САМОЛЕТ-ДРОН

Вы узнаете, как построить гибридный беспилотник с вертикальным взлетом и посадкой. Для разработки был взят самолет с неподвижным крылом, аппаратура для радиоуправления и компоненты квадрокоптера. В конечном результате мы получаем очень способный многоцелевой беспилотник, который идеально подходит для решения  целого ряда технических задач.

Гибрид самолета и квадрокоптера сочетает в себе лучшее из обоих миров: продолжительность, скорость и дальность полета с неподвижным крылом самолета и вертикальный взлет и посадка, как у винтокрылого летательного аппарата. Обычный квадрокоптер летает приблизительно 15 минут и нужно хорошо постараться, чтобы пролететь более 10 км в одном полете, в то время как самолет-дрон может летать почти час и дальность полета достигает около 50 км. Если доступна ВПП для взлета и посадки, то компоненты квадрокоптера можно снять с крыла в течение нескольких минут. В результате получится обычный самолет, вес которого уменьшится и в таком виде он сможет пролететь около 80 минут, а дальность полета увеличится до 70км.

Беспилотник может быть оснащен двумя типами датчиков, в зависимости от поставленной задачи:

1. Стабилизированное видео для использования в области охраны, безопасности, поиска и спасения, наблюдения и т.д.

2. Фотограмметрия, 3D моделирование рельефа, мониторинг сельскохозяйственных культур и т.д.

В качестве основы для этой разработки был выбран самолет, который доступен в продаже под названием Volantex Ranger-Ex. В данной статье будут показаны шаги, необходимые для преобразования самолета с фиксированным крылом в гибрид квадроплан, способный нести датчики, необходимые для технических задач, которые упоминались выше.

Размах крыльев самолета составляет около 2 м. Общий вес квадроплана, включая батареи и камеры, составляет около 4,8 кг. Если убрать компоненты Quadcopter-а вес доходит до 3,7 кг, но при этом, очевидно, нужна взлетно-посадочная полоса.

Вот основные компоненты сборки, со ссылками на соответствующие поставщики:

Volantex Ranger-Ex: http://modelist-konstruktor.net/volantexrangerex

Комплект радиоуправления Futaba 14SG: http://modelist-konstruktor.net/futaba14sg

Двигатель Turnigy: http://modelist-konstruktor.net/motorturnigy

Электронный Регулятор Скорости Hobbywing 60A ESC: http://modelist-konstruktor.net/hobbywing60aesc

T-Motor MT4006 740KV (x4): http://modelist-konstruktor.net/tmotor4006

T-Motor Air 40A ESC (x4): http://modelist-konstruktor.net/tmotorair40aesc

T-Motor carbon props 14 x 4.8 (x4): http://modelist-konstruktor.net/tmotorcarbonprops

4S 5200mAh lipo (x2): http://modelist-konstruktor.net/4s5200mahlipo

Контроллер польота pixhawk: http://modelist-konstruktor.net/pixhawk

Углеродный четырехгранник 8х7 мм, длина 1м (x2)

Углеродное волокно: http://modelist-konstruktor.net/carbonfibre

Зажимы: http://modelist-konstruktor.net/booms20mm

Держатель двигателя: http://modelist-konstruktor.net/cncmotormount

Сервопривод Hitec HS-65 (x6): http://modelist-konstruktor.net/hs65mg

Передатчик видео: http://modelist-konstruktor.net/600mwvideotransmitter

Проводка, разъемы, клей

Шаг 1: Монтаж контроллера полета

Автопилот, он же контроллер полета нужен, чтобы преобразовать обычный радиоуправляемый самолет в беспилотный. Этот самолет использует контроллер полета 3DR Pixhawk и загружается с последней версией прошивки (3.6.0), которая имеет поддержку «quadplane». Код от разработчиков программного обеспечения APM!

Контроллер полета крепится к нижней части фюзеляжа. Один не может использовать клей, как полипропиленовый материал не скрепить хорошо. Крепление должно быть на одном уровне по отношению к крылу. Если нет, то воздушное судно не будет хорошо летать. Вторая фотография показывает, как можно использовать мобильный телефон с приложением пузырьковый уровень для достижения этой цели. Обратите внимание, что оба крена и тангажа оси должны быть выровнены по отношению к крылу.

Шаг 2: Монтаж элементов управления элеронами

На фото видно небольшие фанерные диски, утоплены в поверхность самолета, они выступают в качестве точек крепления для рычагов управления. Так как самолет из пенопласта, то просто прикреплять рычаги управления, без усиления, не стоит, так как место крепления со временем ослабнет. На следующем фото сервоприводы покрыты листом углерода, чтобы укрепить область, где был удален пенопласт для установки сервоприводов.

Шаг 3: Установка камеры и аккумулятора

Этот шаг иллюстрирует изменения, необходимые для осуществления жесткого монтажа камеры (Sony RX100 в данном случае). На первой и второй фотографии показаны три компонента, все они сделаны из фанеры и бальзы:

1. Клинообразное крепление для батареи

2. Держатель камеры

3. Закрывающая пробка

На четвертом фото видно батарею, которая частично расположена над камерой. Пятая фотография показывает фюзеляж с отверстием, созданным для объектива фотоаппарата.

Шаг 4: Модификация кабины

Чтоб разместить камеру и батарею в кабину пилота нужно было внести некоторые изменения. На первом фото видно как батарея немного выступает. Вторая фотография показывает, как была использована бальса для создания рамки для батареи, чтоб она плотно сидела и была хорошо зафиксирована.

Шаг 5: Установка GPS и трубки Пито

Эти фотографии показывают положение прикрепленного устройства GPS и трубки Пито. Сам держатель трубки был напечатан на 3D принтере.

Шаг 6: Компоненты квадрокоптера: монтаж точек крепления

Это фото показывает обратную сторону крыла (левая панель) и подготовленное место для размещения углеродного листа, которые нужны для установки элементов квадрокоптера.

Шаг 7: Компоненты квадрокоптера: карбоновые лонжероны

Эта фотография показывает 8х8 мм квадратные лонжероны из углеродного волокна, которые утоплены в пазы в нижней поверхности крыла. Также сделаны канавки 11мм глубиной 3 мм в ширину, чтоб провести проводку к двигателям вдоль лонжеронов. Лонжероны установлены на полную длину между левой и правой опорными точками, которые дают крылу необходимую прочность.

Шаг 8: Компоненты квадрокоптера: монтажные проушины

На первом фото в этом шаге показаны установочные платины, изготовленные из листа стекловолокна, к которым привинчены алюминиевые зажимы с гайками (они легко снимаются, если доступна взлетно-посадочная полоса). Вторая фотография показывает, как зажимы прикреплены к 8х8 мм углеродным лонжеронам в крыле.

Шаг 9: Компоненты квадрокоптера: клеммы

Эти фотографии показывают проводку к двигателям и разъемы, которые установлены в крыле.

Шаг 10: Компоненты квадрокоптера: электропроводка

Первые 2 фото в этом шаге показывают проводку к двигателям и как она проложена в углеродных лонжеронах, а затем заклеена изолентой. Третья фотография показывает, как монтажные зажимы и разъемы проводки покрыты листом углерода. В четвертом фото все в сборе.

Шаг 11: Настройка параметров и летные испытания

Ставим прошивку с поддержкой quadplane, а затем делаем некоторые настройки ПИД-регулятора, чтобы получить самолет, который будет летать должным образом. В excel файле показаны параметры Pixhawk, которые были зафиксированы после 20 полетов.

Этот самолет приносит огромное удовольствие от полетов. Переход между режимом квадрокоптера в режим самолета удивительный!

С. РОМАНОВ