Андрей Величко - Фагоцит

Конечно, скажут, подумал я, да еще какое искреннее-то! За то, что я им наконец-то представлю возможность жрать отличного качества черную икру за треть цены. А ведь поначалу не хотел!

Кстати, со мной так часто бывает. Осеняет меня, например, какая-то идея. После минимальных по длительности раздумий я прихожу к вроде бы совершенно справедливому выводу, что она дурацкая. Но со временем часто выясняется, что я просто на нее смотрел не с той стороны! И если посмотреть с правильной, то она очень даже ничего. Вот только иногда правильный взгляд на идею удается бросить ну очень много времени спустя после ее появления…

Примерно так получилось с моей задумкой создать квадрокоптер из местных комплектующих. Задача довольно нетривиальная, если решать ее теми же методами, что она была решена в двадцать первом веке. А если нет? Причем, что интересно, первый шаг к такому решению я сделал еще в юности Вити Антонова, когда тот занимался в авиамодельном кружке. Но тогда, естественно, он ничего не понял и посчитал работу позорно проваленной. Дело было так.

После нескольких удачных моделей, последняя из которых была радиоуправляемой, я возомнил себя авиаконструктором класса как минимум Сикорского и решил построить концептуальную модель самолета вертикального взлета и посадки.

Конвертопланы тогда уже не только проектировались, но и как-то летали. Самолеты вертикального взлета, стартующие с хвоста — тоже, по крайней мере опытные экземпляры. Но все они были существенно дороже как обычного самолета, так и вертолета. И вот, значит, я решил силой разума превозмочь эту трудность, то есть сделать аппарат, по стоимости близкий к классической модели самолета, но способный взлетать вертикально.

Мои расчеты были просты и по сложности не выходили за пределы объема знаний начальной школы.

Итак, имеем авиамодельный двигатель МК-12В. Весит он вместе с хорошим винтом примерно сто пятьдесят грамм, а тягу имеет около трехсот пятидесяти, это я проверял сам. То есть каждый мотор может поднять двести грамм, кроме себя самого и винта. Моторов должно быть четное количество, чтобы они, крутясь в разные стороны, компенсировали вращающий момент друг друга. Наименьшее четное число — два, четыре мне уже не потянуть по финансам. Значит, модель вместе с управлением должна весить не более трехсот пятидесяти грамм, ибо нужен какой-то запас для подъема.

Это была первая ошибка — такой запас слишком мал, но я тогда этого не знал.

Мое изделие представляло обычную модель, правда, до предела облегченную и с крестообразным хвостовым оперением. То есть килей было два — один в нормальном положении смотрел вверх, другой вниз. Радиоуправление было хоть и пропорциональным, но одноканальным, только на рули высоты. В ограничение по весу вписывалось только такое. Ну, и два мотора МЕС-12В в самом носу, на торчащих в стороны пилонах.

И вот настал знаменательный момент. Друг и помощник Сережка Азаров завел оба движка, я еще раз проверил управление, он поставил модель хвостом на асфальт кордодрома и убрал руку. И модель начала подниматься! Наше синхронное «Урррааа!!!» было такой громкости, что перекрыло истошный вой движков.

Правда, почти сразу выяснилось, что оно было еще и несколько преждевременным.

Когда модель поднялась метров на десять, то есть оказалась существенно выше ограды кордодрома, я до предела двинул вперед рычажок управления рулями.

Задумано все было красиво — отклонение рулей приводят к наклону модели за счет потока воздуха от винтов. Модель начинает смещаться в сторону наклона, к потоку от винтов добавляется встречный за счет движения, наклон модели увеличивается, растет скорость, и, наконец, мое творение переходит в режим нормального самолета.

Я тогда не знал, что подобные алгоритмы взаимодействия называются положительной обратной связью. Оно бы и хрен с ним, но одного довольно важного свойства положительных обратных связей я тоже не знал. Того, что практически во всех случаях такие связи начинают работать не с нуля, а с какого-то порогового значения. Иногда оно настолько мизерно, что условно считается нулем, а иногда довольно значительно. У меня был как раз такой случай. Запаса тяги не хватало для отклонения фюзеляжа модели от вертикали настолько, чтобы появилась хоть сколько-нибудь достаточная горизонтальная скорость.

Чуть покачиваясь, модель начала двигаться даже медленнее пешехода, совершенно не желая ускоряться.

Да тут еще движки… сначала оба слегка сбросили обороты, а потом один из них начал чихать. Болтаясь, как листок на ветру, мое творение быстро снизилось и шмякнулось об асфальт, сломав стабилизатор и один из винтов.

Антонов был упорным парнем и не только починил модель, но и увеличил ей площадь горизонтальных рулей, решив, что дело было в их недостаточной эффективности. Стало только хуже, и я забросил модель, дав себе слово, что вернусь к ней, как только у меня появятся достаточные для этого знания. Увы, это время, похоже, наступило только сейчас, через полвека с лишним. Или за три года до, это смотря как считать.

Ведь для того, чтобы та модель более или менее нормально полетела, ей всего-то надо было отломать крылья! Правда, полетела бы она не как самолет, а как половинка квадрокоптера.

Современные дроны имеют очень сложные управляющие схемы — достаточно мощный процессор и как минимум один, а чаще даже два трехосевых гироскопа. Причин для этого две. Первая — потребность сделать так, чтобы управление дроном стало доступно любому. И вторая — у всех квадрокоптеров центр тяжести находится совсем ненамного ниже условного центра подъемной силы винтов. Это снижает устойчивость и сильно усложняет управление до того, что без помощи процессора с ним не справится даже опытный оператор. А сделано все это для удешевления! Напихать сколь угодно сложную электронику в массовом производстве все равно дешевле, чем усложнять конструкцию для существенного понижения центра тяжести.

Представьте себе лопату. Да-да, самую что ни на есть обычную. Так вот, если к верхней части ее рукоятки приделать крест с четырьмя достаточно мощными электромоторами — естественно, с винтами, а батарею и силовой контроллер примотать изолентой к лезвию, то что произойдет после замыкания цепи питания? Эта хреновина полетит без всякого процессора и вообще без управления! В ту сторону, где расположен мотор, дающий самую слабую тягу. И ее полет будет вполне устойчивым. Всего лишь потому, что центр тяжести находится далеко внизу.

Все это означает, что мои идеи относительно винтов переменного шага на дроне из местных деталей были поспешными и непродуманными. А требуется всего лишь опустить центр тяжести изделия настолько, чтобы даже грубого управления движками при помощи дроссельных заслонок стало достаточно. Причем, в отличие от юного Антонова, Скворцова денежная часть вопроса вообще не волнует. Если четырех движков будет мало, он поставит шесть. Ему и шестьдесят вполне по карману.