Запчасти для квадрокоптеров

22 апреля 2016

1. Аккумулятор для дрона

В зависимости от химического состава, выделяют 3 типа аккумуляторов для квадрокоптеров: литий-ионные, литий-железные и литий-полимерные.

Литий-ионные (Li-Ion) появились в числе первых. Они были достаточно легкими и имели большую как для тех лет емкость, которая, однако, достаточно быстро уменьшалась со временем.

Более совершенными являются появившиеся позже литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po). По сравнению с литий-ионными, они обладают в два раза большей плотностью энергии на единицу объема и массы. Такие аккумуляторы могут быть очень маленькими (толщиной от 1 мм) и принимать любую требуемую форму. Еще одно их преимущество —  отсутствие «эффекта памяти».

Литий-железные (Li-Fe) аккумуляторы могут работать в самом широком диапазоне температур, что делает их универсальными практически для любых условий, имеют большой ток отдачи и низкий саморазряд. Основной их недостаток — масса. Они самые тяжелые и потому не получили широкого распространения.

По соотношению емкости и веса наиболее оптимальными считаются литий-полимерные аккумуляторы, самые популярные сегодня. Они нестабильно работают при минусовых температурах, но эту проблему легко решить, если устанавливать их в квадрокоптер непосредственно перед запуском, а до этого держать в теплом кармане. А вот другая связанная с ними проблема более серьезна: они склонны взрываться при перегреве или перезаряде.

 

Чтобы Li-Po аккумуляторы не вышли из строя раньше времени, нужно соблюдать режим их хранения. Нельзя хранить аккумулятор полностью заряженным! От этого уменьшается его токоотдача. Существуют специальные устройства для хранения, поддерживающие оптимальное напряжение в 3,85 Вольта (они могут дозаряжать или разряжать аккумулятор до нужного значения). Хранить лучше в холодильнике или при комнатной температуре, но второй вариант менее предпочтителен, поскольку так аккумулятор будет быстрее терять полезные свойства. Хотя, сказать по правде, рано или поздно его емкость все равно уменьшится: примерно на 2-4% за год при правильном хранении и до 20% — при неправильном.

Самый большой выбор аккумуляторов для любых моделей квадрокоптеров вы сможете найти на Drone Expo Show, которое состоится уже в этом июле в Москве.

 

 

2. Двигатель для дрона

Почти в 100% случаев на беспилотники устанавливаются электродвигатели — по одному на каждый из пропеллеров. При этом количество двигателей с правосторонним вращением должно соответствовать числу двигателей с левосторонним вращением.

Игрушечные модели квадрокоптеров обычно оснащаются коллекторными двигателями, поскольку они легкие и доступные по цене. Для более крупных дронов этот вариант не подходит из-за маломощности коллекторных двигателей и их неспособности развивать большую тягу. К тому же такие двигатели при длительном использовании сильно нагреваются и потому быстро выходят из строя.

Большей мощностью обладают коллекторные двигатели с редуктором, устанавливаемые на более крупные аппараты. Их цена остается довольно низкой, а тяговая сила у них выше, чем у обычных коллекторных двигателей. Но КПД по-прежнему невысокий, а проблема перегрева не решена.

Более дорогие и мощные бесколлекторные двигатели обладают гораздо более высоким КПД — до 92 %. Благодаря регуляторам оборотов достигается высокая синхронизация винтов, что делает полет квадрокоптера плавным и отлично управляемым. Помимо дороговизны, их минусом являются габариты. Устанавливают бесколлекторные двигатели только на крупные дроны.

 

Отдельные энтузиасты оснащают квадрокоптеры бензиновыми двигателями, но это решение не стало популярным. Если же говорить о перспективных направлениях, то это двигатели, работающие от солнечных элементов. Такие разработки уже ведутся компанией Thin Space для крупных аппаратов с размахом крыльев в 50 м. В случае успеха беспилотник будет способен парить на высоте 15-20 км месяцами.

Подобрать двигатели, которые идеально подойдут вашему квадрокоптеру, а также насладиться эффектным шоу беспилотников вы сможете на выставке Drone Expo. Первое мероприятие подобного размаха в России пройдет уже этим летом.

 

 

3. Пропеллер для квадрокоптера

Пропеллеры, пожалуй, — самая уязвимая часть квадрокоптера. Они ломаются, попадая в кроны деревьев, или когда хозяин дрона неудачно сажает его на землю. Поэтому лишняя пара пропеллеров никогда не будет лишней.

Как и в случае с двигателями, вам нужно одинаковое количество пропеллеров с правосторонним и левосторонним вращением для компенсации крутящего момента.

 

На что обратить внимание при покупке?

1. Диаметр пропеллеров. Их размер зависит от мощности двигателя. Чем больше диаметр (а значит — и масса), тем меньше будет маневренность аппарата, но больше подъемная сила. Чтобы не ошибиться при выборе, смотрите инструкцию к двигателю — там указаны допустимые размеры.

2. Шаг пропеллера. Это величина столба воздуха, которую пропеллер передвигает вниз за одно вращение. Больше шаг — больше подъемная сила. Диаметр и шаг пропеллеров измеряются в дюймах и обычно указываются через знак «х»: например, 17x5.8.

3. Количество лопастей. Базовый вариант — две лопасти. Пропеллеры с тремя лопастями, которые имеют большую подъемную силу, обычно используются на тяжелых дронах.

 

Чтобы квадрокоптер не вибрировал в полете, пропеллеры необходимо сбалансировать — устройства для этого можно изготовить самостоятельно или купить. Если вы предпочитаете второй вариант, то балансиры и различные модели пропеллеров будут в огромном количестве представлены на Drone Expo Show, которое пройдет в Москве 30-31 июля.

 

4. Рама для квадрокоптера

Рама квадрокоптера выполняет несущую функцию и отвечает за правильное распределение нагрузок. Ее можно сделать самостоятельно или купить (большой их выбор будет представлен на Drone Expo Show этим летом в Москве).

В базовом варианте она представляет собой пересечение алюминиевых трубок с текстолитовой крестовиной посередине. Вместо алюминия могут также использоваться более дорогостоящие карбоновые трубы. Их преимущество в большей жесткости и  обеспечении более стабильного полета. Такие рамы используют, как правило, в крупных беспилотниках.

Рамы могут быть как симметричными, так и несимметричными, со смещенной крестовиной. Последний вариант актуален, если дрон оснащается фотоаппаратом или видеокамерой. Благодаря смещению крестовины в объектив не попадают винты квадрокоптера.

Еще одна разновидность — складные рамы со сдвигающимися лучами. Они удобны в переноске и надежны при столкновениях: благодаря изменению конфигурации удается избежать серьезных поломок аппарата.

 

5. Полетный контроллер для дрона

Каким бы ни было мастерство пилота, управляющего дроном, он не сможет вручную стабилизировать полет с учетом порывов ветра и неоднородности воздушных масс. Для этого квадрокоптеры оснащаются полетными контроллерами. Разброс цен на них очень большой. Есть и open source проекты, адаптированные под платы Arduino.

Стабилизация может быть как 3-осевой, так и 6-осевой. В первом случае достаточно приобрести гироскоп для квадрокоптера. Он будет балансировать крен вправо/влево, вперед/назад и вращение вокруг вертикальной оси. Благодаря ему квадрокоптер сможет взлетать и почти неподвижно застывать в воздухе. 6-осевая система предусматривает также установку акселерометра. Он определяет ускорение в трех измерениях (например, при сильных порывах ветра) и нейтрализует его.

Кроме этих датчиков, могут также устанавливаться барометр (для удержания высоты), компас (помогает при удержании курса) и GPS (самый неоднозначный с точки зрения полезности датчик, позволяет вернуть квадрокоптер в исходную точку, которая не всегда определяется верно; может пригодиться новичкам).

 

Чтобы чувствительные датчики правильно работали, полетный контроллер необходимо виброизолировать. В некоторых (дорогих) моделях виброизоляция уже предусмотрена. Некоторые контроллеры позволяют управлять дроном с помощью смартфона или планшета.

Купить все необходимые запчасти для квадрокоптеров и насладиться эффектным шоу все желающие смогут на выставке Drone Expo Show 30-31 июля в Москве.