Напевно, хоч раз у житті ви мріяли вміти літати. Природа має багато прикладів польоту, і більшість з них – це про крила. Століттями концепція польоту була повʼязана виключно з класичною аеродинамічною схемою, у якій визначальними є розмах крил, розгін на злітно-посадковій смузі та плавність рухів під час польоту в повітрі.
Але існувала й інша концепція польоту – роторна. Ще Леонардо да Вінчі виношував ідею створення гвинтокрила, яку через століття вдалося реалізувати. В безпілотних системах розглядали концепцію мультироторів. Втілити її було важко через низку технічних проблем. Але прогрес не стоїть на місці. Стали доступними відносно легкі електричні двигуни та нові акумуляторні батареї. Відтак вдалося зробити ці апарати здатними до польотів та навіть виконувати корисну роботу.
В небі тепер панують роторні коптери. Їх використовують у різних галузях – від аерофотозйомки до розвідки на полі бою. Нового поштовху до розвитку такі технології отримали після початку масштабної агресії Росії проти України, коли довелося оперативно віднаходити нові рішення для панування на полі бою. Це й перетворило мультироторні системи на головну технологічну зброю ХХІ століття.
Крило і пропелер: в чому принципова різниця фізики польоту?
Щоб зрозуміти, в чому перевага роторних систем варто виявити фундаментальну різницю між двома основними класами літальних апаратів:
1. Апарати літакового типу (з фіксованим крилом):
Такі апарати отримують підйомну силу в основному за рахунок профіля крила, а саме – набігаючого на нього потоку повітря. Обовʼязкова умова для утримання в повітрі – постійний рух вперед і швидкість не менша за певний показник (який для кожного літака свій). Такі літальні апарати ефективні для подолання великих відстаней. Однак вони мають і свої недоліки – потребують злітно-посадкової смуги чи катапульти, а також не можуть нерухомо зависати в одній точці.
2. Апарати мультироторного типу:
Класичний представник – вертоліт. Цей літальний апарат використовує складну механіку перекосу лопатей, а відтак має складну систему керування, конструктивні особливості, що здорожчує технологію. Натомість у багатороторних дронах підйомна сила виникає за рахунок лопатей, які зазвичай мають фіксований кут та не залежить від швидкості літального апарату в просторі. Коптер – може зависати в одній точці простору, злітати й сідати вертикально. Для цього потребує тільки невеликого майданчика, а не довгої злітної смуги, чи спеціалізованої катапульти. Крім того такі пристрої маневрують в будь-якому напрямку моментально змінюючи вектор руху і швидкість.
Анатомія та архітектура мультикоптерів
Тип мультикоптера визначають за кількістю осей і конфігурацією моторів. Архітектуру дрона обирають ще на початку інженерних робіт. І це завжди балансування між вантажопідйомністю, надійністю і габаритами.
Ось основні конструктивні різновиди мультикоптерів:
– 3-осьові (трикоптери): рідкісна схема, в якій часто використовують спарку моторів (тобто по 2 двигуни на вісь).
– 4-осьові (квадрокоптери): на сьогодні це найпопулярніша й найефективніша конфігурація. Такі дрони бувають як з 4 моторами (по одному на вісь), так і зі спарками моторів (8 моторів на 4 променях за схемою X8).
– 6-осьові (гексакоптери): мають підвищену стійкість до вітру та високу дубльованість. Навіть у разі відмови одного з 6 моторів апарат зможе виконати аварійну посадку.
– 8-осьові (октокоптери): потужні системи для найважчих вантажів.
Який коптер буде на виході – визначається ще на етапі дослідницько-конструкторських робіт (R&D). Спочатку ставляться конкретні завдання для коптера, час польоту і маса корисного навантаження. А вже потім розробники вирішують з якого матеріалу виготовлять рами дронів, тип силової установки, кількість осей та двигунів на кожній осі.
Від геодезії до військових технологій
Ставку на розвиток роторних систем зробили багато виробників. В Україні серед піонерів-розробників була компанія “Реактивні дрони” (Reactive Drones).
Спочатку планувалося цілком цивільне застосування БПЛА – від геодезії і до точного землеробства, внесення засобів захисту рослин й моніторингу сільськогосподарських земель.
Проте повномасштабна агресія внесла жорсткі корективи в розвиток дронових технологій і науково-виробничий процес. За лічені місяці цивільні рішення вдалося трансформувати під запити оборони. У пригоді стала напрацьована цивільна база і глибока інженерна експертиза.
Сьогодні флагманами серед квадрокоптерів і гексакоптерів в українському небі є:
Гексакоптер КАЖАН 630
Має потужну 6-осьову платформу та високу вантажопідйомність. Надійний для виконання важливих і складних місій.
Квадрокоптер КАЖАН 620
Збалансований 4-осьовий БПЛА, який поєднує високу швидкість, дальність польоту та оптимальну витрату енергії.
Квадрокоптер ШМАВІК
Сучасний і надійний розвідувальний БПЛА стійкий до засобів РЕБ. Це чудова вітчизняна альтернатива закордонним цивільним дронам.
Як військовий так і цивільний сектор обирає роторні безпілотники, бо вони довели свою універсальність. Це незамінний інструмент для захисту країни. Ці ж технології ще покажуть свою ефективність і в мирний час для відновлення країни.
