработки.

• Но не могли отставить в стороне их идею и производители детских игрушек, хотя и взрослые проявляют к ним большой интерес.

• Появился и новый вид соревнований с первым чемпионатом мира 2016 года — гонки на квадрокоптерах.

• Фото- и видеосъемку дроны тоже сделали более доступной. Еще совсем недавно, чтобы произвести съемку с воздуха или сделать эффектные фото, нужно было нанимать вертолет или использовать такую дополнительную технику, как видеокран. А ведь подобные съемки необходимы не только для того, чтобы запечатлеть событие или снять кадры для клипа или фильма, но и в научных целях. Они помогают исследовать труднодоступные места, брать пробы грунта, воды и воздуха или составлять точные карты с высокой детализацией.

• Используют нынче дроны и как часть системы безопасности для видеонаблюдения. Это вполне надежный и безопасный метод патрулирования периметра охраняемой территории.

• Удобно использовать их и для инспектирования ответственных объектов, таких как мосты, линии электропередач, газопроводы, нефтепроводы и прочие объекты.

• Поисково-спасательные операции тоже происходят с ними — когда квадрокоптеры используют для обследования мест катастрофы, выявляя раненых и выживших. Ими же доставляют медикаменты, теплые вещи и пропитание в места, куда временно не могут добраться спасатели.

• Доставка грузов, пионерами которой была компания «Амазон», тоже осуществляется ныне не без участия БПЛА. Правда, речь идет о легких грузах типа книг или коробок с пиццей, хотя пока что в этой сфере есть еще много не до конца решенных трудностей: как отследить передвижение и уберечь аппарат от уничтожения злоумышленниками.

• А в фермерском хозяйстве с помощью квадронов уже контролируют процесс созревания растений, а также производят удобрение последних. Нынешние дроны способны даже сгонять животных в стадо.

Современная робототехника

То, что можно увидеть на мировом рынке квадрокопетров, поистине достойно восхищения. Они имеют разные конструкции, сложную электронную начинку и используются для решения самых невероятных задач. Управление квадроном — тоже своего рода искусство, и не всегда удается обойтись без падений. Поэтому, чтобы повысить прочность и летные характеристики, конструкторы ищут оптимальные решения.

Вот почему массовое применение углепластика в изготовлении рам и комплектующих для дронов — естественная тенденция.

Рама дрона

Значение рамы в конструкции квадрокоптера можно назвать основополагающим. Она дает возможность обеспечить оптимальное расположение всех компонентов, получив при этом лучшие полетные характеристики. Жесткость, баланс распределяемого веса, аэродинамика, устойчивость, отсутствие вибрации и шумов — параметры, на которые рама влияет непосредственно.

Из этого следует, что идеальной является именно та рама, которая одновременно является прочной и устойчивой, а также легкой и аэродинамичной. При этом само назначение дрона уже не существенно: для гонок, перевозки грузов или аэрофотосъемки — все перечисленные характеристики для него важны.

В связи с этим рамы квадрокоптеров делают из различных материалов: пластик, алюминий, стекловолокно, карбон, а также трубки ПВХ и даже дерево. Да, всё сгодится, но вот полетные характеристики будут существенно отличаться.

Карбоновые рамы

Да, именно углепластику сегодня отдается заслуженное предпочтение. Ведь именно рамы из карбона сделали современные квадрокоптеры жесткими, легкими и более стабильными во время полета. Они также имеют существенное преимущество перед алюминиевыми аналогами, поскольку отличаются оптимальным соотношением вес/жесткость.

Вообще углепластик применяется во многих отраслях промышленности благодаря небольшому весу и высокой прочности и потому стал буквально находкой для производства БПЛА.

Почему вес рамы так важен

Ответ тут прост: чем беспилотный аппарат тяжелее, тем выше должна быть емкость бортового аккумулятора (АКБ), чтобы продлить время полета. Если весовые параметры не оптимизированы, винтомоторная группа перегревается и выходит из строя, снижается маневренность и сокращается время полета. И в аварийной ситуации легкий дрон подвергается меньшей разрушительной инерции.

Кроме того, при одинаковой тяге двигателей меньший вес карбоновых ЛА позволяет повышать полезную нагрузку и при этом увеличивать скорость.

И вот в части конструкции лучей рамы нынешние технологии и современная оснастка при производстве углепластика дают практически неограниченные возможности. И прогрессивные производители уже не ограничиваются только круглой или квадратной конструкцией — они придают лучам рамы более сложные формы и сечения, а также создают монолитные обтекаемые конструкции, улучшая аэродинамические характеристики. Ну а преимущество монолитных конструкций очевидно — в отсутствии крепежа и слабых мест в виде стыков.

Кроме этого, карбон дает возможность создания сверхлегких посадочных шасси разных форм и конструкций: поворотные, складывающиеся, с амортизаторами или без них. Безусловно, существуют дроны и без шасси, но, если это необходимо по условиям эксплуатации, шасси из углепластика невозможно заменить ничем.

Нюансы углепластиковых рам

Карбон — материал, проводящий электричество, поэтому в конструкции не должно быть оголенных проводов. Если провод замкнет на раму, вся электронная начинка дрона прикажет долго жить.

Внимательно нужно относиться и к расположению антенны. Карбон может влиять на диаграмму направленности. А вот выбор частот для работы электроники квадрокопетров — узкая профессиональная тема, выходящая за рамки статьи, поэтому мы ее тут рассматривать не будем.

Лопасти (винты) квадронов

Неудачные приземления или маневры часто заканчиваются поломкой лопастей. Ведь часто лопасти производят из обычного пластика, но иногда и углепластика или их сочетания, что отражается и на цене, и на характеристиках.

Единственным недостатком карбоновых лопастей в сравнении с пластиковыми является цена, хотя у пластиковых тоже есть преимущества. Они доступные, пластичные и на рынке представлены в очень широком ассортименте. Пластиковые лопасти обладают большей гибкостью и способностью выдерживать встречные удары.

В пользу же изготовления лопастей из углепластика говорит то, что они однозначно превосходят в точной балансировке.

Независимо от используемого материала, основным требованием к лопасти является ее качество.

Самостоятельно или на заказ

Сегодня не только ВПК, но и огромное количество отраслей промышленности по всему миру производят самые невероятные виды беспилотных летательных аппаратов. Также и очень много энтузиастов делают дроны, как говорится, у себя в гараже. Причем не только рамы, но и саму электроники и прочие запчасти.

У кого-то это даже достойно получается — правда, с учетом того, что есть возможность собрать отличный квадрон, сделав детали из углепластика на заказ. Ведь современные технологии позволяют получить детали с точно заданными геометрическими параметрами, а также прочностью.

Трудности «гаражного производства»

Но если вы просто купили лист карбона пусть даже высокого качества и от мирового бренда, то вырезать из него даже самую простую раму, лопасть или другую деталь дрона окажется далеко не так просто в силу специфики самого материала. А если это в 3D, придется повозиться с изготовлением — и не факт, что получится то, что нужно. Поэтому, учитывая все риски самостоятельного производства, куда выгоднее будет обратиться в нашу компанию Carbon Composites, которая предоставляет услуги изготовления изделий из углепластика и профессиональной резки по вашему чертежу.

Заключение

Робототехника модернизируется и развивается. Возможно, мы даже не представляем, чем еще нам придется сильно удивиться в будущем. Но если вы уже сейчас хотите коснуться его — соберите собственный квадрокоптер, заказав карбон для него в нашей компании.