Nie ma chyba drugiego takiego samolotu, który byłby tak fascynujący jak quadrocopter. Wszystko zaczęło się nie tak dawno temu od bardzo małej rzeczy. Pierwsze modele latających copterów zostały opracowane przez pomysłowych inżynierów elektroników i dalej zoptymalizowane we współpracy z doświadczonymi pilotami specjalizującymi się w modelarstwie.
Po pojawieniu się na rynku pierwszych dobrych latających copterów, scena dosłownie rozkwitła. Tymczasem dla każdego użytkowania i w każdym budżecie znajdzie się odpowiedni sprzęt. Nawet w niższej cenie można dostać zadowalający nas egzemplarz.
Unijne rozporządzenie w sprawie dronów od 1 stycznia 2021 roku reguluje działanie wszystkich bezzałogowych statków powietrznych. Obejmuje to również zdalnie sterowane urządzenia, takie jak drony lub modele samolotów. Ale nie martw się: krótko i zwięźle wyjaśnimy wymogi prawne związane z prowadzeniem Twojego modelu. A jeśli wymagana jest licencja na drona, pokażemy Ci, jak łatwo ją zdobyć.
Quadrocopter to model przypominający helikopter, który może startować i lądować pionowo tak jak on. W przeciwieństwie do śmigłowca, który ma skomplikowany technicznie mechanizm, w przypadku quadrocoptera wystarczą cztery poziomo ułożone śmigła. Każde z tych śmigieł napędzane jest przez swój własny silnik. Dzięki temu elementy mechaniczne są ograniczone do minimum. Elektronika, wraz z czujnikami położenia i przyspieszenia, jest znacznie bardziej skomplikowana. Tylko dzięki tym sprytnym sensorom quadrocopter jest w stanie stabilnie zawisnąć w powietrzu.
Większe coptery o dużej ładowności są czasem wyposażone w sześć lub osiem śmigieł. W tym przypadku samoloty nazywane są hexacopter lub octocopter. Ale nazwami potocznymi są również: dron, multicopter quadrocopter lub po prostu multicopter.
Quadrocopter gotowy do startu z kamerą skierowaną do przodu.
Śmigłowiec potrzebuje wirnika ogonowego, aby kadłub nie obracał się przeciwnie do kierunku obrotu wirnika.
Aby quadrocopter mógł latać, cztery poziomo ułożone śmigła generują strumień powietrza w dół. Jeśli przepływ powietrza jest wystarczająco silny, model jest podnoszony do góry.
Jednak obracające się śmigło lub wirnik również generuje moment obrotowy na silniku lub na całym statku powietrznym. Jeśli śmigło obraca się w lewo, samolot chce się obrócić w prawo. Jest to również powód, dla którego wiele helikopterów potrzebuje śmigła ogonowego.
Obrót wirnika głównego (niebieskie strzałki) powoduje powstanie momentu obrotowego na kadłubie (czerwone strzałki). Moment obrotowy jest równoważony przez działanie wirnika tylnego (zielona strzałka).
W zależności od stopnia kompensacji, wirnik ogonowy może być również wykorzystywany do sterowania specyficznymi obrotami śmigłowca.
Ten efekt momentu obrotowego występuje również w przypadku quadrocoptera. Dlatego wykorzystuje się tu prostą, lecz genialną sztuczkę:
Widziane z góry, dwa śmigła pracują zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a pozostałe dwa śmigła w kierunku przeciwnym. Dzięki temu momenty napędowe znoszą się wzajemnie, a quadrocopter nie potrzebuje wysięgnika z wirnikiem ogonowym do stabilizacji. Ponadto, śmigła są ustawione ukośnie względem siebie o tym samym kierunku biegu.
Jedyną wadą jest to, że potrzebne są dwie różne konstrukcje śmigieł, aby powietrze było zawsze transportowane w dół, niezależnie od kierunku obrotów. Szczególnie podczas prac konserwacyjnych lub gdy śmigła zostały odkręcone do transportu, podczas ponownego montażu należy dokładnie przestrzegać kierunku obrotów silników lub śmigieł.
Przy okazji:
Położenie kątowe poszczególnych śmigieł względem siebie nie ma znaczenia. Ponieważ podczas lotu silniki nigdy nie mają tej samej prędkości, co oznacza, że pozycje kątowe zmieniają się w sposób ciągły. Znacznie ważniejsze jest, aby śmigła były precyzyjnie wyważone i obracały się bez drgań.
Dwa ukośnie ustawione śmigła mają zawsze ten sam kierunek jazdy.
Gdy wszystkie cztery śmigła są równomiernie rozpędzone, copter startuje z określoną prędkością śmigła. Jeśli następnie nieco zmniejszymy obroty, dron zawiśnie na stałej wysokości.
Dalsze zmiany prędkości zawisu spowodują, że quadrocopter będzie się wznosił lub opadał. Wbudowane czujniki postawy i przyspieszenia wykrywają nawet najmniejsze zmiany w postawie lotu i natychmiast dostosowują prędkość odpowiednich silników. Dzięki temu multicopter zawsze utrzymuje poziomą i stabilną postawę lotu.
Kolorowe śmigło
Ze względu na symetryczną budowę, często niełatwo jest prawidłowo rozpoznać chwilową orientację modelu w locie, szczególnie gdy model jest mały i znajduje się daleko.
Z tego powodu producenci chętnie stosują śmigła o różnych kolorach.
Na przedstawionym przykładowym zdjęciu przednie śmigła są czerwone, a tylne niebieskie.
Aby na przykład z zawisu polecieć w przód, należy nieco zmniejszyć prędkość obrotową śmigieł przednich (A i B) i nieco zwiększyć prędkość obrotową śmigieł tylnych (C i D). Powoduje to początkowo lekkie przechylenie coptera do przodu. Dzięki temu strumień powietrza ze śmigieł jest skierowany lekko do tyłu i popycha urządzenie do lotu.
Dla lotu wstecznego zmiany prędkości śmigła są dokładnie odwrotne. Prędkości śmigieł przednich (A i B) są zwiększone, a śmigła tylne (C i D) pracują wolniej. Dron leci do tyłu.
Skręty w prawo i w lewo odbywają się według tego samego schematu. Jedyną różnicą jest zmiana prędkości obrotowych par lewego i prawego śmigła (A i C) oraz (B i D).
Śmigła są oznaczone dla dokładnego przyporządkowania.
Aby quadrocopter mógł obracać się w miejscu w powietrzu, wystarczy zmienić prędkości śmigieł o tym samym kierunku obrotu.
Jeżeli prędkość obrotowa śmigieł poruszających się zgodnie z ruchem wskazówek zegara (A i D) zostanie zwiększona, a prędkość obrotowa śmigieł obracających się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (B i C) zostanie zmniejszona o tę samą wartość, to całkowita siła nośna pozostanie taka sama. Quadrocopter będzie nadal unosił się na stałej wysokości.
Jednak ze względu na różne prędkości obrotowe śmigieł, momenty działające na urządzenie nie są już zrównoważone. W związku z tym zaczyna obracać się w lewo. Ten ruch wokół osi pionowej (wyimaginowana linia przebiegająca przez quadrocopter od góry do dołu).
Jeśli prędkość śmigła zmienia się w drugą stronę, dron skręca w prawo.
Lotem w określonym kierunku, pożądaną wysokością lotu i obrotem quadrocoptera steruje się za pomocą dwóch drążków na nadajniku zdalnego sterowania lub kontrolerze. Niektóre drony oferują również możliwość połączenia ze smartfonem za pomocą WiFi i wtedy copter może być sterowany za pomocą telefonu.
Quadrocoptery różnią się w zależności od sposobu ich wykorzystania.
Quadrocopter podstawowy
Kompaktowy quadrocopter klasy podstawowej z przyjaznym dla dzieci pilotem.
Można wejść w fascynujący świat quadrocopterów bez wydawania dużych pieniędzy. Dlatego drony klasy podstawowej są często wykorzystywane jako prezenty dla dzieci.
Ważne jest, aby pilot był odpowiedni dla małych dziecięcych rączek, a śmigła posiadały osłony bezpieczeństwa. Dodatkowo osoba dorosła powinna zawsze nadzorować każdy lot, aby w razie potrzeby mogła interweniować.
Często modele klasy podstawowej mają już wbudowany aparat fotograficzny. Dzięki temu można zdobyć pierwsze doświadczenia ze zdjęciami i filmami z lotu ptaka.
Jednak rozdzielczość kamery w większości przypadków nie jest szczególnie wysoka, a filmy są łatwo rozmazane z powodu niepewnego stylu latania. Ale i tak rejestracja obrazu z góry jest świetnym dodatkiem do zabawy w latanie.
Wiele początkujących copterów może wykonywać efektowne salta, co zapewni młodym pilotom dodatkową radość z latania.
Quadrocopter rekreacyjny
Typowy rekreacyjny quadrocopter z odbiornikiem GPS i mocowaniem kamery typu gimbal dla filmów bez drgań.
Drony wykorzystywane są także do wykonywania świetnych zdjęć lub filmów z zajęć rekreacyjnych. Quadrocoptery oferują bardzo dobrą jakość obrazu i są łatwe w sterowaniu. Ze względu na większą wagę, mają one znacznie bardziej płynną postawę w locie niż tańsze modele klasy podstawowej. Systemy stabilizacji kamer (gimbale) zapewniają obraz bez drgań.
Dzięki odbiorowi satelitów nawigacyjnych, dron może orientować się w przestrzeni, zawisać na miejscu nawet w wietrznych warunkach i wykonywać samodzielne manewry lotnicze.
Niektóre quadrocoptery rekreacyjne można również kompaktowo złożyć i dzięki temu zajmują bardzo mało miejsca w wakacyjnym bagażu lub plecaku.
Drony przemysłowe
Dron przemysłowy z 6 wirnikami, który może być używany do filmowania i fotografowania, a także do zadań inspekcyjnych.
Ich nazwa jest trochę myląca, ponieważ te wysokiej klasy maszyny latające są również z powodzeniem wykorzystywane w rzemiośle i w rolnictwie, a także przez władze publiczne. Ale fotografowie i reporterzy również lubią pracować z tymi systemami.
Głównym celem dronów przemysłowych jest wniesienie kamery w miejsce, które jest niedostępne z zewnątrz. Dzięki temu precyzyjna kontrola budynków czy kominów jest dziecinnie prosta i nie są konieczne misterne rusztowania lub niebezpieczne wspinaczki.
Latające statywy do kamer są również idealne do filmu i fotografii. Połączenie różnych trybów lotu może stworzyć zapierające dech w piersiach ujęcia, które w innym przypadku byłyby możliwe tylko przy nadzwyczajnym wysiłku.
Ponieważ użytkownik zazwyczaj w pełni koncentruje się na obrazach z kamery, latanie jest praktycznie sprawą drugorzędną. Dlatego sterowanie w dużej mierze przejmuje elektronika w dronie. Do autonomicznego latania, oprócz odbiornika GPS, na pokładzie znajduje się kompas oraz rozbudowane czujniki położenia i wykrywania przeszkód.
Drony wyścigowe
Race Copters są kompaktowe, stabilne i naprawdę szybkie.
Coptery wyścigowe to przede wszystkim urządzenia do zabawy, które wymagają dużej zręczności i mocnych nerwów. Takie drony poruszają się z maksymalną prędkością po specjalnym torze wyścigowym z bramkami i pylonami.
W tym celu drony wyścigowe wyposażone są w kamery, które przekazują swój obraz na żywo do gogli FPV pilotów. Piloci, przy nadajniku zdalnego sterowania, doświadczają wtedy akcji wyścigowej z widoku kokpitu. Ale nawet dla widzów, którzy mniej lub bardziej oglądają akcję z zewnątrz, zawsze fascynujące jest to, jak szybcy i zwinni są ci zawodnicy.
Dla osób wchodzących w ten sport są gotowe coptery wyścigowe, z którymi można już doświadczyć prawdziwych emocji na torze. Doświadczeni modelarze sami budują swój sprzęt wyścigowy przy użyciu najwyższej jakości technologii.
Te coptery wyścigowe są również bardzo stabilne, dzięki czemu wypadki i kraksy na torze nie mogą wyrządzić im większych szkód.
To, który model ostatecznie wybierzesz, zależy od kilku czynników:
Przeznaczenie i zakres zastosowania
Dla osób, które chcą po prostu przetestować latanie quadrocopterem, idealnie sprawdzą się modele klasy podstawowej. Należy jednak pamiętać, że małe i lekkie coptery nadają się do użytku zewnętrznego tylko w ograniczonym zakresie ze względu na wrażliwość na wiatr.
Niestety, wybór odpowiedniego modelu drona do rekreacji czy nawet do użytku komercyjnego nie jest do końca taki prosty. Musisz dokładnie przemyśleć, co chcesz robić i jakie funkcje są potrzebne. Podczas gdy turyści i alpiniści preferują raczej modele kompaktowe, dekarz lub kominiarz zwróci większą uwagę na prostą obsługę i precyzyjny zawis. Z kolei fotografowie i wideofilmowcy stawiają na jakość obrazu i długi czas lotu.
Wbudowana kamera
Kamery w copterach klasy podstawowej często pozostawiają wiele do życzenia pod względem jakości wideo czy ustawienia obiektywu. Jeśli cenimy sobie jakość, to zdecydowanie powinniśmy wybrać model z elektroniczną stabilizacją obrazu. Jeszcze lepiej, gdy sama kamera jest stabilizowana mechanicznie za pomocą gimbala. Dzięki temu wszelkie ruchy kołyszące drona nie są przenoszone na uchwyt kamery.
Oprócz rozdzielczości aparatu, ważną rolę odgrywa również sposób przechowywania zdjęć i filmów. Jeśli zapis nie jest dokonywany na karcie SD, która lata razem z copterem, błędy transmisji mogą stać się zauważalne jako zakłócenia obrazu.
Funkcja GPS
Funkcja ta nazywa się GPS, ale oprócz satelitów nawigacyjnych Globalnego Systemu Pozycjonowania, często odbierane i oceniane są rosyjskie satelity nawigacyjne Glonass. Dzięki temu quadrocoptery mogą bardzo precyzyjnie utrzymywać pozycję w zawisie, nawet w wietrznych warunkach, a w razie potrzeby wykonywać samodzielne manewry lotu.
Drony bez GPS mają również system stabilizacji, ale dotyczy on tylko orientacji poziomej w locie. Nie są w stanie wykryć przesunięcia w bok, na przykład przez działanie wiatru.
Ważne: GPS działa tylko na zewnątrz. Podczas użytkowania w pomieszczeniach zamkniętych sygnały z satelitów są zacienione, co oznacza, że funkcje oparte na systemie GPS wtedy nie działają lub działają niepoprawnie.
Wykrywanie przeszkód
Coraz większą rolę w przypadku dronów odgrywa dobre wykrywanie przeszkód. Szczególnie w czasie samodzielnych manewrów w locie, takich jak funkcja follow lub funkcja automatycznego powrotu.
Ale ta funkcja jest też często bardzo pomocna w regularnych operacjach lotniczych. Przecież powyżej pewnej odległości bardzo trudno jest prawidłowo oszacować głębię przestrzenną, a tym samym rzeczywistą odległość do przeszkody.
Czas pracy baterii
Osiągalne czasy lotu są często punktem zapalnym w przypadku modeli klasy podstawowej. Dość małe modele nie są w stanie udźwignąć dużych i ciężkich baterii. Tak więc zabawa w latanie często kończy się po 5 minutach i trzeba doładować akumulator. Dlatego warto wybrać model, w którym można je ładować również poza urządzeniem. Dzięki temu możliwe jest kontynuowanie lotu z zapasową baterią, podczas gdy poprzednia się ładuje.
Większe coptery mają zazwyczaj dłuższy czas lotu i czasami w zakres akcesoriów wchodzą dodatkowe baterie. Jeśli nie, są one dostępne jako akcesoria opcjonalne.
Cena zakupu
Kolejnym kryterium zakupu, którego nie należy lekceważyć jest cena. W tym wypadku musisz jednak samodzielnie podjąć decyzję, z których funkcji jesteś gotowy zrezygnować.
FAQ – najczęściej zadawane pytania dotyczące quadrocopterów i multicopterów
Czym jest gimbal?
Gimbal to stabilizowane mocowanie kamery. Zapobiega to przekazywaniu do obiektywu kołyszących ruchów drona podczas gwałtownych zmian kierunku lotu. Wynikający z tego płynny ruch kamery zapewnia całkowicie pozbawione drgań filmy.
Na co należy zwrócić uwagę podczas korzystania z dronów?
Używanie dronów podlega regulacjom prawnym, które są dokładnie uregulowane w obowiązującym rozporządzeniu o dronach. Ponadto, należy posiadać ważne ubezpieczenie.
Co oznacza FPV?
Skrót FPV to skrót od "First Person View" i oznacza "widok z kokpitu". W tym celu w modelach montowane są kamery skierowane do przodu, które przekazują swój sygnał do monitora lub okularów FPV. Użytkownik steruje wtedy swoim modelem zgodnie z obrazem z kamery i ma wrażenie, że sam siedzi w kokpicie.
Co oznacza funkcja headless?
Gdy quadrocopter skręca w locie zawisowym, z punktu widzenia pilota zmieniają się kierunki ruchu. Jeśli w tym momencie nadajnik jest sterowany w lewo, to z punktu widzenia pilota model przesuwa się w prawo.
W trybie headless nie ma znaczenia, w którą stronę zwrócony jest przód modelu. Jeśli nadajnik jest sterowany w lewo, z punktu widzenia pilota quadrocopter będzie zawsze leciał w lewo.