Квадрокоптер , также называемый квадрокоптером или квадротором [1] — это тип вертолета или мультикоптера , который имеет четыре ротора . [2]
Хотя квадрокоптерные вертолеты и конвертопланы уже давно используются в экспериментальных условиях, их конфигурация оставалась диковинкой до появления современных беспилотных летательных аппаратов или дронов. Небольшие размеры и низкая инерция дронов позволяют использовать особенно простую систему управления полетом, что значительно повышает практичность небольшого квадрокоптера в этом применении.
Каждый ротор создает как подъемную силу , так и крутящий момент вокруг своего центра вращения, а также сопротивление , противоположное направлению полета транспортного средства.
Квадрокоптеры обычно имеют два ротора, вращающихся по часовой стрелке (CW) и два против часовой стрелки (CCW). Управление полетом обеспечивается независимым изменением скорости и, следовательно, подъемной силы и крутящего момента каждого несущего винта. Тангаж и крен контролируются путем изменения чистого центра тяги , а рысканье контролируется путем изменения чистого крутящего момента . [3]
В отличие от обычных вертолетов, квадрокоптеры обычно не имеют циклического управления шагом, при котором угол лопастей динамически изменяется при их повороте вокруг втулки несущего винта. На заре полетов квадрокоптеры (тогда называемые квадрокоптерами или просто вертолетами ) рассматривались как возможное решение некоторых постоянных проблем вертикального полета. Проблемы управления, вызванные крутящим моментом (а также проблемы с эффективностью, возникающие из-за хвостового винта , который не создает полезной подъемной силы), можно устранить за счет встречного вращения, а относительно короткие лопасти построить гораздо проще. В 1920-х и 1930-х годах появился ряд пилотируемых проектов. Эти машины были одними из первых успешных машин вертикального взлета и посадки (СВВП) тяжелее воздуха . [4] Однако ранние прототипы страдали от плохих характеристик, [4] а более поздние прототипы требовали слишком большой рабочей нагрузки пилота из-за плохого повышения устойчивости [5] и ограниченных полномочий управления.
Если все четыре винта вращаются с одинаковой угловой скоростью , два из которых вращаются по часовой стрелке, а два — против часовой стрелки, чистый крутящий момент вокруг оси рыскания равен нулю, что означает, что нет необходимости в рулевом винте, как на обычных вертолетах. Рыскание вызывается несоответствием баланса аэродинамических моментов (т. е. смещением совокупных команд тяги между парами лопастей, вращающихся в противоположных направлениях). [6] [7]