Комментарии 100
Я понятия не имею как можно удержать дрон в режиме такого блевотрона — www.youtube.com/watch?v=8j8WhHLU_aA (экшен с 1:10). Как я понял — один пропеллер развалился в полёте (1:36).
Это опять же в теории, поскольку на практике при потере винта сразу начинается болтанка, как на видео и там уже сложно что-то делать, хотя автоматика может и справится.
Ёклмн, Вас в школе не учили, что плоскость можно провести через три точки, а не через две? Как только Вы отключите третий мотор, у Вас останется только две точки, т.е. прямая, и вся конструкция начнёт вокруг неё вращаться, а с учётом того, что моторы жёстко закреплены в раме, коптер начнёт выписывать кульбиты до самого момента столкновения с землёй. (Мы сеёчас говорим о коптере, который рама-с-пропеллерами, в вертолёте всё по-другому — там тяга несущего винта проходит через центр масс).
Если нужно, то квадр остается с двумя моторами, что резко снижает шансы на мягкую посадку. Если нет, то шансов посадить его без повреждений вообще практически нет.
И как тогда Ваше утверждение «Квад выдерживает потерю одного мотора/винта без «совсем катастрофических» последствий»?
Мои посылки:
А) Обычно конструкция мультикоптеров предполагает, что оси винтов жёстко закреплены перпендикулярно некоей плоскости и НЕ могут поворачивасться относительно неё.
Б) Тягу моторов в принципе можно изменять "на лету" (при наличии поддерживающих это контроллеров+софта).
В) Через три точки можно провести толко одну плоскость, через две — сколько угодно.
Из них следует, что:
- Мультикоптер, у которого осталось только три винта, обычно ещё можно посадить с сохранением параллельности плоскости рамы плоскости земли — если проекция его центра тяжести находится внутри треугольника, образованного точками, сответствующими центрам пропеллеров, и софт может быстро среагировать и перераспределить тягу "живых" пропеллеров, чтобы коптер не слишком сильно перекашивало от дисбаланса тяги.
- В таком случае вращение вокруг вертикальной оси из-за нескомпенсированных пропеллеров, конечно, может иметь место, но его скорость будет не столь большой, чтобы нанести сильные повреждения.
- Мультикоптер, у которого осталось только два винта И проекция ЦТ НЕ находится строго на линии между ними (то есть почти любой коптер), с учётом посылки В, провернётся вокруг этой [горизонтальной] линии (пока проекция ЦТ не окажется на ней), в результате чего с учётом посылки А тяга винтов станет не строго вертикальной, а наклонной, что приведёт как минимум, к ускоряющемуся горизонтальному смещению коптера, а как максимум (в силу инерции рамы), к его неконтролируемым кульбитам.
если проекция его центра тяжести находится внутри треугольника, образованного точками, сответствующими центрам пропеллеров, и софт может быстро среагировать и перераспределить тягу «живых» пропеллеров, чтобы коптер не слишком сильно перекашивало от дисбаланса тяги.В теории, винт может давать и отрицательную тягу, так что нахождение ЦТ внутри треугольника не обязательно
Остаток — за счёт парашутирования.
При падении винт будет давать отрицательную тягу даже будучи неподвижным
Ну если квадрик будет падать вверх ногами, то да :)))
… с некоторым шаманством с увеличением скорости вращения оставшегося нескомпенсированным винта...и приведёт к кульбитам, потому что при отказе мотора №4 пропеллер №2 начнёт вращать дрон вокруг оси 1-3 плюс крутящий момент по горизонтали. А если отключить №2 и центр тяжести дрона будет ниже оси 1-3 (что, как правило, правда), то дрон нормально сможет сесть на двух пропеллерах.
Да — это неустойчивое положение, но лучше, чем кувырком.

если отключить №2 и центр тяжести дрона будет ниже оси 1-3
Очень важный комментарий — если ниже и на ней, то да. А если ниже и слегка сдвинут — то можно подобрать тягу каждого из трёх моторов и опять нормально сесть.
Не могу сходу припомнить ни одного, у которого пропеллеры были бы существенно ниже или хотя бы на уровне корпуса. Обычно всегда выше.
Так что гипотетически надежда есть.
ЗЫ: нашёл один, но это концепт.

Да, конечно, это увеличит нагрузку на 1 и 3 движки, но на то и аварийная ситуация: главное спасти квадрокоптер от неуправляемого падения.
PS у бикоптеров и части трикоптеров, сами винты имеют изменяемый угол наклона а ля конвертоплан.
Упомянутый мной случай, если вырубились два винта из четырёх и не по диагонали.
Ссори, теоретических выкладок никаких не приведу, просто мнение из практики :)
Ну и есть еще вопрос относительной грузоподъемности. Вес каркаса трикоптера не легче (а то и тяжелее) чем у квадрокоптера, в то время как несущих моторов три, а не четыре — каждый из них должен давать большую тягу, чтобы сравняться по грузоподъемности с квадрокоптером.
Ну и плюс к этому стали доступны для любителей быстрые и недорогие микроконтроллеры, которые смогли с нужной скоростью просчитывать алгоритмы управления несколькими двигателями.
при отказе одного из моторов в модели вертолета неизбежно происходит его крушение
Вертолеты покрупнее (500-е и больше) при отказе двигателя (единственного, кстати) довольно успешно сажаются на авторотации :) Даже вроде 450-е сажали так. Более мелким не хватает массы чтобы за счет быстрого снижения в достаточной степени раскрутить набегающим потоком воздуха лопасти :)
за неимением приемлемых по весу электронных стабилизаторов полета, на винт ставилось массивное навершие, выполнявшее при раскрутке роль гироскопа. Как бы в последствии конструкторы ни пытались, без этой штуки вертолеты с одним винтом летать отказывались.
Не просто гироскопа, а гироскопа, управляющего углом атаки лопастей, это очень важный момент. Поэтому без этой штуки вертолеты и отказывались нормально летать пока не появились электронные стабилизаторы, управляющие углом атаки лопастей — flybarless схемы вертолетов :) И они не только за счет веса работали, но и за счет аэродинамики.
На видео трюки выполняет вертолет с гироскопом и ДВС, 2014 год.
Вообще-то на видео электричка :)
Гироскопы уже давно ставятся на вертолеты, но довольно долго они применялись только для курсовой стабилизации — управляли хвостовым винтом. И уже гораздо позже начали делать электронную стабилизацию по всем трем осям :)
Понятно, что с одной стороны к квадрику привязывается огромная парусная штука и надо сопротивляться ветру, с другой стороны эта парусная штука позволяет не так напрягаться по поводу удержания квадрика в воздухе. Всего полкубовый шарс гелием снизил бы вес килограммового квадрика в 2 раза.
При этом большинство видосов с квадриков это не попытка пролезть в угольное ушко, а подьем на достаточно солидную высоту и относительно неспешное маневрирование или отлет на какое-то вполне недалекое расстояние. Эту цель в принципе оно могло бы закрыть, не? В плюсах была бы плавучесть и меньший риск разбить если что.
Уменьшаем на 0.5кг вес — экономим 5 ньютонов, прикинем какой надо ветер что бы получилось невыгодно
Сила ветра

Где p — плотность воздуха = 1.2. Cx — коэффициент лобового сопротивления, допустим с учетом проектирования можно будет уменьшить до автомобильного — 0.3. а площадь сечения 0.5 куба допустим получится 0.3. Вроде так (написали подробно что бы легче было поправить если что).
Тогда имеем

При указанных значениях даст 9.62м/с — критическая скорость ветра, больше — гелиевый суппорт не выгоден, меньше — гелиевый суппорт выгоден. Эта скорость это грань между свежим и сильным ветром.
При этом это именно точка выгодности, т.е. даже при 15м/с квадрик в принципе сможет подняться в воздух, правда это уже будет эквивалентно дополнительным 700гр нагрузки.
Так же придется учитывать очевидно восходящие и нисходящие течения воздуха, грамотное их использование может сильно помочь при удачном стечении обстоятельств.
В общем — свою нишу такое решение могло бы занять, а учитывая что оно могло бы быть монтируемым аксессуаром…
Ну и 15 м/с — это практически предел горизонтальной скорости для большинства квадров массой 1-2 кг (не гоночных) :)
То что мы еще не написали выше — если сделать форму крыла, то при ветре можно будет не просто ему сопротивляться, но и пользоваться им для создания вертикальной силы на подьем. Так что все даже чуть лучше.
Ну и 15 м/с — это практически предел горизонтальной скорости для большинства квадров массой 1-2 кг (не гоночных) :)Поэтому то что 10м/с критическая точка это вообще отлично получается:)
Надо двигаться против ветра — развернул квадрик одной стороной, надо воспользоваться ветром — развернул другой.
А если надо двигаться под углом к ветру? А если ветер меняется? :)
Ну и квадрику чтобы двигаться по горизонтали нужно наклоняться в сторону движения. А если ставить дополнительные моторы для горизонтального движения, то получаем… дирижабль, а не квадрик :)
А если надо двигаться под углом к ветру? А если ветер меняется? :)Под углом двигаться не надо, довернуть квадрик что бы он был по ветру не проблема вообще, более того по ветру он сам довернется если ветер поменяется — как флюгер.
дирижабль, а не квадрик :)Иииии… мы возвращаемся к первому нашему комменту «смесь квадракоптера с дирижаблем»©
Достаточно компенсировать, хотя-бы, 70% веса коптера, чтобы добиться выдающихся результатов по времени полета. Единственно, что смущает, это герметичность самого «дирижабля», но, как мне кажется, современные материалы могут это решить (но я не специалист).
Сама подвеска снизу, кстати, слегка похожа на квадрокоптер:
Как я написал выше, именно коптер с достаточно большим, но плоским и обтекаемым корпусом, заполненный водородом (намного лучше по подъемной силе, чем гелий), который компенсирует определенную часть веса, может быть весьма любопытной инновацией.
Но тут нужно считать (или экспериментировать), насколько возрастут затраты энергии на удержание такого коптера на месте, для съемки — ведь парусность у него будет, все-таки выше, чем у обычного коптера.
То-бишь, по сути, речь идет о чем-то наподобие
Нужно будет ему написать об этой идее.
Теоретически, это сделать не сложно: надо просто спаять из полиэтилена, как вариант, оболочку с проемами для винтов и приклеить к обычному коптеру.
Только, по-моему, подъемная сила будет совсем слабой для такого веса, она не компенсирует даже половины силы тяги, требуемой от пропеллеров.
Ваше же видео показывает дирижабль, а не коптер, то-бишь ЛА легче воздуха. У моих детей есть подобная игрушка (только там сделано еще остроумнее, вообще винтов нет никаких), это совершенно не то. Коптер должен быть тяжелее воздуха, иначе придется полностью переписывать схему управления.
По настоящему серьезных проектов на эту тему не встречали, но вот например tethered.solutions — вполне бюджетно до 300 метров вверх запускают.
Странно, что совсем не упоминается ключевой фактор — появление дешевых гироскопов и контроллеров. Вертолет с коллекторным двигателем — да легко. Были такие, да и сейчас есть.
А вот вручную управлять полетом квадрокоптера (полностью вручную без контроллера и гироскопа) — просто не реально.
Ну я из своего опыта первых экспериментов и попыток построить летающую платформу
Фраза
Пока не было надежной электроники для согласования моторов, смотреть на полеты таких устройств жутковато. Здесь были и поломанные рамы, и потерянные видеокамеры, и утонувшие в водоемах дорогостоящие электронные модули.
Близка к моему опыту, но не раскрывает деталей. Вот как раз когда появились на ebay первые интегральные гироскопы — только тогда и начало что то получатся (у меня, как минимум).
Вот даже один в руках верчу как раз сейчас. Платка с IDG300A и ATMega. Уже как "память" не более.
К сожалению (а может и нет) сейчас уже DIY для дронов — смысла не имеет. На поток дроны и их ПО поставлены.
Но есть еще революция в геодезии и картографии. Чтобы снять сотни гектар плотной(сложной) застройки(леса, горы, поля, города), нужно просто дать дрону задание и он сделает все полевые работы на которые требовались дни и недели — за пару часов в автономном порядке. А так же способен четко определись каждое сухое дерево в лесу или деревья определенной породы просто пролетев над лесом. Про военных так вообще молчу.
Сейчас дроны эволюционирую настолько быстро, что даже профессионалам нужно четко отслеживать пульс взрывного роста и новые возможности по применению. Для простого профессионала эта технология несет как новые возможности так и многократное облегчение время-затрат(но при многократном увеличении сложности вхождения в профессию).
— аккумуляторы с высокой удельной емкостью;
— «супермагниты» с прежде недостижимыми свойствами (обеспечивают легкие роторы для бесколлекторных моторов);
— мощные транзисторы MOSFET c низким сопротивлением канала и наносекундными задержками срабатывания (позволяют сделать управляемые ими обмотки моторов легкими и получить высокую мощность/КПД при низковольтном питании).
Перечисленные технологии сделали достижимыми требуемые массо-мощностные показатели, без чего коптер бы просто не оторвался от земли.
С другой стороны, появление быстрых 32-разрядных микроконтроллеров позволило использовать алгоритмы, обеспечивающие управление статически неустойчивыми аэродинамическими системами. А прогресс в области цифровой связи и GPS обеспечил возможности для навигации и дистанционного управления.
Демонстрация возможностей электровертолета с гироскопом, 2014 год. А ваш квадрокоптер так умеет?
Вот ещё вдвое резче! Представляю глаза инженера из вертолётного КБ годах в 80-х, если бы он увидел такое.
А ваш квадрокоптер так умеет?Как именно умеет? Падать с небольшой высоты, или дергаться и трястись, как в лихорадке? Я думаю, что хороший профессиональный гоночный кастомный квад (да еще с подточенным firmware) сделает подобный вертолет, как бык овцу.
профессиональный гоночный кастомный квад (да еще с подточенным firmware) сделает подобный вертолет, как бык овцу.
Без изменяемого шага винтов — не сделает :)
Значит кроме софта нужна ещё и механика.
Правильно — нужна механика изменения шага винтов :)
Ведь если при отказе одного из моторов в модели вертолета неизбежно происходит его крушение, то в случае моделей с несколькими двигателями нагрузку вышедшего из строя мотора можно распределить на другие и удержать машину в воздухе.
В качестве иллюстрации отлично подойдёт вот это видео:
Wesha, Oz_Alex, Andy_Big, это так-же к вашему спору в начале. Смотреть с 6:13
В качестве иллюстрации отлично подойдёт вот это видео:
Нет, тут не совсем тот случай. На этом видео квадрокоптеру укоротили два противоположных винта. Он не потерял полностью один из винтов, просто тяга двух винтов резко упала. Но осталась достаточной для стабилизации горизонтального положения. Это не то же самое, что полная потеря одного из винтов :)
Бикоптеры с двумя винтами конструктивно устроены подобно конвертопланам = имеют наклоняемые двигатели.
Чтобы квадракоптер не терял манёвренности без четвёртого винта — необходима возможность создания отрицательной тяги вращением винта в обратную сторону, что большинство квадракоптеров не поддерживает.
Вопрос можно ли это сделать при полной пропаже тяги, согласен, остаётся открытым.
Углубимся в историю: откуда растут ноги у квадрокоптеров