Дрон своими руками: Урок 8. Самолёты.
Использование небольших беспилотных летательных аппаратов для FPV и автономного картографирования становится всё более популярным, особенно на фоне роста популярности дронов для полёта в режиме от первого лица и увеличения доступности деталей. В этой статье рассматриваются несколько соображений касательно вопроса о том, подходит ли самолёт для применения в качестве беспилотника, и, если да, то как выбрать правильный тип.
Мультикоптер vs Самолёт
Какие преимущества может предложить самолёт перед мультикоптером? Несмотря на то, что мультикоптер отлично подходит для увлекательного FPV/автономного полёта, его полезная нагрузка и время полёта все еще ограничены, так как чтобы бороться с гравитацией и удерживать беспилотник в воздухе, несущие винты должны постоянно вращаться (а значит расходовать энергию). Самолёты, напротив, используют свои крылья для создания подъёмной силы. Так какой тип лучше? Не считая электронной начинки, такой как передатчик, приёмник, FPV оборудование, контроллер полёта, приведённые ниже особенности кажутся наиболее актуальными для ответа на поставленный вопрос:
Мультикоптер
- Способен взлетать и приземляться вертикально, а также парить на месте.
- Не требуют большого пространства, на котором можно летать, и являются по существу «всенаправленными», способными очень быстро менять направление полёта и скорость.
- Тяга, создаваемая пропеллерами — это то, что удерживает судно в воздухе.
- Менее интуитивен в полёте, учитывая, что судно может менять ориентацию и летать практически в любом направлении, а подвесы могут легко вызвать дезориентацию.
- Мультикоптеры «среднего размера» диаметром от 400 до 600мм являются наиболее распространенными и, как правило, стоят от 200 до 1000$ США за (настроенную) готовую к полёту установку.
- Несмотря на то, что у мультикоптеров значительно меньше движущихся частей, чем у вертолётов, почти любая неисправность квадрокоптера приводит к аварии.
Самолёт
- Запускается вручную, посредством взлётно-посадочной полосы или катапульты и обычно приземляется на относительно ровную траву или взлётно-посадочную полосу.
- Требуется большое открытое пространство для полёта, поскольку маневренность самолёта ограничена (т.е. всегда необходимо двигаться вперед).
- Крылья создают подъёмную силу.
- Более высокая грузоподъёмность.
- Модели исполненные из пены могут быть снисходительными в случае аварии, и большинство можно будет восстановить/отремонтировать.
- Модели с размахом крыла от 500мм до 1.8м являются наиболее распространенными для использования в хобби, а полная установка обычно стоит от 200 до 1000$ США.
- В случае отказа двигателя все еще есть возможность приземления без повреждения самолёта.
VTOL (вертикальный взлёт и посадка)
- Конструкции включают крылья и пропеллеры (на данный момент не так много коммерческих/серийных продуктов).
- Управление все еще довольно сложное для перехода из вертикального полёта в горизонтальный.
- Конструкции сильно отличаются от квадрокоптеров с крыльями или от использования/удлинения опорных рычагов (лучей) беспилотника для включения профилей крыльев.
- Не будет обсуждаться далее в этой статье.
Соображения
- Место запуска: Из-за постоянно присутствующей возможности причинить вред или ущерб человеку или имуществу, БПЛА/беспилотники запрещено запускать над зданиями, в густонаселённых районах или в местах с массовым скоплением людей. Самолёты в идеале требуют больших открытых площадок, тогда как мультикоптеры могут эксплуатироваться в более ограниченных пространствах. Если у вас нет открытого пространства для полёта, то лучше всего использовать небольшой мультикоптер.
- Применение: Мультикоптер как никогда подходит для аэросъёмки/FPV. Картографию и дальние полёты лучше всего реализовывать посредством самолёта.
- Интерес: Это должно быть одним из весомых факторов при выборе, если вам интересен один тип дрона больше, чем другой.
- Бюджет: Наиболее распространенный мультикоптер (размером 500мм), вероятно, будет немного дороже, чем сопоставимый самолёт (с размахом крыла ≈ 1.5м), но ненамного. Насколько вы готовы потерять беспилотник из-за внезапного сбоя или потери контроля, вызывающие бесконтрольное удаление?
- Время полёта: Среднестатистический квадрокоптер, среднего размера будет оставаться в воздухе в течение 10-15 минут (хотя некоторые производители могут увеличить это время до 30-40 минут), в то время как среднестатистический электрический самолёт среднего размера будет обеспечивать около 20-60 минут + минуты при «нормальном» использовании (т.е. не полный газ), однако в обоих случаях необходимо учитывать множество различных факторов.
- Контроллер полёта: Не все контроллеры способны управлять всеми типами самолётов. Прежде чем выбрать один из некоторых, убедитесь, что интересующий вас тип самолёта поддерживается контроллером полёта (если вы намеревались его использовать). Как настроить контроллер полёта в этой статье рассматриваться не будет.
Распространённые типы БПЛА/Дрон крыло
Существует много различных воздушных рам, используемых для создания дронов, но некоторые конструкции используются гораздо чаще других. По мере того, как все больше и больше производителей начинают выпускать изготовленные на заказ аэродинамические рамы для автономного использования, стали исчезать такие ненужные детали, как макет кокпита например, которые обычно можно было встретить на RC самолётах в прошлом.
Дельта крыло (Delta Wing/Летающее крыло)
Летающее крыло — безусловно, самая простая (и, возможно, самая популярная) конструкция. Простая/рудиментарная рама может быть изготовлена с использованием недорогого вспененого пенополипропилена (ЕРР) и базового аэродинамического профиля Кляйна-Фогельмана (Kline-Fogleman или KFm). Они классически имеют только две поверхности управления, это означает, что все повороты осуществляются кренами. Пропеллер обычно находится сзади (что позволяет устанавливать камеру спереди), но он точно так же летит с мотором, расположенным в центре или спереди, при условии, что центр тяжести правильный. Великолепная конструкция для своей простоты и, как правило склонна летать на высоких скоростях.
Моторизованный планер/Планер
Если вы хотите оставаться в воздухе как можно дольше (т.е. самое продолжительное время полёта), такая конструкция — лучший выбор. Как правило может иметь среднее или высокое крыло, а хвост часто имеет Т или V-образную форму. Все представленные здесь рамы могут быть использованы для увлекательного полёта (или более), однако, если вы хотите, чтобы беспилотник как можно дольше находился в воздухе, вам нужно рассмотреть самолёт с большим крылом, и именно в этом планеры превосходны. Они не предназначены для того, чтобы быть самыми быстрыми (скорее самыми медленными) и нести наибольшую полезную нагрузку (они должны быть максимально легкими), зато хорошая конструкция может оставаться в воздухе в течение многих часов. Почти у всех винт установлен спереди, поэтому в тех случаях, когда требуется камера, её обычно устанавливают на нижней части/брюхе фюзеляжа.
«Skywalker»
Конструкция построена на толкающей силовой установке, пропеллер которой установлен сразу за крыльями, а опора хвоста, чтобы не мешать, расположена чуть ниже. Крыло обычно трапециевидное или прямоугольное. В альтернативной конструкции для поддержки хвоста используются две балки (по одной с каждой стороны пропеллера, типа «Twin Boom»). Для размера фюзеляжа, конструкция представляет собой компромисс между планером с большими крыльями и обычным самолётом. Тот факт, что несущий винт находится сзади, означает, что передняя часть может быть оснащена камерой (беспрепятственный обзор). Достаточно высокое расположение несущего винта облегчает запуск вручную, а пропеллер при нормальной посадке (с или без шасси) никогда не будет касаться земли. Такие конструкции, как правило, хороши для максимальной полезной нагрузки, приличной скорости и времени полёта, а также предлагают наибольшую универсальность.
Стандартные
Обычные RC-самолёты по-прежнему часто переделываются для использования в качестве дронов, а проекты варьируются от Мустангов (Sport) до Piper Cubs (Trainer). Почти у всех есть пропеллер, установленный спереди (тянущий или puller). Крылья обычно имеют прямую переднюю/заднюю кромку (прямоугольные), но для копий истребительной авиации крыло может быть более трапециевидным. Такие конструкции чаще всего используются, потому что они являются наиболее распространенным и легко доступным RC самолётом. К сожалению, самолёты не годятся для модификации и включают эстетические элементы, которые не нужны при применении в качестве БЛА. К тому же это не самая удобная конструкция с точки зрения выбора беспрепятственного места для установки камеры. В основе большинства используется дерево, которое не прощает аварий.
Нестандартные
Доступно несколько нестандартных конструкций, одной из которых является «Drak» (почти перевернутая дельта). У этой особенной конструкции есть крылья в почти переднем стреловидном положении, и пропеллер сзади. Преимущества и недостатки варьируются в зависимости от модели, хотя их уникальный внешний вид зачастую привлекает к себе немало внимания.
Размер
Итак, насколько большим должен быть ваш самолет? Критерий предопределяющий будущий способ транспортировки, к которому часто обращаются ещё до применения. Самолёты (почти) всегда больше мультикоптеров, и поскольку пространство, где вы планируете летать, может находится не рядом с вашим домом или бизнесом, чаще всего транспортировку нужно будет осуществлять автомобилем. Из-за этого размер рамы для дронов такого типа имеет тенденцию быть ограниченным – 2 метрами (размах крыла), и в большинстве случаев крылья должны быть съёмными. Если летающее крыло не может иметь съёмных крыльев, то, размах будет составлять менее 1.2 метра, чтобы их можно было легко разместить на заднем сиденье транспортного средства. Классически, RC самолёты стандартного размера имеют размах крыльев от 0.5 – 2м, поэтому доступность деталей для этого размера (двигатель, ESC, аккумулятор, сервоприводы и т.д.) очень хорошая.
Продолжительность полёта
Второй вопрос, который вы могли бы задать себе, это сколько времени самолёт должен оставаться в воздухе. Если вы планируете дистанционно управлять самолётом, стоит принять во внимание, что примерно через 20-30 минут пилотирования, большинство людей устают физически/умственно и стараются завершить полёт. Для долговременных полётов рекомендуется рассматривать планер с размахом крыла не менее 2 метров (с небольшой грузоподъемностью).
Применение
И третье соображение, конечно, является потенциальное применение. В списке распространённых: FPV полёт, картографирование, а также полностью автономный полёт с использованием сенсоров. Для автономного полёта вам необходим контроллер полёта с GPS, а также возможно добавление сенсоров.
Типы комплектов
Проектирование нестандартного самолёта редко является приоритетом для тех, кто хочет просто подняться в воздух для полёта от первого лица или автономного полёта, поскольку это, как правило, требует либо серьезного исследования, либо соответствующих знаний аэродинамики. По этой причине рамы, разработанные специально для FPV/БЛА, становятся все более и более популярными. Тем не менее, учитывая широкую популярность обычных RC самолётов, многие энтузиасты все еще обращаются к существующим RC моделям (не обязательно масштабным моделям) и адаптируют их для FPV/автономного использования.
RTF (Ready to Fly/Готов к полёту) – такой комплект включает в себя всё, что вам нужно, чтобы использовать изделие по назначению, и, как правило, в него входят полностью собранная рама (для более компактной доставки крылья могут демонтироваться) с предустановленной рабочей начинкой (мотор, ESC, сервоприводы, закрылки и т.д.), а также передатчик и приёмник, аккумулятор и зарядное устройство. Обычно вы соединяете фюзеляж с крылом (или крыльями), заряжаете, устанавливаете и подключаете аккумулятор, и всё готово к полёту. Это самый быстрый способ попасть в воздух, но при этом такие комплекты не допускают последующего апгрейда.
BNF (Bind and Fly/Привяжи и лети) – беспилотник поставляется почти полностью собранным (для более компактной доставки крылья могут демонтироваться). Комплект не включает приёмник/передатчик. Сборка очень быстрая, учитывая, что все детали уже смонтированы/собраны. Необходимо будет подключить приёмник к сервоприводам и силовой установке, установить аккумулятор и проверить CG (Center of Gravity/Центр тяжести), а затем пройти предполётный контрольный лист запуска, выполнить калибровку. Обратите внимание, что вероятно, потребуется настроить вашу аппаратуру управления для данной модели БЛА. Это второй самый быстрый способ попасть в воздух.
PNF (Plug and Fly/Подключи и лети) – самолёт в основном полностью собран (для более компактной доставки крылья могут демонтироваться). Комплект включает ESC, пропеллеры и сервоприводы. Комплект не включает передатчик, приёмник, аккумулятор или зарядное устройство. Необходимо будет подключить приёмник к сервоприводам и силовой установке, выбрать и установить аккумулятор (проверить CG), а затем пройти предполётный контрольный лист запуска, выполнить калибровку. Обратите внимание, что вероятно, потребуется настроить вашу аппаратуру управления для данной модели БЛА.
PNP (Plug and Play/Подключи и играй) – такой же как PNF комплект.
ARF (Almost Ready to Fly/Почти готов к полёту) – изделия в такой комплектации обычно включают в себя раму и некоторое аппаратное обеспечение. Поставляются частично собранными практически со всеми частями/компонентами рамы необходимыми для её сборки. Может потребоваться некоторое склеивание. Пользователю нужно выбрать свой собственный передатчик, приёмник, мотор, ESC, пропеллер и сервоприводы, поскольку они не входят в комплект.
KIT – в наши дни KIT-самолёты включают планы сборки, но прежде чем самолёт станет достойным полёта пройдёт много времени. Рекомендуется иметь некоторый опыт пилотирования перед тем, как управлять KIT-самолётом, поскольку одна авария (обычно на первом вылете) может привести к многочасовому восстановлению БЛА.
DIY (Do It Yourself/Сделай сам или построенный с нуля) – что, говоря о самолётах, обычно означает совершенно нестандартную конструкцию, которую, возможно спроектировал пилот. Обычно конструктору необходимо выбрать все подходящие компоненты, и зачастую сборка осуществляется методом проб и ошибок.
Строительство
Существует множество различных материалов, используемых для создания рамы, крыльев и хвостового оперения RC самолётов/Дронов. Несмотря на то, что пилотируемые самолёты зачастую используют стекловолокно, алюминий и даже углеродное волокно, производители беспилотных летательных аппаратов пока не применяют таких материалов при изготовлении небольших судов. Ниже приведены наиболее распространенные материалы, которые вы найдёте в отрасли:
EPO (Expanded PolyOlefin/Расширенный полиолефин) – этот тип пены является лёгким, жёстким и более крепким, чем пенополистирол (EPS). При изготовлении форм позволяет добиться довольно гладкой поверхности. В случае аварии такая пена сжимается, а если усилие избыточно, разрушению будут подвержены самые слабые места. Как правило, детали исполненные из EPO остаются цельными, и если авария не серьёзная пострадавшие элементы можно впоследствии склеить.
EPP (Expanded PolyPropylene/Вспененный полипропилен) – этот тип пены является гибким и эластичным, и хотя он немного тяжелее EPO, он практически не поддается разрушению (для практических целей).
EPS (Expanded PolyStyrene/Вспененный полистирол) – этот тип пены обычно используется в качестве упаковочного материала для телевизоров, электрических приборов, при изготовлении шлемов, внутри ящиков со льдом и для дорожного и домашнего строительства. EPS содержит около 95-98% воздуха.
Balsa Wood (Бальса, бальза, бальзовое дерево, охрома) – в прошлом большинство RC самолётов использовали бальcу в качестве основного материала. Является невероятно лёгкой, но при этом показательно жесткой и легко обрабатываемой древесиной, оптимально подходящей для создания рам, крыльев и хвостового оперения. Невероятная осторожность и время должны быть вложены во время строительства, и даже самые лёгкие удары могут нанести серьезный ущерб раме (более серьёзные краши приводят к полному разрушению).
Выдувной пластик – процесс выдувного формования пластика включает закрытую матрицу, в которую выдувается полурасплавленный пластик, а затем охлаждается, чтобы сохранить её форму. На выходе получается прочная полая оболочка. Выдувной пластик чаще всего используется для создания фюзеляжа (в отличие от крыльев), после изготовления пользователь должен сделать соответствующие вырезы. Выдувные конструкции/комплект деталей также могут включать в себя предварительно вырезанную бальсу в качестве усиления. Выдувной пластик может противостоять ударам небольшой силы и имеет тенденцию вдавливаться, а не разрушаться.
Вакуумный пластик (Vacuumed Plastic) – процесс вакуум-формования листов включает нагревание тонкого пластикового листа до такой степени, что он становится гибким, но не совсем расплавленным, и размещение его на охватываемой матрице; пока он остаётся гибким, воздух между матрицей и листом удаляется (то есть выкачивается), что заставляет лист принять её форму. Пластик остывает, и трехмерная форма вырезается из окружающего материала. Существует много различных типов пластмасс, которые могут быть сформированы в вакууме, и их свойства могут варьироваться. Поликарбонат является хорошим компромиссом между весом и ударопрочностью.
Гофрированный пластик (Corrugated Plastic) – несмотря на то, что немногие самолёты используют его для фюзеляжа или крыльев, зачастую материал используется для придания жёсткости дверям или там, где требуются плоские поверхности. Гофрированный пластик выглядит как гофрокартон, только исполнен из пластика. Он очень устойчив к авариям и ударам, с ним легко работать без каких-либо специальных инструментов и он очень гладкий (аэродинамика).
Проектируем, делаем, взлетаем. Компактный беспилотник своими руками
В свое время было мне знамение, сделать компактный беспилотник. И не просто модель, а беспилотник-гидроплан с функцией вертикального взлета. Есс-но конструкция модели авторская. Модель должна быть небольшой, чтобы в багажник и в салон легко помещалась.
Сидел, листал airwar.ru, рассматривал разные самолетики начала века. Хотелось найти чт-нить необычное – медленно летающие. Мне всегда нравился биплан DH-1, его-то мне и захотелось сделать. 
В процессе проектирования все по ходу поменялось, хвост выпрямился. Появились поплавки для посадки на воду. Сходство осталось чисто символическое. Но очень хотелось заложить в конструкцию возможность вертикального взлета и возможность посадки на воду. Да еще гироскоп до кучи на элероны поставить, чтобы модель ровнее летала. 
Самой сложной задачей оказалась связать верхние и нижние элероны. Из деревянной линейки были сделаны восемь петель по две каждый элерон, между собой петли связаны карбоновой тягой (полоска 3 мм на 1 мм). Сложнее всего было подогнать размеры этих тяг, поскольку верхнее и нижнее крыло имели разные углы «V» образности. По такой же схеме были соединены два руля направления. 
Для увеличения жесткости конструкции – в крылья были вклеены нервюры из двойной потолочки, по 4 на каждое из крыльев. На них опираются распорки между крыльями.
ТТХ
Вес пустышки около 200 грамм
Полетный вес ( с акк 750 мА 11,4 В) – 340 грамм
Размах крыльев 66 см
Длина – 57 см
Общая площадь крыла – около 15 дм кВ
Нагрузка на крыло * — 22 грамма/дм кв
Энерговооруженность 1,4 (предположительная оценка, винт 6*5 дюймов)
Проблемы начались с того, что надо было везти изделие 2Г2В на другой конец Москвы на общественном транспорте, ни в один пакет или коробку он не влезал. Пришлось завернуть его в черный полиэтилен приделать ручку из скотча. Парусность у упакованного изделия оказалось очень высокой. Когда я попытался войти в метро, сквозняком объект чуть не вырвало из рук. Самик чуть не прищемило дверью. Еле-еле увернулся.
Облет состоялся в субботу в середина марта. Лед на Гольяновском пруду был крепкий и не думал еще таять, хотя температурка уже была выше нуля — +1- +2 градуса. Больше всего расстраивало то, что ветерок оказался ощутимым до 3 м/с. Чтобы взлететь вертикально приходилось выжидать момент, когда ветер утихал. Пару раз самик до старта заваливало порывами ветра. Самому поднимать прототип мне было, как всегда, боязно. Не то, что разбить жалко, а хотелось понять летает он как-то или вообще не пригоден для полетов. 
В таком раскладе ВСЕГДА нужен летчик-испытатель-универсал, наверное, вы уже догадались, что прототип 2Г2В поднял в воздух Константин.
После нескольких полетов с аккумулятором 750 мА, его поменяли на 1000 мА-й. Центровка выправилась. Центр тяжести сместился к передней кромке крыла (25-30% от передней кромки).
Последний полет был самым коротким. Константин сделал небольшой круг над прудом и стал заводить самик на посадку под ноги оператору ( то бишь мне), чтобы я крупным планом снял посадку. Но как вы помните ветерок был порывистый, он то и приподнял бипланчик чуть-чуть у самой земли. Всего сантиметров на 60-70.
Наверное, я успел сказать:
— Ух! епт-тыть XXXXX…
Отскочить я не успел, поскольку видел мир через объектив. Удар ниже пояса был не сильным, демпфировала куртка, самик шел на посадку на минимальном газу, можно сказать планировал, Жалко не было второго оператора, чтобы заснять этот момент со стороны. Также появилась парочка свежих мыслей в голове первая, что я очень предусмотрителен как конструктор, когда делаю маленькие и легкие БЛА. А вторая, что на следующие полетушки надо хоккейную раковину захватить. 
У модели повреждения оказались не особо страшными – один поплавок порвало пополам и практически оторвало нос фюзеляжа под обрез передней кромки крыльев. Ремонт занял не более 5 минут, поплавок и фюзеляж были просто склеены по месту разлома.
С пропорцией 2Г2В, как стало ясно после полетов я немного перемудрил расстояние между крылом и хвостовым оперением – 18 см ( с коэффициентом 1,5 к ширине крыла), фюзеляж вынес за переднюю кромку крыла всего на 14 см этого оказалось мало. Воткнув большой 3-х баночный акк на 750 мА в самый нос самолета центровка получалась задней около 50%. Только подгрузив нос 1000 мА акком центровка переползла ближе к передней кромке и стала около 30%. В общем хвост надо было делать короче с коэффициентом 1-1,2. Или фюзеляж делать длиннее не 14 см, а сантиметров 16-18 (с коэффициентом 1,3 -1,5 к ширине крыла).
Новинки в конструкции
( Условно, новинки, разумеется. Скорее элементы и приемы, которые я ранее не использовал при конструировании самиков.)
Весь аппарат покрыт яхт-лаком.
Вместо колес, поплавки-лыжи. Может взлетать со снега, с земли вертикально, предположительно с воды.
Большой угол V-образности у обоих крыльев.
Комплектация
Двигатель Turnigy 2730 – 3000
Сервомашинки – 2 по 6 граммов, 1 – 12 граммов
Регулятор HK 15(18)А
Винт 6*5 дюймов
Приемник «Корона» синтезаторный, 35 МГц
Аккумулятор 11.1 В 750 мА*ч
Описание изготовления модели 2Г2В
(2Г2В = биплан-гидроплан с вертикальным взлетом) 
В процессе создания модели были использованы эти инструменты и материалы. На фото три вида клеев: польский «Титан», отечественный аналог «Мастер», немецкий аналог «Титана» «Момент».
Клеят они приблизительно одинаково, я в основном пользовался отечественным «Мастером» в этот раз. 
Каждое крыло биплана состоит из 3-х секций. Потолочка размечается обычной шариковой ручкой. По металлической линейке вырезаем заготовки. Правая и левая части крыла складываются, углы скругляются на шкурке (бруском, обтянутым шкуркой). При этой операции также сглаживаются погрешности, которые возникли при разделке плитки. Как я заметил за собой. Точность, с которой я режу потолочку — плюс минус миллиметр. Чтобы крыло было идеально симметричным, эти миллиметры выравниваются шкуркой. 
В переднюю част заготовок крыла была вклеена карбоновая полоска 3 мм на 1 мм. После чего передняя кромка скруглена на шкурке, а задняя сточена под небольшим углом.
Изготовление нервюр
Для увеличения жесткости конструкции – в крылья были вклеены нервюры из двойной потолочки, по 4 на каждое из крыльев. На них опираются распорки между крыльями. Из двойной потолочки (два листа склеены «Титаном»), вырезаются заготовки 120 на 20 мм. 
Обрезаются, далее складываются пакетом, вместе доводятся на шкурке до нужной формы.
Под фюзеляж в каждое из крыльев вклеено основание с профилем нервюры, на 10 мм шире фюзеляжа. Заготовка склеивается из 4-х слоев потолочки – ступеньками. 
Доводим до нужной формы на шкурке. 
Основание вклеиваем по середине центральной секции крыла. Сначала приклеиваем переднюю часть основания, прижав прищепкой. Затем, когда передняя часть прихватится, склеиваем хвостик. 
Под места стыковки секций крыла вклеивается дополнительная полоска шириной 15 мм, на 5 мм полоска должна выступать за край центральной секции, этот уступ послужит основанием при стыковке секций. Полоска приклеивается плотно к нервюре, место склейки фиксируем прищепкой. 
Хвостовые балки приклеены к нервюрам центральной секции. От крайних секций отрезаны элероны. В место крепления элеронов в крыло вклеен кусок дискеты, который будет выполнять функции петли. 
Заднее оперение также армировано прутком карбона. 
Предварительная примерка верхнего крыла к нижнему, примерка хвостового оперения. 
Последовательность сборки (склейки) получилась такая. Хвостовые балки были приклеены к верхнему и нижнему крылу. Крылья с приклеенными балками совмещены на 4-х распорках. Совмещал на глазок. Потом склеил. Отдельно было склеено хвостовое оперение. Когда крылья склеились, попил пивка и стал приклеивать хвост. Утром пришло солнышко, сфоткал получившийся объект. С ужасом обнаружил, что миллиметра на три накосячил, когда приклеивал хвост. Отдирать уже не стал… 
Сервомашинки крепятся «традиционно». Вырезаем в пенопласте отверстие под серву, приклеиваем прямоугольнички из линейки (приблизительно 7 мм на 15 мм). Под шурупы в прямоугольничках уже просверлены отверстия 1 мм. 
Ждем пока высохнет клей, прикручиваем серву штатными шурупами (прилагаются к сервомашинке). 
Заготовки под петли вырезаются канцелярским ножом из линейки. Прямоугольнички 5 мм на 10 мм. Между двумя прямоугольничками вклеиваем крадратик 5 мм на 5 мм. Квадратик вклеивал на суперклее «Момент» ( тот же циакрин). 
Сверлим отверстие в петле. 
Верхнюю часть петли скругляем на шкурке. Потом петля вклеивается в элерон. 
В тяге соединяющей элероны верхнего и нижнего крыла, на концах сверлим отверстия. 
Тяга фиксируется в петле коротким обрезком карбонового прутка. После того, как я намучился с трескающимся при сверлении карбоном. Мне пришла в голову светлая мысль, что тяги надо было делать из той же деревянной линейки, а оси из канцелярской скрепки. Конструкция получилась бы немного тяжелее, но при планируемой завышенной энерговооруженности самика такое увеличение веса было бы просто незаметно. 
Аналогичной тягой соединены два руля направления. 
Вид с боку. На этом снимке хорошо видны распорки между крыльями и тяги, которые связывают элероны. 
Покрыл якт-лаком нижнию часть самика. Оставил сохнуть на сутки.
Делаем тяги
Наконечник для тяги гнул из 1 мм-й стальной проволоки. Уже слышу реплики из зала:
— Можно сделать из канцелярской скрепки!
Конечно можно, но у меня под рукой оказалась проволока.
Гнем «ступеньку» из проволоки плоскогубцами, высота ступеньки около 5 мм. 
Отрезаем наконечник бокорезами. 
К карбоновой тяге (пруток 1,5 мм) наконечник прикручивается ниткой, после накрутки смачиваем соединение «Титаном» или циакрином. 
Сначала тяга устанавливается на кабанчик руля, потом на нее одевается качалка от сервы. Далее накидываем качалку на серву.
Установка двигателя 
Долго я искал микрошурупы, которые оставил на даче. Потом плюнул, приклеил на циакрин. 
Крепление под двигатель приклеено на обрезок линейки. Пробовал оторвать – не получилось. 
Моторама с уже установленным двигателем 2730. 
На «Титане» моторама приклеивается на свое место. Двигатель установлен. На этом снимке также хорошо видно расположение сервомашинок, которые управляют рулем направления и рулем высоты.
Изготовление поплавков 
Ширина поплавков 30 мм высота 40 мм. Склеил «коробочкой» одном дыхании. Но с размером кажись промахнулся, со свежего снега биплан влетать не хотел. Поплавки-лыжи надо было делать больше и шире. 
Нижняя полоса поплавка приклеивается под грузом. 
Красил поплавки питерской акриловой краской, которую купил в книжном магазине. После покраски поплавки покрыты двумя слоями яхт лака «Бор», отечественного производства. 
Прикрепить поплавки (лыжи) к крылу быстро не получилось. Я надеялся просто подклеить на нижние хвостовые балки, но получалось как-то хлипковато. Пришлось подклеивать еще одну нервюру под поплавок. Теперь поплавок опирался с одной стороны на хвостовую балку, с другой на нервюру из одинарной потолочки. 
Контрольное взвешивание перед выходом на пруд. Весовая категория до 400 граммов.
Полетный вес 340 граммов.
После взвешивания гидроплан был оттриммирован. 
Приемник установлен 4-х граммовый 4-х канальный «Корона» 35 МГц. 
Антенну запустил под крыло, по верхней хвостовой балке и «загнул» под хвост, чтобы, как говорил мой учитель труда:
— При работе на токарном станке, концы болтаться не должны!
Это его высказывание вызывало бурю эмоциональных ассоциаций у моих одноклассников. 
Фюзеляж изначально проектировался под акк 610 мА, но хорошо что фюзеляж сделал пошире…
750 мА и 1000 мА акки встали как родные в распор, практически их не надо было фиксировать. 
Окрашен самик удачно. На фоне неба его видно достаточно далеко. 
Заход на посадку. 
Одна из удачных посадок на снег. 
В одном из полетов отказали элероны, в полете с сервы соскочила качалка. Ну, да забыл прикрутить.
Как новичку собрать квадрокоптер ZMR250 / QAV250 с Aliexpress (1 часть)
Сейчас в интернете можно найти несколько полезных туториалов (все ссылки в конце статьи) на тему того, как самому собрать дрон на 250 раме. Но, собирая свой первый квадрик по этим статьям, я столкнулся с проблемами, которые не были никак освещены. А именно: я не нашел полный лист деталей и дополнительного оборудования, который мне нужен, цену полной сборки, а также некоторые практические и теоретические вопросы. Именно поэтому было решено сделать данную статью в виде обобщения моего личного опыта и опыта других людей, дабы помочь новичкам (таким как я) как можно продуктивнее построить свой первый дрон.
1 часть будет посвящена подбору деталей, оборудования, сборке и подключению всех узлов коптера. Программная сторона будет рассмотрена во 2 части.
Сразу отчет о том, что у меня получилось:
На видео заметно, что во время полета у дрона пропали ножки, но об этом позже
Список часто задаваемых вопросов:
В: Не проще ли купить готовый квадрик и летать?
О: Проще, только если вы не собираетесь продолжать улучшать свой дрон и строить другие. То есть хотите просто полетать, а не ломать себе голову и тратить дорогое время. Магазинный дрон в любом случае легче в освоении и проще в эксплуатации. В качестве альтернативы могу предложить MJX Bugs 3. Обзор на него здесь. Цена от
В: Нужно ли паять?
О: Да, нужно!
В: Собрать квадрик самому дешевле, чем купить в магазине?
О: Нет! Считаю это заблуждением. Если вы новичок, а раз вы читаете эту статью, скорее всего так оно и есть, то кроме деталей для квадрокоптера вам понадобится еще уйма всего. Прилагаю список ниже.
Список к покупке:
Для того, чтобы не заморачиваться с подбором основных компонентов, вижу отличную альтернативу в покупке готового набора. Не теряя времени на подбор деталей, вы получите все, что вам нужно.
Все, что вы получите в комплекте. На картинке не показаны соединительные провода от контроллера к передатчику
4000 руб.
1.1 Рама
1.2 Бесколлекторные моторы Marspower MX1806 2280KV на 12 А
1.3 Регуляторы Emax Simon K Series на 12A
1.4 Распределительная плата и провода питания
1.5 Полетный контроллер CC3D (мой выбор NAZE 32 FULL. Его я покупал отдельно, так как CC3D из комплекта сгорел. Разницы в настройке CC3D и NAZE 32 FULL нет. Вот интересная статья о полетных контроллерах).
1.6 Соединительные провода от контроллера к передатчику
1.7 4 пропеллера (2 левых, 2 правых)
1.8 Винты и шестигранники. Не знаю как у остальных, а мне положили аж 4 одинаковых шестигранника для винтиков, которыми крепятся моторы, но ни одного для закручивания винтов на раме
Приемник и передатчик Turnigy 9X
2) Пульт радиоуправления Turnigy 9X 9Ch + приемник (все в одном коплекте)
В: Почему именно эта модель?
О: Во-первых, 9 независимых каналов, то есть огромный запас возможностей на будущее. Во-вторых, огромное количество информации по настройке и прошивке. Очень популярная модель среди моделистов. Но, если вы настроены ОЧЕНЬ серьезно, то советую Turnigy 9XR или 9XR-Pro.
В: Можно ли взять модель подешевле?
О: Да, это полностью ваш выбор. Не советую брать аппаратуру меньше, чем с 6 каналами, так как кроме управления необходимо переключать полетные режимы. Кстати, есть готовые наборы уже с аппаратурой, например, такой.
3) Как минимум 2 дополнительных комплекта пропеллеров (в комплекте 4 шт: 2 левых, 2 правых)
Пропеллеры действительно расходный материал при первых полетах, так что лучше взять с запасом. Как ни странно, но с Китая заказывать дороже, да и ждать долго. Максимальный диаметр 5 дюймов. Я купил здесь.
Аккумуляторы с Aliexpress. Оба вышли из строя. У левого отказала вторая банка, у правого — третья.
Слева: аккумулятор для пульта радиоуправления с JR разъемом (черная головка). Справа: аккумулятор для питания квадрокоптера
4) Как минимум 1 аккумулятор для питания квадрокоптера, а лучше 2
В: Зачем два? Тебе одного мало?
О: Да, мало! Аккумулятора хватает примерно на 10-12 мин полета, а заряжается он 1-2 ч, поэтому, чтобы, войдя в кураж, не идти подзаряжаться, а летать дальше, советую взять пару. Обратите внимание на маркировку аккумуляторов, прочитать про это можно здесь.
Крайне не советую приобретать аккумуляторы из Китая: оба аккумулятора, заказанные мной, вышли из строя, то есть перестали выдавать требуемое напряжение (отказало по одной банке). Да, возможно, дело случая, но с другими аккумуляторами таких проблем не было, да и экономия в 150 руб. не стоит риска.
Turnigy 9X c аккумулятором. Сидит очень плотно, крышка закрывается
5) Аккумулятор для пульта радиоуправления.
1199 руб.
В: Я же уже купил два. Нужен еще один?
О: Так точно. Для передатчика нужен специальный аккумулятор с низким током разряда.
В стандартном наборе пульт идет с креплением для батареек, что не приемлемо при частых вылетах. Объясняю: напряжение батарейки теряют быстро, с зарядкой проблема, а стоимость велика. Также стоит обратить внимание на наличие у аккумулятора JR разъема. В таком случае вам ничего не нужно будет перепаивать. Кстати, если вы собрались покупать другой аккумулятор (не такой как у меня), не поленитесь взять пульт с собой, чтобы примерить его на месте. Мой влезает в стандартный отсек с трудом, но крышка все-таки закрывается.
6) Зарядное устройство для аккумуляторов iMAX B6
iMAX B6 позволяет зарядить банки аккумулятора равномерно при помощи балансировочного разъема. Самая популярная зарядка.
В: Как этим пользоваться? Какие режимы выбрать?
О: Ответы здесь
7) Переходник с XT-60 на T-коннектор
Если берете такие же аккумуляторы для питания квадрокоптера, как и у меня, вам необходим переходник для зарядки, так как в стандартном наборе iMAX B6 его нет.
8) Индикатор напряжения для 1-8 баночного Li-Po аккумулятора
Данная штука покажет напряжение по банкам, а также уведомит вас, когда заряд опустится ниже заданного вами уровня, дабы коптер не упал с высоты и батарея жила долго. Видео о том, как пользоваться.
9) Застежка Tarrot 300 мм для крепления аккумулятора (2 шт. в комплекте). Эластичный ремешок 22*200мм для крепления камеры.
Застежки и ремешки сугубо личное дело. То, каким способом будет закреплен аккумулятор и камера, ограничивает лишь ваша фантазия. Обратите внимание на размеры ремешков.
4 винта на 16 мм вместо 8 мм
300 руб.
10.1 20 шайбочек под винты на раме и винты, удерживающие моторы. Дело в том, что шляпки у винтов маленькие и при натяге они портят раму
10.2 4 винта на 16 мм вместо 8 мм. С помощью таких винтов удалось закрепить еще и ножки, распечатанные на 3D принтере (видео с печати). Стандартные ножки сломались после одного жесткого приземления, нашел альтернативу в напечатанных. Вообще, высокие ножки полезная вещь при взлете с земли или мокрой поверхности
10.3 Термоусадка. Пригодится, когда будете прятать регуляторы
10.4 Пластиковые хомуты 10 см (9 шт.) Для фиксации регуляторов
10.5 Двухсторонний скотч, изолента
10.6 Винт и гайка под камеру. Ситуция подобная ремешкам — полностью ваша фантазия
10.7 Резинки. Пригодятся для фиксации приемника, контроллера, распределительной платы и регуляторов
Защита для пропеллеров, напечатанная на 3D принтере
10.8 Дополнительно: защита для пропеллеров. Печатал ее тоже на 3D принтере. Пригодилась только один раз, когда делал пробный взлет в комнате. После того, как врезался в шкаф, защита разлетелась. Больше ее не использую. Отверстия на защите, кстати, не совпадают с отверстиями на раме. Необходимо либо проделывать самому, либо дорабатывать на компьютере модель.
Всю мелочовку покупал тут1 и тут2.
10) Паяльник само-собой.
Общая стоимость
11878 — 13217 руб.
Если вы удивлены списком, то стоит заметить, что большая часть всего, что вы купите, послужит вам еще ни один раз.
Также хочу отметить, что цены постоянно меняются, поэтому гарантировать минимальную стоимость по ссылкам я не могу. Уверен, что можно найти дешевле. Я лишь поделился источниками один в один совпадающими с моими.
Сборка
Сборка рамы
Есть вероятность, что комплект деталей вам придет без инструкции по сборке рамы. Так было у меня. Если так и произошло, то собираем по картинке или видео. На данной стадии не стоит затягивать все винты в «боевой режим», возможно, придется разобрать раму еще не раз. Верхнюю часть на данном этапе прикручивать вообще не стоит, без нее работать с внутренностями коптера удобнее. Также не стоит забывать про шайбочки, о которых я писал выше.
Не забываем про шайбы. У вас конечно же белой пластины нет — это те самые остатки от 3D напечатанных ножек
Установка моторов
Очень простая операция, если помнить про направления вращения двигателей. Определитесь, где у вас будет перед. Моторы с черной гайкой, вращающиеся по часовой стрелке, ставим на переднее левое и заднее правое места.
Обратите внимание на расположение двигателей
Крепление двигателей
Пайка
Пайка распределительной платы
Итак, вы уже примерились и решили, как у вас все будет установлено. Время паять. При пайке платы самое главное соблюдать полярность! На какие места паять провода не важно, все зависит от того, как вы собираетесь установить плату.
Припаиваем регуляторы и силовые провода. Соблюдаем полярность. (Мой вариант)
Припаиваем регуляторы и силовые провода. Соблюдаем полярность. (Другой вариант)
Припаиваем регуляторы к моторам
Первым делом снимаем с регуляторов стандартную красную теромоусадку. Для того, чтобы моторы вращались в нужную нам сторону, регуляторы к моторам следует припаять вот так:
Подключение регуляторов к моторам
Думаю, что у вас возник вопрос: куда деть длинные провода от регуляторов. Их можно отпаять и убрать совсем, а можно обрезать под нужную длину. Второй способ для начинающих предпочтительнее, так как меньше шансов перегреть регулятор при пайке.
Полностью отпаянные штатные провода регулятора. Так делать не советую, лучше просто укоротить провода (не обращайте внимание на расположение проводов, картинка взята, чтобы показать другое. Правильная схема сверху)
Припаиваем T-коннектор. Полярность важна!
Крепим плату питания, регуляторы оборотов
Время крепить. Помните, что рама коптера проводит ток, поэтому плата должна быть изолирована от нее. Я посадил ее на два слоя двухстороннего скотча, с одного края притянул хомутом, а после закрепил резинкой.
Крепим плату. Два слоя двухстороннего скотча + хомут + резинка
Регуляторы оборотов я спрятал в термоусадку, посадил на двухсторонний скотч, затянул хомутами и для уверенности затянул резинкой. Выглядит более чем надежно
Крепим регуляторы. Термоусадка + двухсторонний скотч + хомуты + резинка
Крепим полетный контроллер, приемник
В дело опять вступают двухсторонний скотч и резинки. Опять же, чем жестче вы закрепит, тем лучше.
У меня это сделано следующим образом:
Крепим полетный контроллер (1). Трава осталась после краша
Крепим полетный контроллер (2)
Крепим приемник. Торцом он тоже сидит на двухстороннем скотче
Соединяем все проводами
Регуляторы к полетному контроллеру
От каждого из регуляторов у нас идет по 3 провода. Сделать нужно следующее: на трех из четырех регуляторах нужно вытащить из разъема красный провод. Подсоединять провода к контроллеру нужно в определенном порядке, об этом будет рассказано в следующей части.
На трех из четырех регуляторах нужно вытащить из разъема красный провод
Приемник к полетному контроллеру
А вот здесь порядок подсоединения проводов к каждому каналу не важен. Нужно лишь правильно подключить провод питания — белый провод ближе к стороне с наклейкой.
Соединяем приемник с полетным контроллером. Провод питания должен быть расположен белым ближе к стороне с наклейкой
Прикручиваем верхнюю часть рамы, смотрим, что получилось
Я также добавил «крепление для камеры».
«Крепление для камеры»
Итого:
О падениях и, что делать пока ждем посылку
Будьте готовы к тому, что сначала будут падения. А это: сломанные пропеллеры, ножки и камера в моем случае.
Сломанные ножки
Сломанная камера. Кстати, советую дополнительно заклеивать скотчем разъем с флешкой, есть шанс потери при падении
А вот видео с моего самого первого полета:
Чтобы такого не происходило, советую прикупить маленький квадрик для комнатных полетов. За время ожидания скилл управления поднимется очень сильно. Мой выбор пал на Syma X12S. Цена вопроса
Обещанные ссылки на статьи
Рад, если кому-то помог! Также открыт для ваших замечаний и комментариев.
Строим квадрокоптер. Часть 1. Детали.
Предупреждаю: букв много, фоток тоже. Но я надеюсь, что мой опыт окажется кому-то полезным и/или интересным.
Началась эта история ещё около года назад, когда я, насмотревшись/начитавшись всякой инфы про квадрокоптеры, решился таки приобрести себе нечто подобное.
На что-то дорогое поначалу давила жаба, да и боязнь по неопытности убить летающую машину об асфальт брала своё. Решено было взять китайчонка — и управлять научусь, и если уроню — не так всё и страшно. Остановил я свой выбор вот на этом.
Эта фотка, если что, не моя)))
Это Syma X5C. По опыту управления могу сказать, что этот агрегатец можно считать идеальным для начинающих и неопытных.
Неубиваемость — падал с 15 метров на утоптанную землю — и ничего)))
Цена — я брал за 3500р год назад (с 5 аккумуляторами в комплекте)
Можно упражняться дома — коптер сравнительно небольшой
Детали стоят копейки!
За эти деньги есть камера))) Она есть — и на том спасибо)
Легкий — ветром сносит на ура. Также в небольшом помещении его может сносить собственными потоками, отраженными от пола и стен
Качество видео и фоток оставляет желать лучшего
Нюанс: если выключить пульт раньше остановки съемки видео, то оно что? Правильно — не сохранится)
Моторы не очень долговечные — щётки горят
Докупал я к нему дополнительные защиты винтов (одну сломал об дерево, другую уронил на паляьник (не спрашивайте)) за 200р (8шт) и дополнительный комплект моторов 300р (4шт).
Всё вышеуказанное было приобретено в известном всем китайском магазине)
Но это всё лирика. В общем, налетался я за лето на этом малыше и захотелось мне большего.
Чтобы камеру годную прицепить, чтобы ветром не сносило, да и чтобы сам ко мне возвращался. Долго мучился, выбирал между различными RTF (готовыми к полёту) коптерами, но как-то не срослось.
И где-то в октябре я решил — хочу строить самостоятельно! Что ж я, не инженер, что ли.
Где-то с месяц полазив по тематическим сайтам, я прикинул, что нужно брать, во сколько мне это выльется и стоит ли оно того. Список покупок был составлен и я приступил непосредственно к поиску лучших цен и непосредственно покупке.
Итак, что же нам нужно для того, чтобы построить квадрокоптер?
1. Рама — собственно, основа нашей машины, на которую навешивается всё остальное добро, поднимаемое в воздух. Мой выбор остановился на Alien Reptile. У наших китайских друзей она стоила 1200 рублей. Пластины карбон, лучи пластик. Вот так она выглядит в собранном виде:
А вот что мне пришло:
То, что надо) и даже ленту-липучку для аккумулятора прислали)
2. Моторы и ESC (регуляторы) — Выбирал долго, маялся жабой. Выбрал бюджетный комплектик, моторы на 920kv, регуляторы на 30A. Порядка 3800р за всё.
Небольшое примечание: как оказалось, у моторов разъемы для подключения есть («папа»), а на регуляторах их нет. Пришлось экстренно дозаказывать разъемы (т.к. в Мск они стоят каких-то ломовых денег). Подробнее о разъемах в пункте 5.
3. Контроллер — это мозг коптера, который управляет всем, что делает коптер. Мой выбор остановился на APM. Прельстил набор полетных режимов, поддержка GPS и телеметрии. Также к нему можно будет без проблем в будущем подцепить подвес для камеры (да и не только, в принципе можно любую периферию). Заказывал я сразу комплект (заплатил в районе 6800р, если мне память не изменяет), в котором были:
а) Собственно, контроллер
б) Виброопора для контроллера (чтобы от вибрации у наших электронных мозгов не было сотрясения)
в) GPS-модуль (он же, по совместительству, компас)
г) Модули телеметрии (чтобы, скажем, на ноуте или планшете видеть параметры систем коптера в рельном времени)
д) Модуль питания (по существу — это отвод силового кабеля для питания самого коптера)
е) Куча различных проводов)
4. Всю эту красоту надо от чего-то запитать. Энергии нужно много, посему избрал я для себя вот такие аккумуляторы (брал новые с рук через форум профильного сообщества) 4500р за пару.
К слову сказать, я перепаял разъемы на аккумах (заменил на XT60) для совместимости с модулем питания и остальной электрикой.
5. Раз зашёл разговор об электрике, купил я ещё силовые провода в силиконовой оплётке (12AWG, самые толстые,их фотки, к сожалению, нет) за 140р (2 куска по 1 метру), термоусадочную трубку и разъемы «пуля» для соединения регуляторов с моторами за 360р.
6. Нам нужно как-то грамотно организовать раздачу питания от аккумулятора к регуляторам. Для этого используют либо плату распределения питания, либо проводные соединения. Я предпочел плату. 160р.
7. К нынешнему моменту, я думаю, многие задались вопросом: «нет, ну это, конечно, хорошо, только вот как этот парень надеется запустить коптер без пропеллеров?» А вот и они) 400р/8шт, брал с запасом.
8. К слову сказать, пропеллеры, которые идут с Али, обычно разбалансированные, поэтому может возникнуть дополнительная вибрация и болтание коптера. Купил себе балансир. Из Китая ждать долго, поэтому купил в Москве. 925р.
9. Ну и последний пункт по порядку, но не по значению: радиоаппаратура. Это та самая часть, которая делает БЕСпилотник таковым)
Прошвырнувшись по предложениям, я понял, что новая аппа будет стоить денег заоблачных.
Посему приобрел себе с рук б/у-шную, но в отличном состоянии аппаратуру Turnigy 9XR с передатчиком FrSky DJT (ибо стоковый у этой аппы в некоторых модификациях убогий, а в некоторых отсутствует). 4000р. Цена более чем достойная.
10. И, наконец, то, что будет связывать аппу с коптером и будет действовать, как говорится, от её лица: приемник. Брал, опять же, б/у-шный с рук, совместимый с передатчиком. FrSky D8Xr-II. 1200р.
Также я купил 5 пар разъемов XT60 за 425р, для соединения платы распределения питания с регуляторами. Но если разъемное соедиенение в этом месте не нужно, можно обойтись одним XT60 «папа». В одном из следующих постов я расскажу, где именно.
В общем, это всё, что нужно из компонентов. По стоимости вышло чуть менее 23000 рублей, если оставить за скобками балансир (т.к. его можно взять у кого-либо погонять или попросить за пивас/мороженку/шоколадку отбалансировать свои пропы), но, признаюсь, мне очень повезло с ценой на аппаратуру и аккумуляторы.
В посте использованы картинки, нагло взятые с просторов и фотки, снятые на YotaPhone 2, позаимствованный у супруги.
Сегодня я засяду за пайку платы распределения питания, и, если, хватит времени, за напайку разъемов к регуляторам. Если кому это будет интересно, расскажу об этом поподробнее в следующем посте, который я постараюсь выпустить поскорее.