PROFILPELAJAR.COM

Квадроко́птер або квадро́тор — літальний апарат, різновид вертольота чи мультикоптера з чотирма несними гвинтами^[1].

Невеликі розміри, маневреність і здатність зависати на місці роблять його ефективним для польотів за складним маршрутом.

Хоча квадрокоптери почали розроблятися в 1920-і, а особливо в 1950-і роки, вони не могли конкурувати зі звичайними вертольотами чи конвертопланами. Поширення квадрокоптерів відбулося тільки з 2000-х років, коли розвиток мікроелектроніки дозволив реалізувати квадрокоптери в формі БПЛА або дронів.

Квадрокоптери мають широкий спектр застосувань від аерофотозйомки до доставки вантажів.

Дизайн

Квадрокоптер — це апарат, важчий за повітря, здатний до вертикального зльоту і посадки, який рухається в повітрі чотирма гвинтами, розташованими в одній площині. На відміну від звичайних вертольотів, квадрокоптер може змінювати швидкість обертання кожного гвинта, чим і забезпечується його політ. Два з них обертаються за годинниковою стрілкою, два — проти, що дозволяє не тільки рухати апарат у горизонтальній чи вертикальній площині, а й нахиляти його в різні боки^[2].

Типово квадрокоптери — це невеликі безпілотні апарати. Основною частиною квадрокоптера є рама з чотирма подовженнями, на кінцях яких кріпляться гвинти. Каркас апарата легкий і при цьому жорсткий, у ньому розміщуються акумулятор для живлення електродвигунів постійного струму з гвинтами, плата контролера, різні датчики (гіроскоп, акселерометр, барометр, відеокамера тощо) та сигнальні вогні. Акумулятор зазвичай розташовується в нижній частині апарата задля його стабільності під час польоту. Двигуни розташовані на однаковій відстані від центру^[2].

Людина, що керує безпілотним квадрокоптером за допомогою віддаленого пульта, називається оператором. Зв'язок з оператором відбувається через Bluetooth і/або Wi-Fi. Квадрокоптер може мати автоматизовані системи зльоту/посадки, що не потребують контролю з боку людини. Деякі квадрокоптери також здатні літати цілком автономно^[3].

Історія

Перший квадрокоптер розробив у 1920 році французький інженер Етьєн Омніген. Його пілотований апарат під назвою Oehmichen 2 здійснив 1000 успішних польотів і пролетів найдовшу відстань у 360 метрів^[2] 1924 року^[3].

Впродовж 1954—1957 років у США розроблялися проєкти квадрокоптерів цивільного та воєнного призначення^[4]. В 1956 році американець молдовсього походження Георгій Ботезат побудував пілотований квадрокоптер Convertawings Model A, де зміна тяги гвинтів використовувалася, щоб контролювати крен, тангаж і поворот апарата^[3]. Конструкція включала два двигуни, що приводили в рух чотири гвинта. Це також був перший квадрокоптер такої конструкції, що продемонстрував успішний політ вперед. Однак, розробку було припинено через відсутність замовлень^[5]. Нездійснений проєкт Convertawings Model E пропонував політ дальністю 300 миль і вантажопідйомність у 4,9 т.^[6]

У 1950-х і 1960-х роках розроблялися «літаючі платформи» і пов'язаний з ними «літаючий джип» — одномісний квадрокоптер, призначений для розвідувальних місій, як VZ-6 чи Model 59H AirGeep. Вони були менші за гелікоптери, могли успішно приземлятися на ґрунт і літати серед міської забудови. Проте, одномісність таких апаратів обмежувала дії пілота, який повинен був крім бою/розвідки керувати квадрокоптером. Вони могли мати лише невеликі гвинти та паливні баки і демонстрували погану стабільність у вітряну погоду. Тому більші, але місткіші, вертольоти виявилися перспективнішими^[7].

Широке застосування квадрокоптерів розпочалося тільки в XXI ст. як безпілотних апаратів^[2]. Їхня популярність зумовлена потребою в маневрених апаратах та можливістю зависання на місці. Конструкція з чотирма гвинтами дозволяє квадрокоптеру бути відносно простим за конструкцією, але при цьому дуже надійним і маневреними, як жодні інші апарати^[8]. На початку 2000-х років квадрокоптери розглядалися передусім як засіб аерофотозйомки для рятувальних місій, боротьби зі злочинністю, зйомки масових заходів^[8].

Приблизно з 2005 по 2010 рік прогрес в електроніці дозволив виробляти дешеві легкі контролери польоту, акселерометри, системи глобального позиціонування та відеокамери. Це забезпечило будівництво малих квадрокоптерів навіть аматорами^[9]^[10] з доступних деталей, таких як Arduino^[3].

Застосування

Аерозйомка. Завдяки маневреності, квадрокоптери здатні рухатися за складним маршрутом, що робить їх ефективними в моніторингу та відеофіксації різних подій і процесів. За їх допомогою складаються детальні карти рельєфу, відбувається тривимірне моделювання великих об'єктів і територій, аналіз місцевості на важкодоступних або недоступних іншим чином територіях^[11].

Догляд за рослинами. Квадрокоптери використовуються для вибіркового обприскування рослин, доставляючи хімікати, наприклад, до хворих дерев, не зачіпаючи сусідні. За допомогою квадрокоптерів можна висаджувати рослини в ґрунт^[11].

Доставка вантажів. Квадрокоптери ефективні в доставці товарів одразу до місця потреби. Станом на 2023 рік вантажопідйомність квадрокоптерів досягнула 100 кг^[12].

Спорт. Квадрокоптери використовуються для змагань, мета яких полягає в керуванні дроном задля його проведення маршрутом, оминаючи перешкоди^[13]^[14].

Війна. Квадрокоптери використовуються для розвідки, оцінки ушкоджень, точного наведення ударів артилерії. В деяких випадках такі дрони можуть використовуватися для ураження цілей, якщо оснащені невеликими боєприпасами або вибухівкою^[15].