Quad-, hexo- và octocopters: sự khác biệt và triển vọng

Những chiếc “UAV” đang dần chinh phục không phận và bắt đầu tự tin bước vào cuộc sống hàng ngày của người dân bình thường. Những thiết bị này giám sát các khu vực rộng lớn và báo cáo kịp thời các vụ cháy rừng và các trường hợp khẩn cấp khác. Và tất nhiên là họ giao hàng.


Đừng quên: ở đất nước rộng lớn của chúng ta có nhiều khu định cư mà đôi khi chỉ có thể đến được bằng bầu trời. Và việc lái máy bay để chở một chuyến hàng nhỏ thư từ hoặc thuốc men thì rất tốn kém. Đây là nơi máy bay không người lái đến giải cứu. Bất kỳ người tinh ý nào cũng có thể nhận thấy rằng UAV có nhiều loại khác nhau, dù chỉ về hình dáng bên ngoài và phương pháp điều khiển.


Các phiên bản chuyên nghiệp của loại phương tiện vận tải này có thể giống một chiếc máy bay mini hoặc một chiếc trực thăng nhỏ. Nhưng có một phiên bản bố cục khác sẽ được thảo luận bên dưới.

máy bay trực thăng

Đây là những máy bay không người lái phổ biến nhất - máy bay cất cánh thẳng đứng. Chúng khác nhau chủ yếu ở số lượng cánh quạt. Có ba, bốn hay nhiều hơn thì có gì khác biệt? Các thiết bị phổ biến nhất mà chúng ta thấy trên TV hoặc trực tiếp đều có bốn cánh quạt chính. Hơn nữa, số lượng cánh quạt như vậy thường được tìm thấy trên cả đồ chơi trẻ em và các thiết kế chuyên nghiệp. Nhưng máy bay trực thăng thậm chí đến từ đâu?

Một chút lịch sử

Các thử nghiệm đầu tiên ít nhiều thành công với các thiết bị có ốc vít trên các thanh cách nhau từ tâm được thực hiện vào đầu những năm 20 của thế kỷ trước. Các tác giả của các phát minh, độc lập với nhau, là E. Emichen (Pháp) và G. Botezat (Mỹ). Mỗi người trong số họ tưởng tượng ra một phương tiện có người lái với các cánh quạt đặt trên các cánh tay riêng biệt kéo dài từ trung tâm. Toàn bộ hệ thống được dẫn động bởi một động cơ đốt trong nên có bộ truyền động phức tạp. Cả hai thiết bị đều tăng lên độ cao 5-15 m và mẫu của Emishen đã bay được 1,1 km. Nhưng mọi thứ chỉ giới hạn ở mức thử nghiệm và mọi thứ không tiến xa hơn vì những lý do nhất định:

✅ Đường truyền phức tạp làm giảm độ tin cậy của thiết bị, thường xuyên bị hỏng
✅ việc thiếu hệ thống ổn định khiến việc điều khiển trở nên cực kỳ khó khăn
✅ thiết kế tổng thể trở nên quá cồng kềnh
✅ ý tưởng về máy bay trực thăng và việc phát minh ra tấm chắn đã chuyển hướng sự chú ý khỏi máy bay trực thăng

Những thiết bị này đã được ghi nhớ vào những năm 50: chính Botezat đã đề xuất một phiên bản mới của máy - mẫu VZ-7. Nó cho kết quả tốt nhưng không được đưa vào sản xuất do các thông số hiệu suất không đạt yêu cầu. Phải nói rằng: tất cả các thiết bị kể trên đều có người điều khiển. Vấn đề chính là độ ổn định kém - tất cả các động cơ phải quay với tốc độ như nhau. Điều này chỉ trở nên khả thi khi có sự ra đời của hệ thống điều khiển máy tính, tức là vào thế kỷ XNUMX.


Máy bay không người lái Copter ở dạng mà chúng ta quen nhìn thấy bắt đầu xuất hiện vào đầu những năm 2000. Thật khó để nói ai là người đầu tiên phóng máy bay không người lái lên bầu trời, nhưng vào năm 2006, các mẫu máy bay không người lái của Đức từ công ty MikroKopter đã được đưa vào sản xuất. Trên tàu họ có một con quay hồi chuyển, một bộ điều khiển đảm bảo tốc độ quay của các cánh quạt như nhau và một phong vũ biểu để xác định độ cao. Sau đó, UAV được trang bị thiết bị GPS. Sau đó, sự lan rộng của máy bay không người lái trên khắp thế giới nhanh chóng.


Lúc đầu, chúng được sử dụng làm đồ chơi, sau đó chúng bắt đầu tiến hành chụp ảnh trên không, sau đó quân đội và các tổ chức dân sự khác nhau liên quan đến việc vận chuyển hàng hóa bắt đầu quan tâm đến các thiết bị này. Đồng thời, nhiều mẫu máy bay trực thăng khác nhau về số lượng động cơ và cánh quạt đã được tạo ra.

Tri- và quadcopters

Phương án đầu tiên có thiết kế khác với UAV “nhiều cánh quạt”. Nó sử dụng 3 động cơ có cánh quạt, một trong số đó được đặt trên bệ chuyển động được cung cấp bởi bộ truyền động servo. Bằng cách thay đổi góc, người vận hành buộc thiết bị phải quay. Những thiết kế như vậy có đặc điểm là độ tin cậy thấp, độ nhạy gió và nhu cầu lắp đặt động cơ mạnh mẽ. Vì vậy, máy bay ba cánh không phổ biến lắm, nhưng chúng có quạt: có lẽ do nguyên lý chuyển động của máy bay-trực thăng trong không khí.


Một thứ nữa là một chiếc quadcopter. Đây là lựa chọn phổ biến nhất. Ở đây hai cánh quạt quay theo một hướng, cánh kia quay theo hướng ngược lại. Điều này giúp bạn có thể bỏ tấm chắn và cho phép máy bay không người lái ở trên không một cách tự tin hơn. Những thiết kế như vậy được đặc trưng bởi sự nhỏ gọn và sự thỏa hiệp nhất định giữa tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng và chi phí. Công dụng tốt nhất của các thiết bị như vậy là quay video và chụp ảnh các vật thể từ trên cao. Điều đáng chú ý là khả năng bảo trì của máy bay bốn cánh và sự sẵn có của các phụ tùng thay thế liên quan đến sự phổ biến của loại UAV này.

Trực thăng lục giác và bạch tuộc

Chúng được phân biệt bởi sự ổn định, kích thước lớn và trọng lượng. Mục đích ban đầu của việc tạo ra chúng là có thể sử dụng máy ảnh hạng nặng chuyên nghiệp trên gimbal. Tuy nhiên, các thiết bị sau này có sáu hoặc tám cánh quạt bắt đầu được sử dụng để vận chuyển hàng hóa. Những thiết bị như vậy hoạt động tự tin trong không khí và không sợ gió giật. Nếu một trong các động cơ bị hỏng, octocopter sẽ có thể đến địa điểm cất cánh mà không gặp vấn đề gì.


Rõ ràng là số km đi được giảm khi số lượng động cơ điện tăng lên. Mặt khác, tổng công suất của động cơ càng lớn thì tải trọng mà thiết bị nâng được càng nặng. Tóm tắt những điều trên, chúng ta có thể kết luận về ưu điểm của các thiết bị (chúng được gọi là máy bay trực thăng) với sáu hoặc tám cánh quạt (động cơ):

✅ độ tin cậy (hư hỏng một động cơ sẽ không dẫn đến thảm họa)
✅ khả năng chịu tải cao (đối với dòng máy chuyên nghiệp - lên tới 30 kg)
✅ Sự ổn định trong chuyến bay
✅ Trần nhà rộng (bạn không thể dùng đá đánh rơi máy ảnh), mang lại tầm nhìn toàn cảnh khi chụp
✅ Chức năng tốt hơn

Máy bay trực thăng có hai nhược điểm chính: kích thước, trọng lượng tương đối lớn và giá thành cao. Ở đây bạn có thể thêm khả năng cơ động kém hơn. Cũng cần đề cập đến mối liên hệ giữa thời gian bay và tải trọng. Càng lớn thì thiết bị có thể ở trên không trung càng ít phút hoặc ít giờ hơn.


Không có gì mới ở đây - điều tương tự cũng có thể nói về máy bay. Lĩnh vực ứng dụng chính của hexo- và octocopter là vận chuyển hàng hóa. Một lựa chọn khác là sử dụng máy bay không người lái để thụ phấn cho cây trồng. Nhân tiện, các thiết bị đặc biệt được sản xuất cho “doanh nghiệp” này, chúng đang bắt đầu phổ biến trong giới nông dân. Nếu bạn sử dụng UAV có động cơ đốt trong, thời gian hoạt động liên tục của máy bay không người lái sẽ tăng lên (chi phí cũng vậy).

Mua máy bay trực thăng để kinh doanh

Một trong những vấn đề cản trở sự phổ biến của máy bay không người lái là chi phí. Chúng ta không nói về đồ chơi hoặc thiết bị dành cho quay phim nghiệp dư mà là về những thiết bị nghiêm túc hơn. Ví dụ, một chiếc UAV DJI Agras T30 để thụ phấn cho cây trồng có giá trung bình là 1 triệu 540 nghìn rúp. Giá cả rất đáng kể, giống như một chiếc ô tô. Nhưng một chiếc hexacopter với động cơ đốt trong như vậy sẽ ở trên không ít nhất 2 giờ và thùng hóa chất sẽ chứa 25 lít chất lỏng. Nếu bạn mua ba hoặc bốn chiếc thì vẫn có thể. Ít nhất là tiết kiệm hơn so với việc thuê một chiếc máy bay.


Có thứ gì rẻ hơn cho “sử dụng cá nhân” không? Ví dụ: nếu bạn quyết định gửi cho một người bạn một món quà nhỏ hoặc thứ gì đó mà anh ấy cần. Ví dụ, chiếc máy bay bốn cánh điện Combo Xiaomi Fimi X8 SE 2022 V2 là phù hợp.


UAV có khả năng quay phim ở độ phân giải HDR với chất lượng 4K, kể cả vào ban đêm. Phạm vi bay là 10 km, UAV sẽ ở trên không tới 35 phút. Trọng lượng của hàng hóa được giao là 0,2 kg, giá trung bình là 61 nghìn rúp.

Tóm tắt thông tin

Máy bay trực thăng hiện đại là một hướng đi đầy hứa hẹn trong việc phát triển vận tải hàng không. Nhưng cho đến nay, các mô hình phổ biến duy nhất có kích thước nhỏ, được sử dụng để quay phim và không đắt tiền. Để thoát khỏi tình trạng này - bộ dụng cụ tự lắp ráp UAV.


Những chiếc trực thăng nghiêm túc hơn, được thiết kế để vận chuyển hàng hóa nặng vài kg, đắt tiền - lái xe đến đó hoặc thậm chí đi bộ (thuê người chuyển phát nhanh) sẽ rẻ hơn. Một ngoại lệ là trường hợp chuyến bay đến những nơi khó tiếp cận. Nhưng ngày xưa, ô tô, rồi máy bay cũng được coi là thú vui đắt giá…