کوادکوپتر چیست و چگونه پرواز می کند؟

رویداد۲۴  حسین فلاحی: رسانه ها تمایل دارند از اصطلاح "پهپاد" برای اشاره به چیزی که ما علاقمندان به RC آن را "کوادکوپتر" یا "مولتی روتور" می نامیم استفاده کنند. در این مقاله قصد داریم به تعریف پهپادها و کوادکوپترها پرداخته و به تفاوت های بین آنها اشاهر کنیم. همچنین به این موضوع بپردازیم که چگونه یک کوادکوپتر پرواز می کند.

کوادکوپتر چیست؟

کوادکوپتر نوعی مولتی روتور با 4 روتور است. به دلیل طراحی منحصر به فرد کوادکوپترها مقرون به صرفه تر هستند و ساخت آنها به عنوان یک مدل کوچک RC آسان تر است. یک کوادکوپتر همچنین عملکرد پروازی نسبتاً پایداری را ارائه می دهد و آنها را برای کارهایی مانند نظارت و عکاسی هوایی ایده آل می کند. کوادکوپترها در اندازه های مختلف وجود دارند. از کوچکی به اندازه کف دست شما تا چیزی به اندازه کافی بزرگ برای حمل مسافر.

کوادکوپتر چگونه پرواز می کند؟

در یک هلی کوپتر معمولی یک روتور بزرگ برای تامین تمام قدرت بالابری و یک روتور دم، برای جبران گشتاور جانبی وجود دارد که برای چرخاندن بدنه هلی در جهت مخالف روتور اصلی کار می کند.

همانطور که روتور اصلی با مقاومت بیشتری از هوا مواجه می شود، گشتاوری که برای چرخاندن بدنه هلی کوپتر کار می کند افزایش می یابد و روتور دم باید برای حفظ جهت بیشتر کار کند.

برخلاف هلی کوپتر، کوادروتور دارای چهار روتور است که همه با هم کار می کنند تا نیروی رانش را به سمت بالا تولید کنند. هر روتور 1/4 از بالابر را فراهم می کند، بنابراین ما می توانیم از موتورهای ارزان تر و کم قدرت استفاده کنیم. حرکت کوادکوپتر با تغییر سرعت (تراست های نسبی) هر روتور کنترل می شود.

بیشتر بخوانید: پهپاد چیست؟

این روتورها معمولاً در یک مربع قرار می‌گیرند، دو تا در گوشه‌های مورب مخالف مربع در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخند و دو تای دیگر در خلاف جهت عقربه‌های ساعت (CCW) می‌چرخند.

به گزارش رویداد۲۴ اگر قدرت جفت موتور CW را 50٪ کاهش دهید و همزمان قدرت را 50٪ به جفت CCW افزایش دهید، هلی کوپتر همان رانش کلی به سمت بالا را تولید می کند و ارتفاع را حفظ می کند، اما گشتاور کار روی کشتی اکنون در جهت CW (برعکس موتورهای با سرعت بالاتر) 100٪ بزرگتر است و بنابراین کواد شما به سمت راست متمایل می شود.

برای حفظ تعادل، کوادکوپتر باید به طور مداوم سنسورها را  اندازه گیری کند و سرعت هر روتور را برای حفظ سطح بدنه تنظیم کند.

معمولاً این تنظیمات به صورت مستقل توسط یک سیستم کنترل پیچیده روی کوادکوپتر انجام می شود تا تعادل خود را حفظ کند. یک کوادکوپتر دارای چهار درجه آزادی قابل کنترل است: Yaw، Roll، Pitch و Altitude. هر درجه آزادی را می توان با تنظیم تراست هر روتور کنترل کرد.
 

هنگامی که کوادکوپتر کج می شود، بردار نیرو به یک جزء افقی و یک جزء عمودی تقسیم می شود. این باعث می شود که دو اتفاق بیفتد: اول، کوادکوپتر شروع به حرکت در خلاف جهت مولفه افقی تازه ایجاد شده می کند. دوم، چون بردار نیرو تقسیم شده است، مولفه عمودی کوچکتر می شود و باعث می شود که کوادکوپتر شروع به سقوط کند. برای اینکه کوادکوپتر سقوط نکند، باید تراست هر روتور را افزایش داد تا جبران شود.

این نشان می دهد که چگونه تنظیمات انجام شده برای هر درجه آزادی باید با هم کار کنند تا به حرکت دلخواه برسند و این همه توسط کنترلر پرواز انجام می شود. تنها کاری که ما خلبانان روی زمین باید انجام دهیم این است که به کوادکوپتر بگوییم به کدام سمت برود، یا با استفاده از فرستنده رادیویی بچرخد. پهپادهای پیشرفته تر حتی به GPS و سخت افزار/نرم افزار اضافی برای انجام پروازهای مستقل مجهز هستند.

پهپاد چیست؟

کلمه پهپاد برای توصیف یک کشتی بدون سرنشین متحرک از هر نوعی استفاده می شود، معمولاً نوعی که دارای دوربینی برای پخش زنده ویدیو از کشتی به اپراتور است. طبق اطلاعات ویکی پدیا، یک پهپاد به عنوان پهپاد (وسیله هوایی بدون سرنشین) نیز شناخته می شود.

متأسفانه رسانه ها به کلمه هواپیمای بدون سرنشین ننگ منفی داده اند و اکنون بسیاری از مردم اول از همه به یک هواپیمای نظامی مانند USAF Predator فکر می کنند  که با سلاح ها پرواز می کند. پارانوئیدها به یک «فیلم نامرئی» فکر می کنند که با میکروفون های دوربین و سایر تجهیزات جاسوسی پوشانده شده است.

تنها پس از این دو، مردم به کوادکوپترهای سبک DJI Phantom برای عکاسی هوایی و اسباب بازی های کوچک کنترل از راه دور که این روزها می توانند از اکثر سوپرمارکت ها تهیه کنند، فکر می کنند. در نهایت، مسابقه با هواپیماهای بدون سرنشین و پرواز آزاد به ذهن آنها متبادر می شود.

تفاوت استفاده از پهپادها و کوادکوپترها

پهپادها و کوادکوپترها علاوه بر تفاوت های ساختاری، کاربردهای متفاوتی نیز دارند. به عنوان مثال، پهپادها، به عنوان یک دسته کلی، کاربردهای گسترده ای دارند. یکی از رایج ترین آنها هواپیماهای نظامی است. در این استفاده، پهپادها حملات انجام می دهند، عملیات جستجو و نجات را انجام می دهند و مأموریت های شناسایی، نظارت و اطلاعات را انجام می دهند.

علاوه بر کاربردهای نظامی، پهپادها را می توان در مصارف غیرنظامی و تجاری نیز به کار گرفت. به عنوان مثال، آنها دام ها را پیگیری می کنند یا پیشرفت آتش سوزی های جنگلی را دنبال می کنند. می توان از آنها برای انجام نقشه برداری هوایی استفاده کرد و حتی می توان از آنها برای عکاسی و فیلمبرداری (برای کاربردهایی مانند فیلم یا ضبط رویدادهای ورزشی) استفاده کرد. گاهی اوقات، آنها همچنین در اجرای قانون و تحقیقات در مناطقی که هواپیماهای سرنشین دار نمی توانند با خیال راحت به آنجا بروند (به عنوان مثال، ردیابی الگوهای آب و هوایی خطرناک مانند طوفان) استفاده می شود. هواپیماهای بدون سرنشین به‌عنوان یک دسته کلی، به دلیل قابلیت‌های قدرتمند و کاربردهای گسترده‌ای که دارند، به مقررات قابل توجهی نیاز دارند تا کاربردهایشان ایمن و قابل پیش‌بینی باشد.

کوادکوپترها را می توان در بسیاری از این کاربردها استفاده کرد. با این حال، وقتی پرواز پهپاد را به عنوان یک تعقیب تفریحی در نظر می گیرید، به فکر کوادکوپترها هستید. آنها تقریباً منحصراً از نوع پهپادهایی هستند که برای اهداف تفریحی استفاده می شوند. امروزه انواع مختلفی از کوادکوپترها در بازار وجود دارد که همگی برای ارائه درجات مختلف استفاده تفریحی طراحی شده اند. به عنوان مثال، می‌توانید بالگردهای نانویی را خریداری کنید تا برای تفریح ​​در اطراف حیاط یا خانه پرواز کنید، یا پول بیشتری را در فناوری پیشرفته سرمایه‌گذاری کنید که به شما امکان می‌دهد عکس‌ها و فیلم‌های هوایی بگیرید.