Самодельные квадрокоптеры для полета человека

Самодельные квадрокоптеры для полета человека

В большинстве случаев квадрокоптер ассоциируется у рядового человека с развлечениями, возможностью эффектной съемки с воздуха, решением ряда задач органами МЧС, полиции, лесоохранных и других организаций. Изредка в интернете появляется информация о попытке в крупных городах организовать доставку различных товаров на дронах. В каждом из этих случаев максимальный вес полезного груза, поднимаемого на квадрокоптере не превышает пяти килограммов, но что если его значительно увеличить и, например, организовать перевозку людей?

Подобное решение может радикально изменить весь рынок пассажирских перевозок, позволяя ускорить движение транспортных средств в крупных городах, создать сферу «воздушных такси» для полетов на малые расстояния. Дополнительно подобная техника решит ряд задач с эвакуацией людей из зон бедствия, возможность безопасного вывоза из труднодоступных мест больных и раненных, доставкой грузов и так далее.

Сложности проектирования и изготовления дронов для полетов человека

С теоретической точки зрения особых проблем с конструированием квадрокоптеров для перевозки человека своими руками не возникает, но на практике есть ряд следующих сложностей и проблем:

Наличие мощных аккумуляторных батарей

На сегодня отсутствуют конструктивные решения, обеспечивающие при малом весе батареи высокую емкость, долговечность и отдачу тока, что ведет к резкому утяжелению всей конструкции для полетов человека по воздуху. В реальности современные прототипы для перевозки людей могут двигаться по воздуху со скоростью 130 км/час не более 20-25 минут, что признается пока неудовлетворительным показателем.

Многие эксперты сходятся на необходимости поиска принципиально новых принципов работы батарей, что необходимо не только для полетов дронов, но и для наземного электротранспорта, повысив длительность поездки без зарядки на электроавтомобиле.

Законодательные моменты

Во многих странах мира действуют очень жесткие правила по использованию воздушного пространства, что обусловлено борьбой с терроризмом, условиями обеспечения безопасности полетов, сохранением тайны личной жизни и другими моментами.

Появление реальных коптеров для перевозки людей автоматически потребует разработки нового законодательства, а это время.

Уровень безопасности

Развитие нештатных ситуаций на высоте и столкновения могут привести к серьезным травмам и летальным исходам, поэтому необходимо внедрение соответствующих компенсаторных антиаварийных механизмов, внедрение ПО для исключения человеческого фактора, что предупредит столкновения во время полета.

Высокая стоимость

Отсутствие эффекта масштаба и технические проблемы, про которые уже шла речь выше, автоматически повышают цену на подобные дроны. По оценкам экспертов, Scorpion 3 российского производства, который имеет эффектный вид, но далеко не лучшие технические характеристики, обойдется покупателю примерно в 150 000 долларов, то есть про массовое использование подобных квадрокоптеров на сегодня просто нереально.

В итоге на сегодня конструкторы и стартапы специализируются на поиске оптимальных вариантов создания больших дронов для людей в теоретической сфере, периодически предлагая миру свои разработки и прототипы. Именно они смогут в будущем стать базой для выпуска первых серийных моделей, которые будут использоваться на практике.

Основные прототипы квадрокоптеров для полета человека

На сегодня существует несколько прототипов больших дронов, которые смогут осуществлять перевозки пассажиров. Одним из достойных вариантов остается Scorpion 3, созданный российским стартапом. Это уже третий вариант гибрида квадрокоптера и мотобайка, который имеет следующие характеристики:

  • максимальная высота полета – 3 метра;
  • максимальный вес – 250 кг;
  • скорость движения – до 50 км/ч;
  • продолжительность движения – 27 минут.

Еще одной и весьма серьезной попыткой создать городской воздушный транспорт для человека стал проект Ehang-184 от одноименной компании из США. Этот дрон обеспечивает комфортные и безопасные условия во время полета, значительно мощнее, что подтверждают следующие характеристики:

  • максимальная высота подъема – 3.5 км;
  • предельно допустимый вес – 200 кг;
  • максимальная скорость – 100 км/ч;
  • продолжительность полета – 23 минуты.

Весьма интересной с конструктивной точки зрения стала летающая доска от компании Zapata Racing. Подъем в воздух осуществляется с помощью четырех двигателей мощностью в 250 лошадиных сил, а для управления используется пульт дистанционного управления. В качестве источника энергии дрон использует авиационный керосин, находящийся в баке. Последний имеет вид ранца и находится за спиной пилота. Максимальная скорость подобного прототипа составила 55 км/ч, высота подъема 30 метров, а продолжительность полета не превышает 4 минут.

Еще одной интересной новинкой остается гибридный квадрокоптер от компании Top Flight Technologies, который может находиться в воздухе уже несколько часов, а это возможность перемещения на большие расстояния без дозаправки. Единственным исключением становится только ограничение максимального веса на уровне 15 кг, хотя уже совсем скоро производитель планирует довести этот параметр до 100 кг.

В качестве привода дрона используется гибридная силовая установка, которая вырабатывает энергию для электродвигателя мощностью 10 кВт. Для работы установки имеется бак на 18,9 литров топлива, а также литий-полимерная аккумуляторная батарея емкостью 6000 мАч. Максимальная скорость аппарата составляет 64 км/ч.

Интересно, что управлять дроном можно на расстоянии до 3,2 км, а снимать телеметрические показатели на удалении в пределах 15 километров.

Можно ли построить квадрокоптер для человека своими руками?

Этот вопрос однозначно имеет положительный ответ, но только с теоретической точки зрения. Причина в высокой стоимости комплектующих и ряде технических проблем, связанных с отсутствием на рынке доступных по цене аккумуляторов, необходимости использовать легкие компоненты из углепластика и аналогичных материалов, которые обеспечат высокую прочности при минимальном весе дрона. Впрочем, если речь об организации стартапа, который привлечет достаточно средств на разработку и конструирования прототипов, то возможно, что пионером на рынке перевозок людей дронами окажетесь именно вы. Во всяком случае, Scorpion имеет именно российские корни, поэтому весьма вероятно, что первый реальный квадрокоптер для человека своими руками будет собран именно у нас.

Читайте также:  Между максимум и минимум

В большинстве случаев квадрокоптер ассоциируется у рядового человека с развлечениями, возможностью эффектной съемки с воздуха, решением ряда задач органами МЧС, полиции, лесоохранных и других организаций. Изредка в интернете появляется информация о попытке в крупных городах организовать доставку различных товаров на дронах. В каждом из этих случаев максимальный вес полезного груза, поднимаемого на квадрокоптере не превышает пяти килограммов, но что если его значительно увеличить и, например, организовать перевозку людей?

Подобное решение может радикально изменить весь рынок пассажирских перевозок, позволяя ускорить движение транспортных средств в крупных городах, создать сферу «воздушных такси» для полетов на малые расстояния. Дополнительно подобная техника решит ряд задач с эвакуацией людей из зон бедствия, возможность безопасного вывоза из труднодоступных мест больных и раненных, доставкой грузов и так далее.

Сложности проектирования и изготовления дронов для полетов человека

С теоретической точки зрения особых проблем с конструированием квадрокоптеров для перевозки человека своими руками не возникает, но на практике есть ряд следующих сложностей и проблем:

Наличие мощных аккумуляторных батарей

На сегодня отсутствуют конструктивные решения, обеспечивающие при малом весе батареи высокую емкость, долговечность и отдачу тока, что ведет к резкому утяжелению всей конструкции для полетов человека по воздуху. В реальности современные прототипы для перевозки людей могут двигаться по воздуху со скоростью 130 км/час не более 20-25 минут, что признается пока неудовлетворительным показателем.

Многие эксперты сходятся на необходимости поиска принципиально новых принципов работы батарей, что необходимо не только для полетов дронов, но и для наземного электротранспорта, повысив длительность поездки без зарядки на электроавтомобиле.

Законодательные моменты

Во многих странах мира действуют очень жесткие правила по использованию воздушного пространства, что обусловлено борьбой с терроризмом, условиями обеспечения безопасности полетов, сохранением тайны личной жизни и другими моментами.

Появление реальных коптеров для перевозки людей автоматически потребует разработки нового законодательства, а это время.

Уровень безопасности

Развитие нештатных ситуаций на высоте и столкновения могут привести к серьезным травмам и летальным исходам, поэтому необходимо внедрение соответствующих компенсаторных антиаварийных механизмов, внедрение ПО для исключения человеческого фактора, что предупредит столкновения во время полета.

Высокая стоимость

Отсутствие эффекта масштаба и технические проблемы, про которые уже шла речь выше, автоматически повышают цену на подобные дроны. По оценкам экспертов, Scorpion 3 российского производства, который имеет эффектный вид, но далеко не лучшие технические характеристики, обойдется покупателю примерно в 150 000 долларов, то есть про массовое использование подобных квадрокоптеров на сегодня просто нереально.

В итоге на сегодня конструкторы и стартапы специализируются на поиске оптимальных вариантов создания больших дронов для людей в теоретической сфере, периодически предлагая миру свои разработки и прототипы. Именно они смогут в будущем стать базой для выпуска первых серийных моделей, которые будут использоваться на практике.

Основные прототипы квадрокоптеров для полета человека

На сегодня существует несколько прототипов больших дронов, которые смогут осуществлять перевозки пассажиров. Одним из достойных вариантов остается Scorpion 3, созданный российским стартапом. Это уже третий вариант гибрида квадрокоптера и мотобайка, который имеет следующие характеристики:

  • максимальная высота полета – 3 метра;
  • максимальный вес – 250 кг;
  • скорость движения – до 50 км/ч;
  • продолжительность движения – 27 минут.

Еще одной и весьма серьезной попыткой создать городской воздушный транспорт для человека стал проект Ehang-184 от одноименной компании из США. Этот дрон обеспечивает комфортные и безопасные условия во время полета, значительно мощнее, что подтверждают следующие характеристики:

  • максимальная высота подъема – 3.5 км;
  • предельно допустимый вес – 200 кг;
  • максимальная скорость – 100 км/ч;
  • продолжительность полета – 23 минуты.

Весьма интересной с конструктивной точки зрения стала летающая доска от компании Zapata Racing. Подъем в воздух осуществляется с помощью четырех двигателей мощностью в 250 лошадиных сил, а для управления используется пульт дистанционного управления. В качестве источника энергии дрон использует авиационный керосин, находящийся в баке. Последний имеет вид ранца и находится за спиной пилота. Максимальная скорость подобного прототипа составила 55 км/ч, высота подъема 30 метров, а продолжительность полета не превышает 4 минут.

Еще одной интересной новинкой остается гибридный квадрокоптер от компании Top Flight Technologies, который может находиться в воздухе уже несколько часов, а это возможность перемещения на большие расстояния без дозаправки. Единственным исключением становится только ограничение максимального веса на уровне 15 кг, хотя уже совсем скоро производитель планирует довести этот параметр до 100 кг.

В качестве привода дрона используется гибридная силовая установка, которая вырабатывает энергию для электродвигателя мощностью 10 кВт. Для работы установки имеется бак на 18,9 литров топлива, а также литий-полимерная аккумуляторная батарея емкостью 6000 мАч. Максимальная скорость аппарата составляет 64 км/ч.

Интересно, что управлять дроном можно на расстоянии до 3,2 км, а снимать телеметрические показатели на удалении в пределах 15 километров.

Можно ли построить квадрокоптер для человека своими руками?

Этот вопрос однозначно имеет положительный ответ, но только с теоретической точки зрения. Причина в высокой стоимости комплектующих и ряде технических проблем, связанных с отсутствием на рынке доступных по цене аккумуляторов, необходимости использовать легкие компоненты из углепластика и аналогичных материалов, которые обеспечат высокую прочности при минимальном весе дрона. Впрочем, если речь об организации стартапа, который привлечет достаточно средств на разработку и конструирования прототипов, то возможно, что пионером на рынке перевозок людей дронами окажетесь именно вы. Во всяком случае, Scorpion имеет именно российские корни, поэтому весьма вероятно, что первый реальный квадрокоптер для человека своими руками будет собран именно у нас.

Читайте также:  Число затравка для майнкрафт ps4

Думаю все заметили, что в интернете достаточно много статей про квадрики мелкого размера: тесты, обзоры и т. д. А вот тестов больших коптеров маловато. Думаю в основном потому, что большой коптер – это чаще всего индивидуальная постройка (не всегда, но часто). Поэтому я решил написать про свой личный «самосбор» – гексакоптер на раме tarotfy680. В качестве предыстории хочу рассказать о том как я собирал этот коптер с нулевыми знаниями. За три года он претерпел много модификаций: от мелких до полной смены «тяговой начинки».

Итак, все началось когда я решил заниматься аэросъемкой. На то время у меня был куплен небольшой «шальной» квадрокоптер, на котором я научился немного летать и, как я понял позже, вообще, не годится для съемки, т. к. грузоподъемности не хватало для необходимого оборудования. В итоге пришла идея собрать свой коптер. Русскому же человеку покупать готовый дорого, и амбиций что соберет «дешевле» достаточно. 🙂

В итоге с другом «поскребли по сусекам» и нашли немного денег на покупку деталей. Все заказывал с Китая, в основном Ebay и Hobbyking. Ссылки на первые сетапы уже не найду, давно это было. И через пару месяцев ожидания (тогда почта работала хуже чем сейчас) мне выдали все посылки. Огромная рама! Огромные винты! Аккумуляторы тяжелые! Прямо восторг был после мелкого квадрика. 🙂

Итак по характеристикам первого сетапа:

  • Рама tarotfy680 (с алюминиевыми лучами) Tarot FY680*.
  • Моторы Heng Li Brushless Motors W4225 610KV* (тогда еще желтые были).
  • Контроллер Naza-mv1 (первая версия назы, которой на ебее практически сейчас и не найти. Lite версия всех перепрыгнула уже. По сути, разницы то и нет).
  • Регуляторы RCtimer 30a.
  • Аппаратура Turnigy 9xr.
  • Модуль и приемник к ней DJT Frsky.
  • Пропеллеры карбон 12×6.
  • Аккумы Zippycompact 3s 25c 5000mah ( тот еще отстой).
  • Видеопередача Boscam 5.8 RC 305 и 200mw передатчик*.

Ссылку на 2х осевой подвес к сожалению не найду, но помню, что он стоил по тем деньгам 6 т. р. и был на сервах)

Итак (помните что знания нулевые) собрал все это чудо. Причем я заменил алюминиевые трубы рамы на 500мм карбоновые трубы. Амбиции о «метровом» коптере меня не покидали…

Сейчас меня пайка контактов того времени ввела бы в ужас, но всё-таки. Коптер был собран. Сделан throttlerange регуляторов (процедура, которая как я понял выравнивает мин/макс значения скорости моторов для каждого регуля) и первый запуск. В тот раз я думал что вижу гексу последний раз. Причиной тому был GPS-компас назы, который был развернут на 180 градусов. Думаю коптероводы прикинут что это такое. 🙂

Ну да ладно. После доработок, дочиток инструкций и, все же, укорочения труб до нормальной длины — новый тест. Ура! Все полетело. «Ничего себе собрал его все таки» – думал я. Даже failsafe работает. В принципе на этом радостные моменты закончились и начались «неприятки». Наконец-то купил sonynex 5nв Москве. Поставил на подвес. Взлетел и… Снимаю! Снимаю! Эм, нет не снимаю…

Коптер почему-то «проседает». Летит, летит и потом берет и плюхается в траву. Не быстро… но ведь…так не должно быть! Поднимаю повыше – летает, летает….и опять теряет высоту…. Причем бывает так, что достаточно стремительно теряет высоту. В чем дело? Все настройил, все что мог прошерстил… не хочет летать и все. Как оказалось, уже через некоторое время, эти движки лучше летают на 4s аккумах чем на 3s… но на то время я этого не знал (инструкцию же в детстве читать не научили) и поэтому: интернет, форумы.

Хм. Прошивка регулей… Ага, надо попробовать что это такое… Прошивка SimonK, ага… говорят круто, стабильно — пробуем. Не буду описывать режим прошивки, т. к. это тот еще геморрой, когда нет подходящих коннекторов. Итог был потрясающим! Вау! Стабильно висит в воздухе! Держит высоту! Камеру таскает! Но итог был потрясающим – итог был недолгим. Проба первого Failsafe. Возврат домой — ну… вернулся… с дрейфом (gps, видимо, был немного повернут), но вернулся. Хорошо.

Потом еще и назу прошил! Ведь прошивка вышла… как ее обойти. Говорят же еще лучше будет. И одним прекрасным днем….поехали полетать в поле.

«Отлети подальше» – говорили они, «все будет ништяк» – убеждали они. В конечном счете краш. Причем такой… нормальный. Карбоновый подвес в щепки (хорошо что камеру снял). Пару лучей под замену и пару пропов тоже. Шок! Почему! Из-за чего! Грешил на назу. Откат назы до заводской прошивки не помог.

На failsafe он все падал и падал. Но без него вроде летал. Конечно же, хотелось и поснимать что-то. Даже умудрился снять первый «шоурил» так сказать. И в итоге в один прекрасный день мы встали рано утром (чтоб не было людей в городе почти) и пошли поснимать городской мост. Во время запуска пару раз «проскакивали моторы», т. е. дергались и не раскручивались. Но что уж нам… зря пришли что ли? Все таки запустили его в воздух и даже что-то поснимали. Когда аккумы уже сели и я собирался снижаться и уезжать домой, на высоте около 10 метров над набережной около моста, гексакоптер решил что хочет быть квадрокоптером и просто-напросто отрубил 2 движка. Элегантно наклонясь на 90 градусов он принял курс на землю, точнее, на асфальт. Представляете вот эту картину в замедленной съемке? Летит коптер в землю, а у тебя в голове счетчик такой тикает: -20$… -50$… – 100$…

Читайте также:  Как настроить подсветку на asus rog

И тут, откуда ни возьмись, из-под моста еще и люди выходят. У меня волосы на голове поседели, выпали, отрасли и снова поседели. Только чудом он упал метрах в двух от них. С того момента вопрос о безопасности полетов для меня на первом месте и над людьми, вообще, стараюсь не летать. Немного отойдя от увиденного я оценил масштаб урона.

Даже микро SD-флешка сломалась пополам. 🙂

Видео не осталось на память… Какие тут съемки, когда уверенности в коптере нет? И тут я наткнулся на статью, что якобы прошивка SimonK не работает с «многополюсными» двигателями (вроде так называется).

«Етижи пассатижи» — снова подумал я. Новое скрежетание по сусекам и покупка новых регуляторов. Купил регуляторы turnigy plush 30a*. Поставил. Ого! Летает… Что-то мне еще страшно летать… Но все таки оно работало в нормальном режиме, и даже failsafe, будь он неладен. К этому времени я перешел на 4s аккумы (как надо было сделать вначале). И в момент моего счастья один человек все испортил. Он сказал что такой сетап опасный. Он может упасть завтра, через месяц, через год. Типо эти регули с такими движками не подружаться. Какие проблемы, денег-то уйма… купил двигатели T-motor 2814-10 770kvу знакомого. Так как у него с такими же регулями и винтами коптер летал, но на более длинной раме.

Все собранно и настроено. Но вот незадача, раскачивает коптер и все тут. Гейнами зажать до конца не получается. К тому времени я собирал уже свой самодельный подвес на БК моторах. (О нем расскажу в другой статье). Повесил подвес. Вес стал больше и эффект смещения центра тяжести в них сработал. Коптер стал летать нормально. Единственным минусом были полеты в ветер. Тогда его все-таки раскачивало и я нервничал. Но летал он довольно неплохо и довольно долго. Было снято несколько проектов и т. д.

После сборки квадрика на комплекте E300 от DJIя подумал о том, что хватит самодельничать, пора и гексу обновить, и купил комплект DJIe800*. Так же эта покупка предполагала переход с 4s на 6s аккумы. Посмотрев на инспайра и аналогов, понял, что на 6sдействительно будут «долгие» полеты. Такой же комплект стоит на DJIinspire 1. Получается практически шестимоторный инспайр). В таком сетапе он летает и по сей день. Коптер стал действительно стабильней, маневренней, и как ни странно тише. 🙂

Быстросъемные пропеллеры — это вообще потрясающе. Очень устал от этих закручиваний и откручиваний гаечек, ведь транспортировать со снятыми пропеллерами куда удобнее.

Единственное пришлось слегка удлинить раму. Дело в том, что этот комплект подразумевает 13-ые винты взамен моих 12-ых. И со стоковыми мотормаунтами они бы друг друга цепляли. Но покупать новую раму было б сильно затратно, поэтому просто решил поставить мотормаунты современных версий этой рамы. Купил на «хоббикинге» (вот такие) мотормаунты, которые крепятся с торца трубы, тем самым удлиняя ее примерно на 7-9 см. В итоге зазор между пропеллерами стал примерно 1,5-2 см. Сейчас коптер таскает 3х осевой подвес + sonynex 5n. На самом деле с его грузоподъемностью он спокойно вытянет и зеркалку, так как рекомендуемая нагрузка на луч 800 грамм, а максимальная 2000 граммм, просто я не считаю, что мне это сейчас надо.

Вот такая получилась история о коптеростроении с нуля. Сказать что постройка вышла дешевле чем можно было купить коптер? Конечно нет. Однако, полученный опыт стоит этих денег и времени. Да и еще к вопросу о покупке аккумуляторов. Никогда не покупайте эти желтые zippycompact! Неважно 3s или 4s — это хлам. К сравнению гекса, с t-motor 2014-10 и подвесом на них, летала 5 минут. Реально всего 5 минут! На паре аккумов в сумме 10000mah. Если и выбирать из «дешевых» аккумов, то либо простые zippyлибо turnigy. Кроме того, существенную роль играет токоотдача. На 40с коптер пролетает от 4 до 6 минут дольше чем на 25с (личный опыт).

Вывод:
1) Собрать коптер с нулевыми знаниями можно, но будьте готовы потратить на это время и деньги. Короче говоря, сначала вы приобретете знания, а потом коптер.

2) Это будет дешевле? Скорее всего нет.

3) Вы сможете гордо говорить «я сам его собрал» (из комплектующих).

4) Возможно на вопрос «сколько стоит?» вы будете отвечать «даже не знаю».

5) Приобретенный опыт поможет вам починить свой коптер в открытом поле с помощью молотка и зубила.

6) При постройке коптера вы научитесь паять, много паять, хорошо паять и в совершенстве овладеете исконно русскими ругательными фразооборотами.

На этом все. В следующей статье я продолжу тему «русских амбиций» и расскажу про строительство 3-х осевого подвеса, который сейчас установлен на этом коптере. Всем спасибо за внимание. 🙂

И напоследок, итоговый список составляющих моего сегодняшнего коптера:

  • Рама tarotfy680 (с алюминиевыми лучами) Tarot FY680* ($108,99).
  • Контроллер Naza-M Lite* (140,88$).
  • Аппаратура Turnigy 9xr (45,70$).
  • Модуль и приемник к ней DJT Frsky (48,17$).
  • Аккумы ZIPPY Flightmax 8000mAh 6S1P 30C (121,83$).
  • Комплект DJIe800* (349,99$).

Итого: 706,56$ за гексокоптер способный таскать зеркалку.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector