Возможности мультироторных машин

О возможностях и преимуществах мультироторных машин, интеллектуальных полетных контроллерах, импортозамещении и многом другом рассказывает эксперт CIAM FAI от России, организатор крупных Фестивалей мультироторных машин и массовых гонок квадрокоптеров, руководитель лаборатории мультироторных машин компании «ИННОТЕХ» Сергей БАРИНОВ.

Новый класс беспилотных летательных аппаратов — мультироторные машины — появился сравнительно недавно. Их основными преимуществами являются возможность взлета-посадки с небольших площадок, способность зависать в точке для выполнения различных задач, к примеру, фото- и видеосъемки, ретрансляции радиосигнала, мониторинга пространства при помощи специальных датчиков и т.д. В современной практике производства кино и новостных телепрограмм уже трудно себе представить отсутствие сюжетов, снятых с воздуха. К числу важных преимуществ мультироторных БЛА можно отнести и то, что в отличие от беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа несущая рама мультироторной машины может быть складной и занимать небольшой объем при транспортировке.

Мультироторные машины пока еще проигрывают по времени и дальности полета летательным аппаратам самолетного типа, однако уже сейчас существуют экспериментальные машины с водородными элементами в качестве источника энергии, которые могут держаться в воздухе до пяти часов.

Основным толчком к дальнейшему развитию мультироторных машин послужило создание аккумуляторных батарей большой мощности и специализированных полетных контроллеров, способных управлять летательным аппаратом (ЛА). Уменьшение стоимости полетных контроллеров способствовало началу использования мультироторных машин не только в специальных целях, но и в гражданских проектах.

В настоящее время при проектировании и планировании применения мультироторных машин основной упор делается на использование преимуществ, связанных с новыми возможностями интеллектуальных полетных контроллеров. Причем на рынке происходит соревнование между производителями и разработчиками мультироторных машин по созданию надежных и многофункциональных полетных контроллеров,__ способных управлять не только самим летательным аппаратом, но одновременно и специализированным навесным оборудованием, предназначенным для выполнения различных задач. Полетный контроллер летательного аппарата способен как передавать, так и получать управляющие сигналы от навесного оборудования, к примеру, от тепловизора. Данный сигнал может внести коррективу в полетное задание ЛА для дополнительного обследования точки предполагаемого источника теплового сигнала (например, пожара). При этом контроллером дополнительно будет дана команда на выполнение кругового облета и передачу соответствующей информации на землю.

В связи с тем, что основным преимуществом применения мультироторных машин является интеллектуальная составляющая их полетных контроллеров, а также связанные с этим большие функциональные возможности, появляются все новые и новые версии программного обеспечения (ПО) с новыми функциями, позволяющими осуществлять полеты, в том числе в полностью автоматическом режиме.

Сегодня наметились основные подходы и направления, в которых идет разработка новых моделей мультироторных машин. Одно из таких направлений — создание удобных для транспортировки складных аппаратов, занимающих в сложенном состоянии малый объем. Специальный контейнер для транспортировки ЛА должен предусматривать «грубую» доставку и защищать ЛА от механических и прочих повреждений, в нем должен находиться минимальный набор инструментов и запасных частей (например, запасных воздушных винтов) для оперативного полевого обслуживания.

Сегодня важно разрабатывать не только сам ЛА, но и комплекс в целом для решения каких-то конкретных задач. Немаловажным фактором удачного использования комплекса является грамотно спроектированная наземная станция управления (НСУ). НСУ должна быть минимальных размеров, а управляющий компьютер — защищенного типа, с ярким экраном. Наземная станция должна позволять не только управлять летательным аппаратом, но и получать сигналы с навесного оборудования, а также иметь возможность осуществлять управление этим оборудованием. Наземные станции могут иметь различные варианты исполнения, например, в кейсе или в ручном компактном варианте. От удобства и качества разработки и исполнения наземной станции в конечном итоге зависит успех применения всего комплекса.

Бортовые аккумуляторы имеют относительно большой вес, поэтому не всегда есть возможность иметь большое количество запасных комплектов аккумуляторов. В связи с этим немаловажным обязательным элементом комплекса является зарядная станция для обслуживания силовых аккумуляторных батарей. Она должна иметь универсальное питание от сети 220В, от бензогенератора или сети автомобиля. Станция должна обеспечивать большой зарядный ток, так как в этом случае существенно сокращается время зарядки одного комплекта аккумуляторов.

В лаборатории мультироторных машин компании «ИННОТЕХ» имеется специальное подразделение, занимающееся созданием линейки полетных контроллеров различного назначения и созданием специального программного обеспечения (ПО) как для полетных контроллеров, так и для наземных станций управления. Наличие такого подразделения существенно упрощает реализацию проектов, в которых в качестве навесного оборудования применяются различные сложные датчики, которые необходимо интегрировать и заставить работать совместно с полетным контроллером летательного аппарата.

В подразделении создано несколько летающих лабораторий, служащих для испытаний новых функций полетных контроллеров и различных вариантов схемотехники. Такие летающие лаборатории позволяют оперативно размещать на них необходимое навесное оборудование для проведения испытаний его работы в реальном полете.

В настоящее время разработано несколько модификаций несущих рам ЛА складного и закрытого типа для возможности полетов в условиях атмосферных осадков. Созданы специальные образцы малых летательных аппаратов для подъема ретрансляторов и организации канала связи с летательным аппаратом в условиях отсутствия прямой видимости между летательным аппаратом и наземной станцией. Например, в лесистой или горной местности.

Конструкторский отдел лаборатории постоянно работает над модернизацией имеющихся вариантов рам летательных аппаратов, увеличивая их прочность, надежность и возможность использования съемного навесного оборудования, что позволяет заменять навесное оборудование в полевых условиях. Например, при необходимости оперативно заменить видеокамеру на датчик радиации или на антенну сканирования эфира и т.д. Успешно решаются и задачи импортозамещения: большая часть деталей и узлов мультироторных машин, разработанных и созданных в лаборатории, производится в России, включая полетные контроллеры.

Опытная группа пилотов постоянно проводит тестовые полеты, на которых производятся испытания новых компонентов мультироторных машин и нового ПО. Одновременно ведется разработка алгоритмов применения мультироторных машин в реальных полетных заданиях. Моделируются условия планируемого применения комплексов. Все это в итоге приводит к более грамотному конструированию машин для решения тех или иных задач.

Основной задачей лаборатории является создание в конечном итоге серийных образцов мультироторных машин различного назначения. Для решения этой непростой задачи разрабатывается несколько вариантов летающих платформ, которые в будущем станут основой летательных аппаратов с разным функционалом, способных нести большой спектр навесного оборудования.

В заключение приведем конкретные примеры применения мультироторных машин.


Видеосъемка

В настоящее время видеосъемка, осуществляемая с помощью беспилотников мультироторного типа, широко используется не только на телевидении, транслирующем все больше и больше репортажей, снятых с воздуха, но в художественном и документальном кино. На борту БЛА устанавливается профессиональная видеокамера на стабилизированном подвесе, при этом вес оборудования может достигать нескольких десятков килограмм. Мультироторная машина для таких целей строится по многомоторной схеме для повышения стабильности полета, а главное — для повышения «живучести» аппарата, поскольку к таким ЛА предъявляются повышенные требования к надежности из-за дорогостоящего видеооборудования, установленного на борту. Точность полета во время съемки чаще всего обеспечивается в режиме ручного управления аппаратом. Автоматической функцией управляющего контроллера является висение в точке при отсутствии управляющего сигнала с земли. Важной функцией__ полетного контроллера является управление видеокамерой, подвесом и другим навесным оборудованием. При съемке сюжета может быть задействовано много техники и актеров, так что при любом сбое в работе системы видеосъемка будет испорчена. Это приводит к тому, что качество и надежность видеосъемок, осуществляющихся с мультироторных беспилотных ЛА, постоянно растет, и уже сегодня с их помощью возможно осуществить замену съемок, выполняемых при помощи кранов и другой специальной съемочной техники.

В настоящее время на рынке появилось достаточно много компаний, специализирующихся на видеосъемках с воздуха, во многих художественных и документальных фильмах можно найти сюжеты, снятые при помощи мультироторных машин.


Видеомониторинг

Достаточно удачное и востребованное сегодня применение мультироторных машин — видеомониторинг, позволяющий организовать с высоты наблюдение за событиями, происходящими на земле, и имеющий самый широкий круг гражданских и военных приложений. Типичным примером является воздушный охранно-мониторинговый комплекс, который может работать как самостоятельно, так и в составе более крупной системы охраны объекта, расположенного на большой территории. С его помощью в случае получения сигнала тревоги от модуля охраны периметра и отсутствия возможности наблюдать зону срабатывания датчика, при помощи системы видеонаблюдения объекта можно оперативно получить информацию о происшествии. Это особенно актуально при обследовании участка срабатывания датчика на большом удалении от пульта охраны. С борта квадрокоптера можно оперативно получить фото- или видеоизображение достаточного качества для принятия решения. При ложном факте тревоги происходит видеофиксация события, как на борту летательного аппарата, так и на наземной части комплекса.

Воздушный видеомониторинг может эффективно использоваться для контроля проведения работ на больших строительных площадках или обеспечения безопасности на мероприятиях. В случае возникновения чрезвычайной ситуации на объекте видеомониторинг позволит получать видео и в процессе ее ликвидации.


Статьи номера

Назад