Квадрокоптер с бензиновым двигателем своими руками

Двухметровый квадрокоптер на бензине держится в воздухе более 3 часов с грузом

Канистры с 18,9 л топлива на корпусе двухметрового гибридного квадрокоптера Airborg H8 10K. Фото: Top Flight Technologies

Компания Top Flight Technologies предложила интересную концепцию гибридных квадрокоптеров, которые могут находиться в воздухе несколько часов, летать на большие расстояния и перевозить тяжёлые грузы. Пока до 15 кг, но в будущем — до 100 кг, то есть одного-двух человек.

Такие «способности» квадрокоптер получил благодаря гибридной силовой установке: энергия для 10-киловаттного электродвигателя добывается сжиганием бензина.

Новый квадрокоптер называется Airborg H8 10K. Это большая машина с размахом винтов почти два метра. Габариты 195×160×150 см.

Восьмироторный квадрокоптер (4×2 винта) оснащён 34-дюймовыми (86 см) пропеллерами из углеволокна, съёмными захватами для груза. Ожидаемое время полёта с грузом до 4 кг — три часа, с грузом до 15 кг — один час. Соответственно, от времени полёта зависит и максимальное расстояние, на которое квадрокоптер может доставить груз. Максимальная скорость аппарата — 64 км/ч, а максимальным расстоянием разработчики называют 160 км.

Правда, скорость зависит от ветра. В условиях засорённости песком и ветра максимальная скорость снижается до 56 км/ч, что тоже немало.

Мозг БПЛА — система автопилотирования Advanced Autopilot System производства Top Flight Technologies. Именно она изменяет настройки и следит в полёте за состоянием гибридной силовой установки, которая состоит из 10-киловаттного двигателя (вес двигателя 7,7 кг), баков с 5 галлонами топлива (примерно 18,9 л) и литий-полимерного аккумулятора ёмкостью 6000 мАч (50 В).

Квадрокоптер работает в ручном, полуавтономном или полностью автономном режимах. Для записи всего происходящего на борту установлен бортовой самописец. Управлять квадрокоптером можно с расстояния до 3,2 км, а снимать показания телеметрии — с 15 км.

Top Flight Technologies утверждает, что первой в мире продемонстрировала успешную интеграцию гибридной силовой установки в мультикоптер, который готов для серийного производства и продажи. Хотя стоимость не называется, компания говорит, что цена будет очень привлекательной.

В своём время компания поставила мировой рекорд: БПЛА продержался в воздухе более 2,5 часов на одном галлоне топлива (3,79 л).

Кстати, у компании Top Flight Technologies интересный сооснователь и исполнительный директор. Это д-р Лонг Фан (Long Phan), выпускник Массачусетского технологического института. Ещё в студенческом возрасте в середине 90-х он помог спроектировать первый в мире беспилотный вертолёт, потом в начале 2000-х стал одним из первых, кто применил алгоритмическую высокочастотную торговлю на Уолл-стрит. Теперь он проявил себя как один из пионеров в разработке гибридных квадрокоптеров.

«Используя источник энергии с такой высокой плотностью энергии как бензин, преобразуя её в электрическую энергию, и делая эффективно, мы получаем эквивалент „супербатареи”», — говорит д-р Фан.

Подобные квадрокоптеры на бензине могут быть полезны в разных областях: для сбора информации из труднодоступных удалённых райнов; для инспектирования объектов: линий электропередач, газо- и нефтепроводов; транспортировки относительно тяжёлых грузов; аэрофотосъёмки, картографирования местности; использования одновременно практически любого оборудования (грузоподъёмность позволяет): мультиспектральной съёмки в реальном времени, коммуникаций 4G, дистанционного зондирования, автоматического радиопеленгатора, системы слежения за объектом и т. д. Машину можно экипировать и приспособить под любую задачу.

Квадрокоптер может найти применение в работе экстренных служб. Например, полиция, МЧС и скорая помощь могут высылать перед собой быструю машину — и к приезду уже будут в курсе обстановки.

Сейчас компания проводит опрос потенциальных заказчиков и агентств, какие изменения стоит внести в конструкцию, чтобы пройти сертификацию каждой определённой области.

Продажи квадрокоптера начнутся осенью 2017 года. Возможно, тогда действительно коммерческая доставка грузов станет реальностью, потому что сейчас всё застыло на стадии экспериментов из-за ограниченного расстояния, на которое могут доставлять грузы обычные мультикоптеры на аккумуляторах, и их ограниченной грузоподъёмности.

Ну а Top Flight Technologies тем временем приступила к разработке 100-киловаттной версии мультикоптера, который сможет поднимать 100 кг, то есть поднимать одного-двух человек в воздух на 2-3 часа для переноса в нужное место. Получится своеобразное воздушное такси с автопилотом. Очень удобно, если такое такси будет работать через приложение со смартфона.

Источник

Обзор популярных квадрокоптеров с бензиномотором

Доброго времени суток, уважаемые любители БПЛА. На сегодняшний день абсолютное большинство дронов любительского уровня оснащаются аккумуляторами и электродвигателями. Пока что квадрокоптеры с бензиномотором остаются экзотикой в мире беспилотных летательных аппаратов. Коммерческих версий не очень много, но зато дроны с ДВС активно собирают энтузиасты и небольшие конструкторские бюро. Это направление считается перспективным, ведь использование бензинового двигателя позволяет добиться лучшей автономности.

Недостатки электрических квадрокоптеров

У электрических квадрокоптеров есть существенный недостаток – малое время полета. Даже модели профессионального уровня способны пробыть в воздухе лишь 30-40 минут, и это считается очень хорошим показателем. Дооснащение запасными (или более емкими) аккумуляторами приводит к заметному увеличению массы летательного аппарата и существенно уменьшает вес полезной нагрузки, которую он может нести.

Производители стараются максимально уменьшить вес дронов беспилотников, используя облегченные материалы, но пока не существует технологий, способных существенно облегчить массу батарей. И чем больше ее емкость, тем значительнее становится вес.

Нельзя не упомянуть и про еще один недостаток – стоимость аккумуляторов. Она достаточно высока, при этом эксплуатационные качества батареи со временем ухудшаются. Универсальных аккумуляторов, подходящих ко всем популярным моделям коптеров не существует.

Квадрокоптеры мало пригодны для использования при минусовых температурах. Зимой батареи разряжаются особенно быстро и продолжительность полета заметно уменьшается.

Необходимо учитывать и время, которое придется потратить на заряд аккумулятора. Одно дело, когда необходимо совершить 20-30 минутный полет, и совсем другое – когда речь идет о многочасовой работе. Запасных батарей попросту не хватит, и придется делать перерывы на зарядку. К тому же, в удаленных районах электросети могут отсутствовать в принципе.

Как видим, недостатки беспилотной техники, использующей электродвигатели, связаны с аккумуляторами. Увеличение емкости батарей приводит к их утяжелению и увеличению размеров. Подытожив, можно констатировать, что аккумуляторы:

• Стоят дорого
• Плохо переносят минусовые температуры
• Не являются универсальными
• Требуют длительного времени на зарядку
• Обладают значительным весом и размерами

Достоинства и недостатки бензиновых квадрокоптеров

Бензиновый квадрокоптер лишен значительной части минусов, присущих электрическим БПЛА. Сам по себе ДВС стоит сравнительно недорого, особенно если речь идет о профессиональной технике. Он сложнее в обслуживании по сравнению с электродвигателями (которым обслуживание в большинстве случаев не нужно), но это не означает, что пилоту необходимо проходить курсы механиков. В конце концов, ведь никого не пугают бензиновые газонокосилки.

Работающие на бензине дроны можно быстро заправить и вновь отправлять в полет. Нет необходимости тратить немалые суммы на запасные аккумуляторы и нет необходимости постоянно их заряжать.

Беспилотник можно использовать при минусовых температурах, при этом заметного ухудшения его эксплуатационных характеристик не происходит. Бензин не замерзает зимой, но придется прогревать двигатель перед первым запуском. Надежность ДВС высока, и при должном обслуживании его хватит на многие и многие километры полетов.

Двигатель внутреннего сгорания заметно больше электродвигателя, то есть поместить его в небольшой коптер не получится. Помимо ДВС, на раму беспилотника необходимо установить топливную систему, систему зажигания, бензобак. Смысл такого усложнения конструкции заключается в том, что ДВС с бензобаком оказывается сравнимым по стоимости по сравнению с аккумуляторами высокой емкости. Зачастую дешевле собрать коптер с бензиновым мотором, хорошей грузоподъемностью и автономностью, чем создать аналогичный по характеристикам беспилотник с электрической батареей.

Мощность и дальнобойность бензиновых квадрокоптеров позволяют использовать их для транспортировки тяжелых грузов на значительные расстояния. Собственно, именно доставка грузов является одним из основных предназначений таких коптеров.

Но есть и недостатки. Как уже было сказано, ДВС требует хотя бы элементарного обслуживания. Конструкция беспилотника становится более сложной, а размеры двигателя не позволяют установить его на небольшую раму. Шум, издаваемый бензиновым мотором, оказывается громче, по сравнению с электродвигателями. Присутствие двигателя на борту является источником дополнительных вибраций, что усложняет работу с камерой.

Так как в качестве топлива используется бензин, то возникают повышенные требования к технике безопасности. Недопустимо запускать бензиновый коптер в местах массового скопления людей. При падении аппарат может загореться и даже взорваться.

КПД бензинового мотора заметно ниже по сравнению с КПД электродвигателя, а выхлопные газы не позволяют использовать его внутри помещений (например, складов).

Виды бензиновых квадрокоптеров

Существует две принципиальные модели квадрокоптеров:

• Только с ДВС
• Гибриды (то есть ДВС и электродвигатель)

Второй вариант является более сложным в изготовлении, однако удобнее в управлении. Возможно, именно гибриды в итоге получат большее распространение.

Дроны с двс

Квадрокоптеры на бензине являются скорее нишевым решением. Их целесообразно использовать там, где нужна увеличенная грузоподъемность и дальность. Они могут пригодиться в районах, где нет стабильного электроснабжения.

Мы расскажем о следующих бензиновых коптерах, доступных на рынке или готовящихся на него выйти:

• Goliath MKII
• HLQ
• Nitro Stingray
• Belias
• MMS Drone

Goliath MKII

Проект Goliath еще далек от завершения, хотя первый прототип успешно прошел летные испытания и модель можно заказать для самостоятельной сборки. Коптер оснащается бензиновым двигателем на 30 л.с., а передача вращательного момента на винты происходит через ременную передачу.

Основным материалом изготовления бензинового квадрокоптера является алюминий. Корпус состоит из алюминиевых трубок, что позволило уменьшить стоимость аппарата и его вес. Создатели квадрокоптера сознательно удешевили квадр, решив основные усилия направить на создание более совершенного мотора.

Для управления беспилотником используется автопилот. Вносить изменения в настройки его работы может каждый, ведь исходный код открыт. Коптер можно приобрести в комплектации ARF, то есть владелец получит весь набор необходимых для сборки беспилотника деталей, включая ДВС.

Incredible Heavy Lift Quadcopter (HLQ)

Еще одной интересной разработкой является коптер HLQ, создаваемый студентами San Jose State University. Как и в случае с Goliath, основным материалом корпуса является алюминий. Прочный и легкий каркас позволяет нести не только два двигателя с топливной системой и баком, но и до 22.5 кг полезной нагрузки.

Использование двух двухтактных движков общей мощностью 12.5 л.с. позволяет беспилотнику поднимать в воздух довольно тяжелый груз. Передача вращательного момента на винты производится через 4 роторные головки. Для управления используется автопилот ArduPilot, популярный среди энтузиастов благодаря открытому исходному коду.

Nitro Stingray

Предшественником бензинового квадра Stingray является электрический дрон Stingray 500. На борту установлен двухтактный движок Scorpion, передающий вращательный момент на 110-миллиметровые винты. Команды обрабатываются полетным контроллером TG-Multi, в настройки которого можно вносить изменения.

В отличие от остальных моделей, предназначенных для перевозки грузов, Stingray создавался для скоростных полетов и для выполнения воздушных трюков. В его память записаны фигуры высшего пилотажа, но выполнять их можно и в полностью ручном режиме, набрав достаточную скорость и высоту. Дрон отзывчив к командам управления, быстро летает и отличается сравнительно небольшими габаритами.

Belias

Австралийская компания SOAPdrones предлагает собственный вариант бензинового квадра. Модель Belias оснащается двухтактным мотором, а конструкция роторов выполнена таким образом, чтобы пилот мог управлять шагом винтов. Используются специальные сервомоторы, с помощью которых происходит мгновенное изменение шага пропеллеров. Это дает возможность быстро менять направление движение.

В воздухе беспилотник способен провести около 3 часов, а вес полезной нагрузки составляет 10 килограмм. Инженеры SOAPdrones утверждают, что могут создать более крупную версию коптера, способную переносить груз массой до 200 килограмм. Belias в перспективе способен превратиться в настоящий грузовой дрон или даже в летающее такси.

MMS Drone

Коптер MMS Drone не так давно завершил тестовые полеты и совсем скоро будет доступен в продаже. Его создатели обещают, что беспилотник изменит индустрию профессиональных БПЛА.

На борту квадрокоптер несет бензиновый ДВС, крейсерская скорость достигает 60 км/ч, а время полета составляет не менее двух часов. Дрон способен поднимать в воздух до 4 килограмм полезной нагрузки. Управлять аппаратом можно как в ручном, так и в автоматическом режимах.

В стандартной комплектации беспилотник оснащается двухосевым подвесом и камерой. Поддерживается FPV режим. Управление происходит с помощью аппаратуры Futaba T14SG, а видеосигнал выводится на LCD монитор.

Помимо квадрокоптера, производитель обещает предоставить все необходимые запчасти и расходники, которые могут понадобиться во время эксплуатации.

Гибридные квадрокоптеры

В управлении бензиновые квадрокоптеры не такие удобные, как электрические, и не такие маневренные. ДВС не способен моментально сбросить или нарастить обороты, всегда есть некоторая задержка. Для того, чтобы совершить поворот, необходимо изменять шаг винтов, и на это тоже требуется время. Гибридные коптеры лишены этих недостатков.

Такие дроны оснащаются бензиновым мотором, обеспечивающим основную тягу, и электродвигателями, позволяющими быстро совершать повороты. Хорошим примером гибрида является беспилотник Yeair.

Yeair

Дрон Yeair создавался для доставки грузов. Он способен нести полезную нагрузку весом до 5 килограмм, а новый двигатель увеличивает скорость беспилотника до 100 км/ч. На борту установлен бак, вмещающий полтора литра топлива. Дальность полета достигает 55 километров в экономном режиме.

Помимо ДВС, коптер оснащен и электрическими моторами, то есть является гибридом. Использование двигателя внутреннего сгорания и электрических моторов позволяет дрону одновременно обладать хорошей тягой и оставаться легко управляемым. Бензиновый мотор используется для подзарядки аккумулятора.

Дрон создан усилиями инженеров компании Airstier. Он оснащен функцией автопилота, умеет самостоятельно взлетать и приземляться, поддерживает несколько полетных режимов. Для управления коптером можно использовать смартфон. Что касается стоимости, то она весьма демократична и составляет 1400 евро.

На этом пока все, не забывайте подписываться на статьи и делиться полезными материалами в соцсетях. До новых встреч.

Источник