Китайцы разработали 35-граммовый дрон с пропеллерами на пропеллере

Гонконгские инженеры создали 35-граммовый бикоптер, представляющий собой крыло с двумя параллельными земле винтами. Они позволяют раскручивать крыло, чтобы то создавало подъемную силу. Несмотря на такую конструкцию, дрон может летать, управляя движением по всем осям. Статья опубликована в Science Robotics.

За последние несколько лет мультикоптеры стали практически синонимом термина дрон, потому что эта конструкция применяется намного чаще других. Мультикоптер — простая и недорогая схема, которой, к тому же, легко управлять. Но такие аппараты уступают в эффективности как вертолетам, которые оснащены большим винтом и тоже могут зависать на одном месте, так и самолетам, которые не могут зависать, зато оснащены большим крылом, создающим подъемную силу и позволяющим намного эффективнее преодолевать большие дистанции.

И хотя большинство конструкторов применяют эти три схемы или их комбинации, такие как конвертопланы, некоторые экспериментируют с альтернативными схемами, которые не так хорошо изучены и опробованы на практике. К примеру, мы рассказывали о сингапурском проекте дрона с пропеллером на пропеллере.

Группа инженеров под руководством Пакпонга Чирараттананона (Pakpong Chirarattananon) из Городского университета Гонконга разработали дрон с похожей конструкцией, но значительно меньшей массой — 35,1 грамма. Дрон имеет симметричную конструкцию. В центре расположена плата управления и аккумулятор, а по двум сторонам от нее на тонких и легких углепластиковых рейках закреплено крыло из полиимидной пленки. Ближе к краю каждой консоли крыла находится по одному электромотору с пропеллером, причем сами консоли и пропеллеры расположены в противоположных направлениях.

Для взлета дрон раскручивает пропеллеры, и хотя сами роторы расположены параллельно земле, они раскручивают крыло, которое за счет этого формирует подъемную силу и поднимает дрон в воздух. Инженеры разработали простой алгоритм контроля, в котором есть две части: одна отвечает за вертикальное положение, а вторая — за движение в сторону. Для управления высотой достаточно поменять тягу одинаково на обоих пропеллерах, а для движения по горизонтали алгоритм меняет соотношение между их тягой во время каждого оборота крыла.

Тестовые полеты показали, что дрон с аккумулятором емкостью 250 миллиампер-часов и общей массой 35,1 грамма способен продержаться в воздухе 14,9 минуты, а если заменить аккумулятор на более емкий (650 миллиампер-часов), то время полета увеличивается до 24,5 минуты. Но в таком случае общая масса повышается до 42,8 грамма.

Авторы продемонстрировали управляемый полет дрона, а также показали, что его возможностей хватает для небольшой полезной нагрузки. Так, они закрепили на дроне камеру для съемки панорамного видео и лазерный дальномер, который благодаря вращению фактически превращается в 2D-лидар, пригодный для обнаружения препятствий вокруг аппарата.

Инженеры отмечают, что на форму дрона их вдохновила крылатка — плод некоторых деревьев, выполненный в виде крыла. Подробнее о том, как растения используют различные конструкции для переноса своих плодов, можно узнать из нашего материала «Лети отсюда».

Григорий Копиев