Создать

История квадрокоптеров: от первых прототипов до современных летательных аппаратов

djimaster

Четырехроторные летательные аппараты, известные как квадрокоптеры, имеют долгую и интересную историю своего становления. Хотя данная конфигурация воздушных судов испытывалась еще в начале XX века, она оставалась скорее любопытной новинкой до появления современных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) или дронов.

Квадрокоптеры - это особый тип летательных аппаратов, отличительной особенностью которых является наличие четырех несущих винтов. Эта конфигурация обеспечивает им высокую маневренность и возможность вертикального взлета и посадки.

В конструкции квадрокоптера четыре, обычно электрических, двигателя приводят во вращение четыре несущих винта, расположенных по углам аппарата. Управление осуществляется за счет изменения скорости вращения отдельных винтов, что позволяет менять направление и скорость полета.

Благодаря своей простоте и эффективности, квадрокоптеры получили широкое распространение в качестве беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) или "дронов". Они используются в самых разных сферах - от аэрофотосъемки и доставки грузов до проведения спасательных операций и военного наблюдения.

История развития квадрокоптеров насчитывает уже более ста лет, хотя их массовое применение началось лишь в последние десятилетия. Давайте подробнее рассмотрим, как эти летательные аппараты прошли путь от первых экспериментальных моделей до современных высокотехнологичных дронов.

Квадрокоптер Ботезата
Квадрокоптер Ботезата

Первые разработки

Одним из первых летательных аппаратов тяжелее воздуха с вертикальным взлетом был четырехвинтовой вертолет, сконструированный французским инженером Луи Бреге в 1907 году. Он был испытан только в режиме зависания и поднимался на высоту около метра. В 1908 году сообщалось, что аппарат "несколько раз" совершал полеты, хотя подробности об этих испытаниях были скудными.

Следующие прототипы квадрокоптеров появились в 1920-х годах благодаря работам другого французского изобретателя - Жоржа де Буремона. Он создал и запатентовал концепцию летательного устройства с четырьмя винтами, размещенными равномерно относительно друг друга.

В те же 1920-е годы Этьен Оэмихен экспериментировал с конструкциями винтокрылых летательных аппаратов. Одной из его разработок была модель Оэмихен № 2 с четырьмя двухлопастными роторами и восемью пропеллерами, приводимыми в движение одним двигателем. Эта конструкция обладала значительной степенью устойчивости и точности управления для своего времени и совершила более тысячи испытательных полетов в середине 1920-х годов.

Американский конструктор российского происхождения Георгий Ботезат и французский инженер Этьен Эмишен, в тех же годах, также независимо друг от друга работали над идеей четырехвинтового летательного аппарата, приводимого в действие одним двигателем через сложную трансмиссию. Их экспериментальные модели могли подниматься на небольшую высоту и преодолевать определенные расстояния, но дальше тестовых полетов дело не пошло из-за ряда технических ограничений.

Convertawings Model A (1956)
Convertawings Model A (1956)

Модели 1960-х - 1980-х

Изобретение автомата перекоса и рулевого винта дало новый импульс развитию вертолетов классической и соосной схемы, в то время как четырехвинтовые аппараты на некоторое время были забыты. Лишь в 1950-х годах интерес к ним стал возрождаться, и некоторые компании разработали опытные образцы подобных машин.

В 1950-х годах авиаконструктор и летчик Луи Брегет представил аппарат под названием "Gyroptère". После этого более совершенный вариант машины, управляемой с помощью несущих винтов, был изобретен в 1956 году Георгием Ботезатом о котором мы говорили в начале. Хотя эти прототипы не достигли коммерческого успеха, они заложили основу для последующего развития квадрокоптеров.

В том же 1956 году компания Convertawings также  создала модель квадрокоптера, которая неоднократно поднималась в воздух. Этот вертолет доказал эффективность конструкции квадрокоптера и стал одним из первых четырехвинтовых аппаратов, продемонстрировавшим успешный полет вперед. Модель Convertawings была задумана как прототип для более крупных гражданских и военных вертолетов. Конструкция предусматривала два двигателя, которые через систему ременных приводов приводили в движение четыре винта. Управление осуществлялось за счет изменения тяги между винтами, без необходимости в хвостовом винте.

Этот квадрокоптер неоднократно поднимался в воздух с 1956 года, однако, несмотря на эти достижения, проект был закрыт из-за отсутствия заказов на его коммерческие или военные версии.

Позже компания Convertawings предлагала более масштабную модель E, которая должна была иметь взлетную массу до 19 тонн и перевозить грузы до 11 тонн на расстояние до 480 км со скоростью до 280 км/ч. Для этой модели был разработан специальный ротор без подшипников, однако из-за отсутствия заказов на коммерческие или военные версии проект был закрыт.

В 1958 году компания Curtiss-Wright провела испытания пилотируемого квадрокоптера VZ-7 по заказу армии США. Он продемонстрировал хорошую устойчивость и управляемость, однако в конечном итоге был отклонен из-за недостаточных летных характеристик.

Еще одним ранним прототипом квадрокоптера был Gloster Crop Sprayer, разработанный в 1960-х годах. Это был беспилотный аппарат, предназначенный для опрыскивания сельскохозяйственных угодий. Он приводился в движение 105-сильным четырехцилиндровым двигателем и мог нести 20-галлонную емкость с распылителем. Управление осуществлялось с помощью радиомаяков, установленных на концах распылительной штанги.

Несмотря на относительную простоту конструкции и эксплуатации, руководство материнской компании отказалось от дальнейшей разработки этого квадрокоптера, и он так и остался на бумаге.

В 1966 году компания Bell представила экспериментальный аппарат вертикального взлета и посадки - модель X-22. Это был самолет с конструкцией квадрокоптера и поворотными винтами, позволявшими ему взлетать вертикально, как вертолет, и затем переходить в горизонтальный полет, как обычный самолет. Программа X-22 продолжалась до 1988 года.

Skycar

Нельзя не упомянуть и об очень интересных разработках Пола Моллера - серии аппаратов Skycar. По слухам, на их создание он потратил около 150 миллионов долларов. В эту линейку входили модели М-200Х и М-400, которые представляли собой полноценные летательные аппараты вертикального взлета и посадки.

Работая над этими проектами с 1960-х годов, Моллер создавал по-настоящему революционные для своего времени машины. Его аппараты Skycar были способны вертикально взлетать и садиться, а также переходить в горизонтальный полет, подобно самолетам. Это были весьма передовые разработки, опережавшие свою эпоху.

Тем не менее, несмотря на технологические достижения, проекты Моллера так и не получили должного внимания и не смогли привлечь необходимых инвестиций для запуска массового производства. По всей видимости, его аппараты были слишком инновационными и не были в полной мере приняты рынком в то время.

Помимо моделей М-200Х и М-400, у Пола Моллера были и другие интересные прототипы, с квадрокоптерной конструкцией. Поэтому мы также сочли важным упомянуть эти разработки в контексте истории развития четырехвинтовых летательных аппаратов.

Дрон от MicroKopter

Современные квадрокоптеры

Возрождение интереса к квадрокоптерам в начале XXI века было обусловлено двумя ключевыми факторами:

1) Достижения в области материаловедения позволили создавать прочные и легкие полимерные конструкции, существенно снижающие вес аппаратов.

2) Прогресс микроэлектроники, в частности появление мощных микропроцессоров, обеспечил возможность более простого и стабильного управления винтокрылыми машинами.

В первые десятилетия 2000-х годов схема с четырьмя несущими винтами стала популярной для небольших беспилотных летательных аппаратов. Потребность в маневренных и зависающих в воздухе БПЛА привела к росту исследований в области квадрокоптеров.

Первые современные квадрокоптеры появились в 2006 году с выпуском моделей немецкой компании MikroKopter. Их аппараты уже имели бортовые микроконтроллеры, гироскопы, барометры и другие системы, обеспечивавшие достаточную стабильность полета. Открытый исходный код MikroKopter привел к появлению на рынке дешевых клонов, что негативно сказалось на продажах компании.

Следующим этапом развития квадрокоптеров стало появление компании DJI. Именно эта компания популяризировала этот тип летательных аппаратов. Дроны компании, в первую очередь линейки Phantom, стали доступны для широкого круга пользователей. Высокое качество, доступные цены в сочетании с передовыми технологиями, которые с каждым годом становятся все более продвинутыми, сделали DJI лидером в этом сегменте рынка. Компания занимает около 50% рынка и является бесспорным лидером среди производителей квадрокоптеров, сделав их наиболее распространенным видом летательных аппаратов.

Кроме того, за последние два десятилетия появился целый ряд стартапов, работающих над созданием летательных аппаратов вертикального взлета и посадки с электрическим приводом для пассажирских перевозок. В эту гонку включились как крупные компании, такие как Airbus и Boeing, так и новые игроки, в первую очередь из Китая - Ehang, XPeng и другие. Подробнее об этих разработках можно прочитать в наших предыдущих публикациях.

Dji Mavic Pro
Dji Mavic Pro

Перспективы развития

По мере дальнейшего технологического прогресса и совершенствования аккумуляторных батарей, полезная нагрузка и время полета квадрокоптеров будут увеличиваться, делая их все более универсальным инструментом для самых разных задач.

Развитие технологий компьютерного зрения и систем автономного пилотирования позволит квадрокоптерам самостоятельно выполнять большую часть операций без участия человека. Групповое управление целыми роями дронов откроет новые возможности для массового мониторинга и координированных действий.

В более отдаленной перспективе инновационные гибридные конструкции смогут совмещать возможности квадрокоптера для вертикального взлета и посадки с эффективным горизонтальным полетом за счет поворотных винтов или крыльев. Такие аппараты будут обладать максимальной универсальностью применения.

Таким образом, имея столь длинную предысторию развития, квадрокоптеры сегодня переживают настоящий ренессанс и находятся в авангарде инновационных разработок в области авиации. Их популярность и распространение будут только расти по мере того, как все новые технологии будут внедряться в эти компактные и универсальные летательные аппараты.

168 дней назад
565 просмотров
0 комментариев

Нет комментариев к статье, вы будете первым!


Похожие статьи

djimaster
djimaster Простая статья

Обзор функции голосового управления в новом дроне DJI Neo: Новые Возможности для Пользователей

DJI Neo 
DJI Neo 

Не прошло и двух месяцев с момента появления нового DJI Neo, и уже очевидно, что этот дрон способен задать новые стандарты в мире беспилотных технологий. Этот компактный и революционный аппарат неизбежно должен стать самым массовым и продаваемым устройством за всю историю индустрии. Набор характеристик DJI Neo действительно впечатляет — для дрона стоимостью всего 200 долларов он предлагает уникальное соотношение цены и функционала, оставив конкурентов далеко позади.

11 дней назад
68 просмотров
0 комментариев
djimaster
djimaster Простая статья

10 беспилотных летательных аппаратов от Концерна Калашникова (вторая часть - БПЛА самолетного типа)

Современные технологии беспилотных летательных аппаратов продолжают стремительно развиваться, открывая новые горизонты для применения в различных сферах — от военного дела до гражданской авиации. Применение дронов стало неотъемлемой частью современных операций по наблюдению, разведке и  доставке. Эти устройства демонстрируют не только высокую эффективность, но и значительную универсальность, что позволяет им адаптироваться к различным задачам.

19 дней назад
127 просмотров
0 комментариев
djimaster
djimaster Простая статья

10 беспилотных летательных аппаратов от Концерна Калашникова (первая часть - квадрокоптеры)

Беспилотники Калашникова
Беспилотники Калашникова

Концерн «Калашников» — это не просто легендарный производитель стрелкового оружия, известный во всём мире благодаря знаменитому автомату АК-47. Сегодня это многопрофильная корпорация, которая играет ключевую роль в оборонной промышленности России. В состав группы компаний входят предприятия, занимающиеся производством высокоточных вооружений, беспилотных летательных аппаратов, современных систем защиты и многих других видов продукции, востребованных как в военной, так и в гражданской сфере.

21 день назад
118 просмотров
0 комментариев
djimaster
djimaster Простая статья

Топ-5 невероятных дронов Honeycomb Aerospace: от 3,5-часовых мультикоптеров до бикоптеров с грузоподъемностью 300 кг

TF-500 
TF-500 


Китайцы продолжают удивлять мир своими инновациями в сфере беспилотных аппаратов. Сегодня мы поговорим об одной интересной компании из Китая — Honeycomb Aerospace, которая производит широкий спектр дронов — от стандартных мультироторных моделей до тяжелотранспортных бикоптеров. В арсенале Honeycomb Aerospace также есть беспилотники самолетного и вертолетного типа, а также впечатляющие VTOL-аппараты с характеристиками, которые редко где встречаются. Это особенно удивительно, ведь о компании почти ничего не слышно, в то время как вся слава достается DJI, лидеру рынка, чья продукция известна своими профессиональными системами с высокой дальностью, грузоподъемностью и временем полета. Однако новейшие разработки Honeycomb Aerospace способны составить конкуренцию самым передовым решениям. Особое внимание заслуживают их гибридные двигатели, позволяющие дронам оставаться в воздухе более двух часов. Давайте более подробно рассмотрим основные модели этой компании.

43 дня назад
129 просмотров
0 комментариев
djimaster
djimaster Простая статья

Новые подробности о DJI Neo: Обзор режима слежения — особенности и впечатления

2024 года компания DJI представила миру свою новейшую разработку – дрон DJI Neo. С момента его выхода прошло совсем немного времени, но уже сейчас ведущие техноблогеры и эксперты отрасли делятся своими впечатлениями, раскрывая все новые подробности о возможностях этого устройства. Особое внимание привлекает инновационный режим слежения, который, по мнению многих, может стать настоящим прорывом в сфере любительской аэросъемки.  

45 дней назад
288 просмотров
0 комментариев