让我们深入历史:直升机的腿在哪里生长



无人机,遥控直升机,间谍软件和军用多直升机-所有这些飞行装置长期以来一直是日常生活的一部分。 如今,有了电动无翼飞行器,您将不会感到惊讶。 在这里,它的小风扇悬挂在天空中,没有任何翅膀,仅是由于电力!

然而,直到最近,具有垂直起降和电动牵引力的汽车只是一个无法实现的梦想。 这如何成为可能?为什么以前没有人做过? 谁是第一个将电动直升机升空的人? 让我们来看看多螺旋桨悍马在我们的天空中出现的故事。

电动垂直起飞出现的前提


十五年前,在紧凑型飞行装置中的天空中,只能观察到带有内燃机的飞机和直升机。

全世界以及在苏联,飞机始终是飞机建模的基础。 这些是无绳,不受控制和无线电控制的模型。 仅有关于直升机模型的传言,有人吹嘘他曾观看过这种飞行,但他们不相信它们,也没有人真正看到过遥控直升机。

1982年苏联无线电直升机的竞赛


对于飞机引擎不是依靠燃料而是依靠电力来运行的飞机模型,情况要好一些,但是对于直升机建造而言,从出现之日起一百五十多年的电动机绝对是不合适的。 1982年录像中的直升飞机也有内燃机,它们都是完全国产的。

直升机模型行业根本就不存在,因此很难从其他模型和电器中选择从视频上制作直升机所用的一切工具,而是将它们手工锯切,机械加工和粘合在一起。

但是,时间并没有停滞不前,逐渐出现了两点提升电力牵引的必要条件。 首先,出现了小型以及无刷或阀门的电动机( https://ru.wikipedia.org/wiki/Ventilny_engine )。

事实是,在电动机出现之前,没有任何电动机能够提供足以以所需的自重提升所需重量的功率。 因此,电动机可以用于汽车,电车和地铁中,在它们的帮助下,可以剃刮,研磨食物和泵水。 您甚至可以通过将它们放在平面上来设计和添加翅膀。 然而,飞机上的第一批电动机肯定在所有方面都被内燃机所损失。 重型磁铁的发明促进了现代小型电动机的出现。 的确,并不是所有的新一代电动机最初都打算用于航空领域,现在我们将对其进行讨论。

直升机渔夫,2010年ICE模型


其次,出现了紧凑而又大容量的电池,这很可能极大地促进了移动电子的发展。 例如,开始生产锂聚合物和锂离子电池,它们取代了镍镉和镍金属氢化物。

最初的电池并不轻巧,紧凑,因此几乎不可能将其举到空中。 最初,他们试图在汽车中使用它们,但是出现了内燃机,并在那时迅速终止了电动汽车的开发。 现代锂聚合物电池已经获得了更高的比容量。

第一煎饼


创建商业电动模型的首次尝试是Kalt Whisper和Kyosho EP Concept。 一些业余设备制造商的设计人员设法选择了组件的重量和其他特性,以便这些仍使用旧的收集器马达的第一架直升机可以起飞。 Kalt Whisper和Kyosho EP Concept于1991年左右开始生产。 不久之后,德国公司伊卡洛斯(Ecarus)的产品分别命名为ECO 8和ECO 16(1995)。 最先进的是GWS Dragonfly模型,但后来也出现了,大约在1998年。

但是,第一批电动直升机模型存在许多无法解决的问题。 小功率电动机不允许在水平面内高速举升和移动。 从具有7-8个“电池组”和低比容量的老式重型镍镉电池,可以实现4到12分钟的飞行时间。

Kalt Whisper,1991年宣传视频


主要问题是商店的高昂成本和高昂的维修价格。 经过数周的艰苦训练,至少可以以某种方式试行这些模型。

由于当时本质上不存在有效的稳定系统,并且并非所有人都属于特技飞行,因此该模型每飞行一次便坠毁一次。 数百美元用于购买维修零件。 上面带视频的Kalt Whisper飞行员显然是他的专业领域,因为她是广告。 实际上,几乎所有在互联网上提到他当时拥有一架电动直升机的人都写道,他一直都站在架子上或车库里。

现代模型的原型


Proxflyer


挪威工程师彼得·穆伦(Peter Muren)猜测是第一个结合新技术成就的人。 如果Archive.org没有撒谎,他在2003年创建了一个网站,描述他的第一项发明。 该网站名为Proxflyer.com(用“ Y”表示这样的拼写),其中包含当时令人难以置信的设备飞行的照片和视频:一架只有一包香烟的直升机,同时受到远程控制。

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Archive.org显示了该网站于2003年创建的第一个版本( http://web.archive.org/web/20031001000000*/proxflyer.com )。

为了使模型飞行,彼得使用了最稳定的直升机飞行方案-同轴(例如黑鲨KA-50)。 在他的设计中,他没有使用不存在的微型旋转斜盘,也没有使用陀螺仪,从而简化了模型。

彼得·穆伦(Peter Muren)演示2004年世界上第一台电动直升机模型


电动机的驱动器是由皮带轮驱动的,而盒式录音机皮带中使用的细皮带类型则用作皮带。 此方案中没有齿轮。 一台马达拧了两个螺丝,另一台则扭了它的尾巴。

有关Proxflyer的资料,2004年


别忘了YouTube仅在2005年才开放,因此该视频随后又上传了。

彼得通过在直升机上使用新的锂聚合物电池,能够达到所需的设备质量。 为了减轻重量,桨叶和直升飞机的主体部分由轻木制成。 作为电动机,他使用了刚出现的电动机,最初用于振动寻呼机(谁不知道寻呼机是什么,请问你的父母)和手机的振动。 此类电动机称为:寻呼机电动机(来自寻呼机的电动机):

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因此,最初的微型电动机根本没有用于垂直起飞。

后来,彼得建立了其他模型,其中通过改变两个同轴螺钉之一的旋转速度来改变直升机在太空中的位置,并由独立的电动机驱动。 总的来说,有两个人负责这一上升。

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向前运动是由于第三台电动机进行的,该电动机不是像传统直升机或第一种模型那样垂直安装,而是水平安装并抬起模型的尾巴。



工程师设法找到了微型和轻型电机与其他减轻重量部件的组合,最终使模型飙升到桌子上方。

在获得发明专利后,彼得开始改进其模型,不久之后,Interactive Toy Concepts开始根据他的计划生产玩具直升机。

较新的Proxflyer模型,大约在2004年。


Pixelito


正在并行开发的第二个方案是一个来自比利时的建模师Alexander的垂直条目。 他将直升机命名为Pixelito。 亚历山大使用的方案不同于Proxflyer,后者只有一个主旋翼。



它的飞行稳定性通过特殊的螺旋装置得以增强:由于缺少电子飞行稳定器(重量可以接受),因此将巨大的顶部置于螺旋上,该螺旋在旋转时起陀螺仪的作用来控制叶片的攻角。

最上面是一个平衡器(flybar,Bell / Hiller bar):



不管后来的设计者如何尝试,没有这个东西的直升机都只能用一个螺丝拒绝飞行(直到出现控制着叶片迎角的电子稳定器-无翼直升机电路)。 第一个直升机计划不需要平衡器,或者其功能可以通过在轻木叶片上的限制环来部分实现。

该模型中还有两个电动机:用于主螺旋桨,它可以上下飞行;以及用于稳定螺旋桨,可以转动。 原来模型很小,可以用仓鼠的照片来判断,现在是2003年,非常抱歉。 该模型仅重6.9克。

2003年,亚历山大几乎准备创建一个可行的模型,并找到了Proxflyer的创建者彼得。 他们决定联合起来,因此将他们的模型带入了可行的原型。



2003年12月15日的记录显示:

“今天,彼得和我很高兴地介绍我们最新的联合开发成果。 我创建了Pixelito直升机,而彼得则创建了Proxflyer Micron (当时这不是第一个挪威模型-我的笔记) 。 Pixelito是一架拥有我自己的旋翼控制系统的直升机,而Peter的设计已经众所周知。 我们称它们为机器人,因为这样的名称最能说明它们。 大约2个星期前,我和彼得在我住的地方度过了一个美好的周末,之后决定在家里进行联合研究会很不错,但是朝着一个共同的目标迈进。 这样就创建了一个仅重6.9克的模型以及电池,我们都知道这不是极限。

亚历山大和彼得

新创建的Pixelito微型直升机的视频,但在视频中,它是由其创建者的朋友Proxflyer Peter Muren的作者控制的。 您可以猜测亚历山大拿着相机。

Pixelito 2003


第三个原型可能是日本精工爱普生公司同时发展的轰动一时。 该模型只能上下飞行。



不幸的是,在关于该同轴飞行奇迹设备的第一个消息之后,有关它的信息消失了,仅留下了一篇描述说明的文章: https//www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?02/35/48

显然,开发失败并且没有得到进一步的发展,此外,没有视频演示他的作品。 图为其中使用了一个电路,其中同轴螺钉与平衡器结合在一起。

电动直升机开发


随着飞行原型的出现,其他玩具制造商也接受了这个想法,并使用新的发动机,电池和选择了更现代,更轻便的塑料,他们开始陆续生产直升机模型,首先是根据挪威的计划,然后我认为类似于Pixelito。 ,首批生产模型称为Pixelito。

根据类似于Proxflyer(Syma,2007年)的计划,直升机是最早的模型之一


也是2007年英国Fastek Computers公司的首批机型之一


起初,直升机大多是同轴的。 当时,中国最大的玩具无线电控制直升机制造商之一是中国的Syma公司。 来自所有国家的飞机建模人员还尝试了所有可能具有垂直起飞功能的建筑模型的不同版本,他们的一些成就是相当出色的,但是最迅速到达最终消费者的是玩具制造商的产品。

最早的Pixelito型号之一,只有平衡器的2通道,2008年


结果,挪威和比利时的建模者通过出售根据其计划制造的遥控直升机的制造权,赚了很多钱。

随后,DARPA和挪威国防部对Peter的发展产生了兴趣,工程师创建了自己的公司Prox Dynamics,并开始开发用于军事目的的间谍直升机。



那里正在发生什么,什么时候生产尚不清楚。

改进并提高了飞行稳定性


第一批玩具直升机只有2个控制通道(向前和向右转),而业余爱好者则在多通道无线电控制下为自己制作模型。 要控制遥控直升机的首批模型,需要进行相当长的培训,因为将其保持在空中非常困难,而且很大程度上取决于飞行员的技能。

对于最简单的玩具直升机,代替了无线电控制,而是使用了红外辐射控制。 在更高级的型号中-无线传输。 在便宜的型号中,它是两个通道,价格越贵,控制通道就越多。

在最便宜的机型中,添加了第三个通道来代替双通道控件,该控件变得更像是成熟的飞行。 保持广播,尽管有许多渠道,但这仍然不容易。

请注意,飞行员很难将模型固定在适当的位置:

首批直升机模型之一,类似Pixelito的电路,2007年。


微型陀螺仪的出现极大地改善了这种情况。 在将此设备添加到模型中之后,飞行变得异常稳定,无需经常将手指放在控制键上。 但是,这种模型的成本要比没有陀螺仪的直升机贵得多。 陀螺仪也已用于带有内燃机的直升机模型中。

有关带陀螺仪的直升机模型的视频,2011年


对于大量购买者来说,最受欢迎的带有陀螺仪的模型是Syma S107模型,但最可靠的直升机,可能经得起与墙壁,猫牙和无尽家具夯的直接碰撞。

在出现之后,新的稳定装置开始被安装在电动直升机的首批型号上。 Kalt Whisper,Kyosho EP Concept,Icarus ECO 8和16以及GWS Dragonfly升级套件已在商店中亮相。 在同一架直升机上,安装了陀螺仪,锂聚合物电池以及轻巧而功能强大的无刷电机后,不仅可以正常飞行,甚至可以进行特技飞行。 但是,它们的价值再次显得过高。 2006年之前的某个地方,也不是所有人都可以买到,几乎没有人买过它们。

演示带有陀螺仪的电动直升机的功能,2014年。 你的直升机能做到吗?


在军事领域,自2006年起,某公司的Neural Robotics(再次提醒您,将远程控制的飞行模型归因于机器人)开始对无线电遥控直升机的射击进行首次测试。 他们将a弹枪挂在直升机模型上,并开始研究射击过程中的行为,以及射击如何影响控制。

弹枪射击,2006年


他们的直升机拥有ICE,这种经验变得非常重要-它推动了冲击无人机的发展方向。 现在,军用多旋翼飞机正在投下全部炸弹,将导弹监视并对准目标。

如有疑问,请增加螺旋桨!


直升机模型出现后,几乎立即尝试制造多螺旋桨,可以说是机器。

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模型中的螺旋桨越多,协调工作就越困难。 上图中的同一架奇努克直升飞机(没有陀螺仪)在飞行中是香肠,因此使用两对螺钉变得令人怀疑。 对于具有三个或更多引擎的模型的飞行,需要电子设备,其数量级比直升机复杂。

最初,他们开始尝试电动机的数量。 现在几乎总是在无人机和直升机之间放一个等号,但是在它们出现之初根本不是那样。

最初,多引擎模型是由发烧友专门组装的。 几乎立刻,就想到了将紧凑型相机安装在模型上的想法,当时当时并不多,而GoPro后来出现了,并成功地适应了潮流。 摄像机从焊接的控制器组装到手机的摄像机等。 Multicopter的设计师为框架选择了材料,并尝试了不同的电动机,开始焊接各种模块以对螺旋桨进行协调控制,为此编写软件并相互交流成功的发现。 最终取得了不同的成功。

尽管没有可靠的电子设备可以匹配电动机,并且也没有出现微型陀螺仪,但是看这类设备的飞行情况却令人恐惧。 车架破损,摄像机丢失,昂贵的电子模块淹没在池塘中。 但是,每年的稳定性,飞行范围,易于管理和所拍摄视频的质量都在不断提高。

直升机出现了两个,三个,四个,五个,六个,八个和更多的螺旋桨-双旋翼,三旋翼,四旋翼,五旋翼,六旋翼和八旋翼。

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GoPro Hero 3 , HD, 2014


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, , 2012



GPS, . , - FPV — First Person View, . , , . .

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FPV, 2015


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, . , Boeing. Boeing — .

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN438198/


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