Чтобы подняться в небо, птице нужно совершить лишь нескольких взмахов крыла – за миллионы лет эволюции природа создала отличный летающий механизм. Но если того же почтового голубя нагрузить не самого большого размера посылкой, то он, как бы ни старался, не взлетит – грузоподъемности несчастного пернатого будет недостаточно.
А доставлять полезные грузы напрямую по воздуху из пункта А в пункт Б людям хотелось всегда, поэтому для больших расстояний уже давно придумали дорогую авиапочту. Но что делать, если хочется отправить что-то не очень большое и не очень далеко, но в то же время очень быстро? Этим могут заняться коптеры – современные беспилотные летательные аппараты.
Первый коптер сконструировал на заре развития авиации профессор Петроградского технологического института Георгий Александрович Ботезат. Сделал он это в 1922 году, правда не у нас, а в США, куда изобретатель переехал несколькими годами ранее. Его летательный аппарат имел четыре вертикально расположенных винта, приводимых в движение одним общим двигателем, и мог поднимать до 5 человек.
Но, несмотря на то, что конструкция смогла успешно подняться в воздух и даже совершить порядка сотни полетов, от его дальнейшей разработки отказались в пользу казавшегося тогда более перспективным автожира. Многовинтовая схема летательного аппарата получила второе рождение уже только в новом тысячелетии в виде беспилотников. Почему же коптеры более чем на полвека погрузились в авиаконструкторское забвение, а вертолеты успешно летают и поныне?
Внешне вертолет и коптер кажутся похожими – и там и там вертикально вращающиеся винты, создающие подъемную силу. Кардинальное отличие состоит в механизме, который позволяет машине лететь куда-нибудь, кроме как вверх или вниз. Для того, чтобы осуществлять горизонтальный полет, должна появиться соответствующая сила.
В вертолете за это отвечает особый механизм – автомат перекоса. Он особым образом меняет угол наклона разных лопастей винта таким образом, чтобы винт тянул вертолет не только вверх, но и в сторону. Именно с разработкой надежной технологии производства этого ключевого узла стал возможен серийный выпуск вертолетов. А что же коптер? Ставить на каждый из четырех или более винтов аппарат перекоса было бы непозволительной роскошью – тяжело и очень дорого.
Спасает независимое управление скоростью вращения винтов. Если с одной стороны винты начинают вращаться быстрее чем с другой, то коптер наклоняется в соответствующую сторону, соответственно наклоняются и оси вращения винтов – возникает горизонтальная составляющая тяги. В этом и состоит отличие от вертолета, в котором винт крутиться с постоянной скоростью, а управление, в том числе и его подъемная сила, задается автоматом перекоса и изменением угла наклона лопастей (шагом винта).
Тут мы подходим к ответу на вопрос, почему коптеры стали доступны сейчас, а не десятилетиями раньше.
Для малых беспилотных летательных аппаратов основная характеристика – это вес. Вес двигателей, винтов, источника энергии, блоков управления и самого корпуса. Каждый лишний грамм уменьшает массу полезной нагрузки и сокращает время полета. Поэтому, только объединив мощные и миниатюрные электродвигатели, литий-ионные (или литий-полимерные) аккумуляторы, карбоновые или стеклопластиковые рамы, современную компактную электронику можно собрать аппарат, который поднимет в воздух не только себя, но и, скажем, видеокамеру и будет находиться в воздухе более получаса.
Сейчас все эти компоненты доступны на открытом рынке, и можно самостоятельно собрать летающий аппарат по цене не самого дорогого смартфона и отправить такой гаджет работать доставкой пиццы . Хотя, надо признать, что стоимость более продвинутых моделей коптеров может увеличиваться в десятки и даже сотни раз. Но тут уж никуда не денешься – авиация была и пока остается весьма дорогим увлечением.