Pourquoi les quadricoptères ne sont-ils pas encore pilotés par des pilotes humains?

Ne seraient-ils pas plus stables et plus faciles à contrôler que les hélicoptères?

Commentaires

  • Qui a dit ne pas avoir ‘ t? en.wikipedia.org/wiki/Quadcopter#Early_attempts
  • Bon point. Je ‘ ne demande pas vraiment pourquoi personne n’a essayé, mais mais plutôt pourquoi il n’a pas encore été ‘ adopté.
  • Un développement sérieux semble se produire 🙂 – gizmag.com/go/4645/picture/15365
  • Si latmosphère de la terre ‘ était plus épaisse (ou si nous avions une gravité plus faible ), alors ce serait plus faisable – cf, Avatar.
  • Les autos sont déjà assez difficiles avec un seul rotor, mais plus il y a dinertie dans les pales, plus elles sont faciles. Avec un tas de petits rotors, des autos serait très difficile.

Réponse

Ne seraient-ils pas plus stables et plus faciles à contrôler que les hélicoptères?

Non, ils ne le seraient pas.

Les quadricoptères nont pas de stabilité intrinsèque particulière. Lorsque vous augmentez la puissance de lun des rotors au tangage, laugmentation du pas ne fera rien à la différence de puissance et donc au moment de tangage.

Lavantage des quadricoptères est que les rotors peuvent être à pas fixe tout en étant simples Lhélicoptère à (ou double) rotor nécessite un mécanisme de contrôle complexe. Bien que ce soit un énorme avantage pour les appareils à petite échelle où chaque rotor peut être alimenté par son propre moteur électrique simple, la complexité des moteurs supplémentaires ou des longs arbres de transmission lemporterait sur tout avantage des rotors plus simples dans un véhicule à grande échelle.

Et pourquoi « t les hélicoptères à grande échelle ne peuvent-ils pas utiliser des moteurs électriques comme les petits? La raison en est que lorsque vous redimensionnez un profil aérodynamique, la portance quil produit augmente avec sa surface , qui augmente avec la deuxième puissance de la taille, mais son poids augmente avec le volume , qui croît avec la troisième puissance de la taille. Par conséquent, les modèles ont beaucoup plus de poids et peuvent se permettre simple mais des batteries relativement lourdes alors que les avions pleine grandeur ont besoin de systèmes de propulsion avec une densité de puissance plus élevée.

Et puis il y a aussi le facteur de sécurité. En cas de panne de courant, les hélicoptères peuvent toujours planer au sol et atterrir verticalement utilisant lautorotation. Mais comme la vitesse de rotation du rotor ne peut pas être modifiée avec hors puissance, le contrôle de lhélicoptère pendant une telle manœuvre nécessite un rotor à pas variable. Il y a donc le principal avantage des quadricoptères.

Commentaires

  • En fait, largument aire / volume est un argument pour lequel les gros copters devraient être des quadricoptères. Pour produire une portance égale, un seul rotor aurait besoin de la même surface, ce qui signifie que les pales du rotor doivent être deux fois plus longues que pour un quadricoptère, et donc 8 fois le poids. Et sur un quadricoptère, les pointes du rotor resteront également subsoniques un peu plus longtemps.
  • Avoir le centre de portance au-dessus du centre de masse naugmente pas ‘ la stabilité , cétait lerreur qui a conduit à létrange conception des premières fusées Goddard où le moteur et la buse étaient montés au-dessus du COM sur le cadre. Le problème est que lorsque lobjet tourne, le vecteur de poussée fait de même. La seule raison pour laquelle le rotor doit être au-dessus du COM est que si vous le mettez plus bas, il démonterait rapidement les objets / personnes à proximité immédiate
  • Tout en ayant le centre de levage au-dessus du centre de masse ne ‘ t augmenter la stabilité, avoir le centre de traînée (le disque du rotor) au-dessus du centre de masse augmente la stabilité.
  • @CortAmmon – incliner les rotors vers lintérieur fait ne vous donne pas un effet dièdre sur les avions à voilure fixe – cela diminue juste un peu les moments de roulement produits par les rotors et couple un rotor avec une force horizontale. Comme en témoigne un crash récent que jai ‘ que jai eu, les quads sont au mieux stables de manière neutre. Toute stabilité constatée en vol est due au fait que leurs systèmes de commande de vol compensent cela.
  • @CortAmmon, les rotors angulaires peuvent vous donner un effet similaire au dièdre, mais gardez à lesprit que le dièdre pas vous donne de la stabilité en roulis. Il vous donne de la stabilité dans laccouplement à glissement latéral et à lacet. Et les quadricoptères nont ‘ t ont des stabilisateurs verticaux pour leur donner lautre moitié, le couplage roulis-lacet, pour compléter la boucle de stabilité pour le roulis (second ordre, avec le roulis néerlandais comme mode doscillation).

Réponse

Cela a (en quelque sorte) été fait:

Hélicoptère (pas un quad) soulevant un pilote

La société qui a fait cela travaille sur un version plus utile.

Il est important de noter que la mise à léchelle est extrêmement difficile dans laviation. Les modèles réduits davions ont des performances dont les gens à grande échelle ne peuvent que rêver.

Commentaires

  • Jespère ‘ m en espérant quun ingénieur aéronautique pourra intervenir sur les défis de la mise à léchelle dun modèle. Je pense que Reynold ‘ s Le nombre est impliqué, mais je nen sais ‘ pas assez.
  • Cest ‘ plus facile que cela. La portance est proportionnelle à la surface, la masse est proportionnelle au volume. Lors de la mise à léchelle, ce dernier augmente plus rapidement.
  • Vidéo du Volocopter youtube.com / watch? v = RUGfXD0SW5Q
  • Est-ce que .. cest un .. ballon dexercice?
  • @ easymoden00b Ça a lair bien. Ça ressemble à un bon  » train datterrissage  » 🙂

Réponse

Les quadricoptères ne sont pas une conception efficace – un grand rotor est beaucoup plus efficace nt que quatre rotors plus petits. La raison pour laquelle les quadricoptères sont devenus populaires est quils sont mécaniquement plus simples, plus sûrs (en raison des rotors plus petits) et beaucoup plus faciles à contrôler par logiciel.

Cela dit, les progrès récents de lapprentissage automatique ont permis aux hélicoptères dêtre contrôlé par logiciel. Je mattends à voir une résurgence des drones de type hélicoptère à cause de cela.

Enfin, je ne suis pas un ingénieur aéronautique, mais je soupçonne quil y a un intérêt considérable à combiner les attributs dun quadricoptère et dun hélicoptère Imaginez un grand rotor à pas fixe entraîné par un moteur électrique. Quelques petits rotors supplémentaires entraînés par un moteur électrique pourraient fournir le contrôle nécessaire du tangage, du lacet et du roulis. Lélectricité serait générée par un moteur à essence efficace tournant à une vitesse presque constante. Une alimentation de secours suffisante pour atterrir pourrait être fournie par de petites batteries. Cette conception serait extrêmement fiable en raison de la fiabilité et de la simplicité accrues des moteurs et des rotors à pas fixe.

Les progrès viendront, mais lentement étant donné les coûts et les dangers des véhicules transportant des humains sont si élevés.

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  • Ceci doit être souligné. Quatre rotors plus petits totalisant la même surface sont MOINS efficaces que les plus grands rotor unique de la même surface totale.

Réponse

Advanced Tactics a aussi un peu réussi!

entrez la description de limage ici

Une vidéo du premier vol du Black Knight Transformer a été publié sur Youtube.

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Réponse

Quatre hélicoptères à rotor étaient en fait les premiers hélicoptères …

Raúl Pateras Pescara, Buenos Aires, Argentine, 1916

Raúl Pateras Pescara, Buenos Aires, Argentine, 1916

Etienne Oehmichen, Paris, France, 1921

Etienne Oehmichen, Paris, France, 1921

Commentaires

  • Cela ‘ ne répond pas à la question.
  • Eh bien, en fait, Cela fait. Pas lintention, je suppose.

Réponse

Augmenter la conception du quadcoptère les rendrait très volumineux. Le fait de navoir quun (voire deux) rotor permet à lhélicoptère dêtre plus petit et même de replier les rotors et de rester assez compact. Puisque, par définition, les hélicoptères sont censés entrer dans des zones datterrissage plus difficiles, augmenter lempreinte au sol nest généralement pas souhaitable.

De plus, le système dalimentation serait compliqué. Les quadricoptères RC utilisent un moteur électrique sur chaque rotor pour un contrôle indépendant. Une version plus grande utiliserait probablement des turbines comme la plupart des hélicoptères, et ils auraient soit besoin de 4 turbines, soit dun moyen dengrener moins de turbines à 4 rotors. Cela ne fait quajouter de la complexité au système.

Le Chinook est un exemple dhélicoptère qui utilise deux rotors, mais la complexité supplémentaire le rend indésirable à moins que la puissance de levage supplémentaire ne soit nécessaire.

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  • et tout ce qui doit être assez grand et qui doit être soulevé par 4 rotors serait également assez grand pour intercepter suffisamment de courant descendant pour rendre tout hélicoptère de levage difficile
  • également la capacité de vitesse accrue du chinook

Answer

Il y a trois défis pour fabriquer un quadricoptère à grande échelle compétitif sur le marché.

1) Efficacité énergétique
Le quadricoptère nest pas une conception écoénergétique.Les hélicoptères augmentent leur autonomie en utilisant des moteurs relativement sous-alimentés qui mettent beaucoup de temps à accélérer et essaient de le maintenir à un régime relativement constant tout en modifiant le pas des pales pour contrôler lhélicoptère. Bien que cela puisse être utilisé pour contrôler le tangage et linclinaison, le quadricoptère contrôle le lacet en modifiant les régimes des moteurs, ce qui, à mon avis, serait difficile et inefficace à faire sur un hélicoptère à grande échelle sans une sorte de CVT pour régler le régime de les pales sans changer le régime du moteur.

2) Intégrité structurelle et poids
Les hélicoptères à rotor de queue ont essentiellement un fuselage et une poutre de queue. La poutre de queue na même pas besoin dêtre aussi costaud, car la charge sur la flèche est plutôt faible par rapport à la charge du rotor principal tirant sur le châssis du fuselage. Les hélicoptères coaxiaux peuvent probablement sen tirer avec juste un fuselage, et pas de poutre de queue, et ont probablement moins de forces agissant sur lensemble de la structure dans des conditions de fonctionnement normales que les hélicoptères conventionnels. Les quadrocoptères ont quatre rotors principaux. Certes, chacun des rotors représente environ 1/4 de la puissance du rotor principal dun appareil conventionnel hélicoptère, mais les flèches devraient encore pouvoir résister à plus de la moitié de la puissance dun rotor principal conventionnel – pensez au cas extrême: vous êtes en lacet complet – cela signifie que deux rotors en diagonale lun en face de lautre sont soit ou tournant dans le sens opposé, créant soit une perte de portance, soit même une force descendante que les deux autres rotors doivent compenser en produisant deux fois la poussée / portance. Cest un phénomène assez courant parmi les avions et les hélicoptères radiocommandés miniatures dêtre complètement surpuissants, et beaucoup plus costauds que leurs homologues de taille normale.

3) Coût de fabrication
Il est à noter quun rotor plus grand est plus facile et moins cher à fabriquer que trois moteurs / moteurs supplémentaires. Je pense (je peux me tromper) que la seule raison pour laquelle les hélicoptères militaires ont deux moteurs au lieu dun gros, cest la redondance. Si lun dentre eux se fait tirer dessus, vous avez toujours le second que vous pouvez utiliser pour revenir à la base ou à un endroit convivial. Donc, quand vous « regardez un énorme quatre moteurs surpuissants (voir le point 1) par rapport à 1-2 moteurs sous-alimentés, jimagine que vous cherchez quelque chose qui coûte plus cher.

Voilà les raisons pourquoi un quadricoptère na pas été mis à léchelle et est devenu disponible dans le commerce par un grand fabricant. Je suis sûr que chaque fabricant essaie dêtre le premier sur ce marché, mais je ne pense pas que les QUADROcopters seront jamais pilotés par lhomme. Si vous parlaient de fabriquer un MULTIcopter (plus de 4 rotors) cependant, il existe quelques prototypes de bricolage, et je pense quils ont du potentiel.

4) Répondre aux propositions de systèmes hybrides:
Dans létat actuel des choses, les hélicoptères conventionnels font fonctionner 1 à 2 turbines pour la puissance. Ils tournent dans leurs plages de régime optimales et le pilote utilise le collectif pour modifier le pas des pales du rotor pour contrôler le vol. Un système hybride est attrayant pour les voitures car il permet à lICE de fonctionner dans sa plage de régime optimale plutôt que de changer constamment de RP M / s. Dans les giravions, ce nest pas un problème – puisquils tournent déjà à des plages de régime optimales, un système hybride introduirait un générateur et des batteries pour générer et stocker de lénergie pour les moteurs électriques à consommer. Cela ajouterait du poids, sans aucun avantage supplémentaire particulier. .

La grande question est: pourquoi sembêter? Quest-ce qui rend les quadricoptères meilleurs que les hélicoptères conventionnels? Pour les drones, le plus grand avantage des quadricoptères est leur facilité et leur coût de production. Il est moins coûteux de produire quatre petits moteurs électriques que tous les mécanismes dun collectif. Il est également plus robuste et plus facile à entretenir. Cependant, nous parlons de différentes échelles et missions. Les giravions sont déjà intrinsèquement inefficaces. Leur niche – le soutien aérien rapproché et le transport vers des endroits où il est difficile de faire atterrir un avion. La tendance est de créer un avion hybride ou de fabriquer un avion avec des capacités VTOL. (Osprey, Yak-141, Harrier, F-35 aka US Yak-141). Les quadrocoptères peuvent trouver leur niche en tant que drones utilitaires bon marché ou drones de surveillance, mais je pense quune conception beaucoup plus probable est celle illustrée dans Avatar – deux rotors enveloppés contrarotatifs de chaque côté du le fuselage, qui peut être guidé pour contrôler le vol.

La technologie est en constante évolution. Les scientifiques en Russie ont miniaturisé des réacteurs nucléaires et les ont installés dans des missiles. Cela élimine le besoin de batteries et de systèmes hybrides. est le moteur de choix pour les grands systèmes de quadricoptères, mais seul le temps peut dire comment la technologie va évoluer. Pour le moment, je ne vois pas les avantages des configurations de quadricoptères pour les grands giravions.

Amendement, basé sur les nouvelles technologies sur le marché (23.03.2018):
Une entreprise chinoise est active y commercialisant leur EHang 184 taxi aérien de drone à pilote automatique, qui utilise la conception quadricoptère.Spécifications:

  • Charge utile de 100 kg
  • Temps de croisière de 25 minutes
  • Temps de charge dune heure
  • Vitesse de croisière de 500 km / h (très curieux de voir ceci)
  • 500m daltitude de croisière

En gros, on peut le comparer au Mosquito de conception conventionnelle hélicoptères. Ils volent plus lentement, mais la durée du vol, lautonomie et la charge utile sont nettement plus élevées. Notez également que si le ravitaillement dun hélicoptère de ces tailles prend cinq minutes, le taxi aérien passera 2 fois plus de temps à charger quil ne volera. Mais cest plus un problème de type EM vs IC. Le temps nous dira si les quadrocoptères peuvent prouver quils « valent la peine dêtre augmentés.

Ajout dune expérience professionnelle récente (19/09/2018) On ma récemment demandé de développer un concept de quadricoptère. En essayant dutiliser lénergie électrique, jai trouvé que le poids de la charge utile et le temps de vol de la mission augmentaient considérablement le poids des batteries nécessaires pour remplir les paramètres de la mission, et vous sest retrouvé avec un quadricoptère à quatre places de 3 à 4 tonnes (yikes!). La conversion en turbopropulseur a résolu le problème de poids, mais a considérablement augmenté les coûts et la complexité. En conséquence, la décision a été prise de réduire considérablement les paramètres de mission, ce qui véhicule à courte portée, ce qui dans des circonstances normales serait tout à fait inutile. Vous devrez charger les batteries pendant plusieurs heures pour obtenir un temps de vol de 15 à 30 minutes. Soit votre quadricoptère serait assis sur le tarmac en charge, soit vous devrez échanger les batteries après chaque saut, nécessitant une infrastructure coûteuse t chaque piste datterrissage. En fin de compte, lidée a été proposée avec le remplacement de linfrastructure et de la batterie, et attend son destin entre les mains de la haute direction, mais tout le monde dans notre équipe a déjà abandonné le projet comme irréalisable.

Il y a un certain nombre de batteries à venir. des technologies qui changeraient radicalement le potentiel de ces produits, mais ils « ne sont pas encore prêts pour le marché, principalement en phase théorique, conceptuelle et de test pour le moment. Je ne peux pas en dire beaucoup plus sur le sujet sans NDA, désolé.

Commentaires

  • Le coût est ce que je ‘ pense. Les moteurs dhélicoptère à pistons certifiés peuvent coûter 50000 $. Même les plus petits sont de lordre de 25 000 $. Multipliez maintenant ce chiffre par quatre: vous ‘ avez quadruplé le coût de lun des composants les plus chers sans gain.
  • Les moteurs électriques sont parmi les plus efficaces pour changer énergie en puissance mécanique, il est également léger; bien sûr, vous pouvez avoir un ICE, par exemple un Wankel RCE, conduisant un générateur à une petite batterie de secours et de réserve, ce moteur à combustion peut toujours fonctionner à sa meilleure plage de régime SFC. Il existe de nombreuses façons simples de contrôler le régime dun moteur électrique. Que le concept se soit avéré pratique a la preuve que beaucoup dhommes transportent des prototypes de quadricoptères de taille existant aujourdhui, regardez simplement sur YouTube.
  • @Urquiola Lennemi n ° 1 de tous les avions est le poids. Vous dites Wankel – je dis que les turbines ont de meilleurs rapports puissance / poids. Vous dites système hybride? ut Cela signifie que vous devez avoir un 1) ICE qui consomme 2) du carburant, pour alimenter un 3) générateur, qui stocke lénergie dans 4) batteries, afin que quatre moteurs électriques puissent faire tourner les rotors. Pourquoi toutes les pièces et composants supplémentaires? Les changements technologiques, peut-être quun jour nous ‘ arriverons au point où la technologie rendra les quadricoptères raisonnables pour la production, mais nous ‘ ny sommes pas encore.
  • Je minterrogeais sur votre affirmation selon laquelle il est nécessaire de changer le régime des pales pour tanguer, lacet, rouler, etc. mais de la même manière quun avion ne ‘ t changer le pas de la pale ‘ comme fait dans une hélice à voilure fixe fournit une solution plus efficace et simple?
  • Pas pour le lacet, pour cela vous aurait besoin cyclique. Alors que les hélices à pas variable résoudraient le pas, le roulis et la portance, cela ajoute également de la complexité aux quatre hélices, et les hélices à pas variable sont plus chères. Tout cela revient à ce qui est moins cher.

Réponse

Voici les informations sur lun des premiers prototypes par Paul Moller, auteur du « Volantor », aussi, maintenant à la tête de Freedom-Motors, une société spécialisée dans les moteurs à combustion rotatifs Wankel. Moller a construit ses machines volantes avec des ventilateurs entraînés par des moteurs rotatifs Wankel, cependant, il semble préférable davoir des moteurs électriques pour les ventilateurs de levage et de propulsion, et une sorte de système hybride pour générer de lénergie, les Wankels sont très bons en termes de rapport poids / puissance et de sécurité. Je dirais que le Moller et lHelikar sont exactement un quadricoptère, et comme cette machine, et le modèle utilitaire / brevet qui la soutient sont des jouets antérieurs, comme les jouets que nous connaissons tous, cétait probablement le poulet des Quadcopters jouets contemporains, les jouets daujourdhui étant les œufs.

La corde et la grue derrière le Moller: « soucoupe volante », Avro Canada na pas réussi à en avoir une en vol, ne sont pas pour garder la machine en lair, mais une mesure de sécurité, si vous regardez, vous  » Vous remarquerez que la corde nest pas sous tension pendant que la machine est en lair, ce qui signifie que la machine vole delle-même, et nest pas accrochée à la grue.

Les prototypes Bell Textron / X-22 et Curtiss- Wright X-19 peut être considéré comme très proche dun quadricoptère.

Une équipe espagnole: FuVex, a conçu un prototype nommé: « HeliKar », également proche dun quadricoptère de grande taille. YouTube comprend une vidéo sur un Invention allemande nommée: « Volocopter VC200 », Terrafugia a proposé une autre « voiture volante », ainsi que Zee. Aero la fait, ils ont dessiné un concept de voiture volante VTOL qui pourrait être garée entre deux voitures ordinaires dans un parking de mart (voir: « SlashGear « ). Aero-X dAerofex en est un autre. Fipsi est impliqué dans le développement dune voiture volante à quatre ventilateurs, comme cité dans » Advanced System Engineering « , SUSB Expo 2014.

 » Future trans portation « cite ce quils considèrent: » Le top 10 des voitures volantes « . Krossblade a proposé le SkyProwler et le SkyCruiser, le gros problème dans une voiture volante semble remplir dans le même design les exigences de poids et de sécurité pour une voiture et un avion. Ford a publié des dessins pour une: « Aero-car ». CNN rapporte à propos de Fly Citycopter, par E Galvani.

Mechanix Illustrated, mars 1957 comprend un: « Flying soucer », conçu par Peter Nofi, la puissance provient dun moteur à six pistons plats, et Popular Mechanix, français editon, sept 1961, un dessin similaire: « Rotavion », par Ben Kaufman. Mechanix Illustrated, janvier 1962, pp 70-73, parle dun appareil VTOL comportant 3 ventilateurs enveloppés déplacés par une turbine.

Concernant les précurseurs historiques, la machine du film de 1961 de William Witney: « Master of the World », basé sur deux romans de Jules Verne:« Master of the World », et:« Robur the Conqueror », pourrait facilement être considéré comme un multi-hélice:« Quadcopter ». Si: « Fly by wire », a réussi à maintenir les conceptions aéroportées intrinsèquement instables et instables, il ne peut y avoir aucune limite à ce qui pourrait être accompli avec une technologie de contrôle numérique qui est actuellement vendue dans les jouets à partir denviron 20 $.

Une société basée en Hongrie: « Flike », et le nom de la Hongrie ne vient pas de « Hunger », mais de: « Huns », vient de présenter un hélicoptère à trois hélices « piloté », la vidéo est signée Bay Zoltan.

Est-ce que les plates-formes volantes, les appareils pour une personne, le ventilateur canalisé ci-dessous, testés par larmée américaine, appartiennent à la classe: « Quadcopter »?. De plus, plusieurs agencements de machines volantes à ailes basculantes et annulaires ont été testés, la liste des avions «Concept» et «Non conventionnels» ouvre la voie à de nombreux livres, mais le Web tue ce type de publications papier.

« SkyProwler », est une autre approche, une conception mixte Quadcopter et voilure fixe. Bensen B-12 (voir « Aerofiles ») est un exemple de 1961 de machine de style quadricoptère à multi-rotors (plutôt multi-hélices), le brevet US49820151 concerne la conception multi-ventilateurs de P. Moller et le brevet CA1264714 concerne un:  » Plate-forme volante robotique ou télécommandée « , également par P. Moller. Tous les brevets sont en libre accès et téléchargement dans: » Espacenet « 

Y a-t-il une raison pour laquelle les jouets Quadcopter ne pourraient pas être augmentés en taille , même en utilisant le même logiciel pour contrôler les moteurs et la stabilité?

Merci. + salut

Vol dessai du Moller M200
Helikar
Hoverbike P2 de Malloy Aeronautics

entrez la description de limage ici

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Commentaires

  • quelle ‘ est lutilité / la signification des images que vous venez dajouter?
  • CGC Campbell a déclaré ci-dessous que les ventilateurs fermés perdraient leur fonction. Cest pour souligner que son affirmation nest pas tout à fait exacte. Laile enterrée dans les moteurs à réaction de Northrop Flying Wing, également à De Havilland Comet, a également rempli sa tâche. Federyco: ¿ Fondo Europeo de Desarrollo Regional y Comunitario? Gesund +
  • Si ceux-ci doivent être une réponse à un commentaire, ils doivent aller dans les commentaires. Si cela fait partie de la réponse, veuillez ajouter une explication à la réponse autour des images. Pour le moment, ce ne sont que du bruit.

Réponse

La raison pour laquelle les quadricoptères sont choisis comme plates-formes pour les petits contrôlés par ordinateur machines volantes parce quelles sont de par leur conception plus agiles et plus simples à déplacer dans et autour des trois axes. Cest parce quils sont par conception très très instables .

Cest en fait impossible pour un humain pour contrôler un quadricoptère (qui peut se déplacer dans et autour des trois axes) sans laide dun ordinateur ou dun autre type de stabilisateur artificiel.La raison pour laquelle les ordinateurs peuvent contrôler les quadricoptères est quils sont suffisamment rapides pour produire une entrée de commande qui contrecarre toutes les petites forces de déstabilisation qui agissent sur le cadre.

Une façon dimaginer la stabilité inhérente dune plate-forme volante est de considérer ce se produirait si vous lâchiez les commandes. Les avions et les hélicoptères normaux auront tendance à continuer à voler dans la même direction. Si vous lâchez les commandes dun quadricoptère (et navez pas de mécanisme de stabilisation installé), le quadcoptère tombera très rapidement de manière chaotique vers le sol. Cela signifie que dans un hélicoptère ou un avion, la conception vous «aide» et force le cadre à voler de manière stable (vers lavant.) Dans un quadcopter, il ny a pas une telle aide, mais il ny a pas non plus de forces qui vous empêchent de vous déplacer vers un direction que vous voulez.

Ce principe sapplique aussi délibérément aux cadres tels que le F-117. Le F-117 est impossible de voler sans laide dordinateurs (il a été conçu pour être instable), mais cela en a fait un avion beaucoup plus agile que son châssis ne laurait normalement permis.

Lautre ( La raison pour laquelle les quadricoptères nont pas été mis à léchelle est quils consomment (beaucoup) plus de carburant que les autres types davions. Pourquoi quelquun construirait-il un quadricoptère alors quun hélicoptère ou un avion fait le travail en utilisant moins de carburant? Ils sont également lents et bruyants.

Gardez à l’esprit que le « travail » des cellules à grande échelle consiste généralement à déplacer des éléments du point A au point B tandis que le « travail » des petits quadricoptères contrôlés par ordinateur est de soyez agile.

Commentaires

  • Les quadricoptères peuvent être stables, neutre ou instables. Cela dépend de leur centre de gravité en dessous, coïncident ou au-dessus du centre de levage. La plupart sont construits avec une stabilité neutre.
  • Je ne serais ‘ pas aussi optimiste sur la stabilité naturelle des hélicoptères. À moins quil ne sagisse dun Kamov avec deux rotors coaxiaux, les hélicoptères sont instables. Cependant, il est plus facile de contrôler deux rotors que quatre.

Réponse

Pour des éclaircissements sur certaines des réponses , la technologie dans le domaine de la propulsion distribuée soriente vers des systèmes qui permettraient de construire des quadricoptères hybrides qui éliminent les problèmes dun quadricoptère à gaz et suppriment les limitations de densité dénergie des systèmes électriques. Je soupçonne que nous verrons des quadricoptères expérimentaux à échelle humaine dans les 20 à 30 prochaines années.

Réponse

e-Volo prétend quil le fera utilisez le prolongateur de portée dans VC200: http://www.e-volo.com/information/how-long-can-you-fly

Jétais vraiment curieux de connaître cette technologie, et fait de petites recherches. Ma conclusion est que sils envisagent dutiliser la micro-turbine Bladon Jets pour produire de lélectricité, cela pourrait être une victoire totale!

Donc, il semble que la turbine la plus avancée quils aient maintenant est une turbine à réaction de 50 kW, 40 kg pour le concept car: http://www.bladonjets.com/news/bladon-jets-at-the-geneva-motor-show/

Selon wikipedia, les motos Volocopter consomment ~ 36 kW ( 18×2 Kw, voir E-volo_VC2) ce qui signifie quils peuvent être alimentés directement par lélectricité produite par turbine sans avoir besoin de batteries! Bien sûr, il doit y avoir une petite batterie qui fournit un tampon dénergie pour un fonctionnement sûr.

Il y a aussi une fiche technique sur le site des bladonjets concernant la consommation de carburant des turbines stationnaires de 12 kW, cest 5 litres / heure. Disons que leur turbine de 50 kW en consommera 5 fois plus. Ce qui signifie que 50 kg de carburant suffiront pour faire voler le vc200 pendant au moins 2 heures (pas 20 minutes, comme on dit pour un e-Volo purement électrique).

De plus, le poids total du système nest pas que largement dépassé par la turbine: turbine de 40 kg + 50 kg de carburant + châssis de 50 kg. Eh bien, e-volo peut déjà transporter 2 personnes = 150 kg, non? Ainsi, le prototype existant peut soulever le générateur tel quel. Des moteurs 50% plus puissants (18 * 3 kW = 54 kW) ne sont pas un problème pour soulever 150 kg supplémentaires. Bien que le poids total puisse dépasser 450 kg – catégorie des avions ultralégers à rotor, mais qui dit quune turbine spécialement conçue ne peut pas être intégrée dans la structure e-volo?

Mon point est, la technologie est là. Il suffit de lappliquer tous ensemble, et cela fera une révolution.

Réponse

Ils ont été agrandis – peut-être pas en taille de rotor mais en nombre Si cela peut être fait, je ne vois aucune limite pratique à la production dune plate-forme habitée à quatre rotors.

La contrôlabilité semble être un peu un problème, mais peut-être est-ce parce que le pilote a monté un dôme en verre laiteux autour de sa tête.

Commentaires

  • Ah, la beauté élégante et simple du vol.
  •  » mais cest peut-être parce que le pilote a monté un dôme en verre laiteux autour de sa tête. » – cest une cagoule pour la pratique du vol à laveugle

Réponse

Il ya un certain nombre de commentaires ci-dessus sur les différentes raisons pour lesquelles les quadricoptères nexistent pas en taille réelle, mais il y en a un que je ne vois pas mentionné. Les quadricoptères eux-mêmes utilisent 4 rotors qui ont un pas constant (langle des pales du rotor est constant, et ne change pas). Il fait alors varier la vitesse des différents moteurs pour contrôler la portance fournie par chaque rotor, afin quil puisse Coordonner le vol. À petite échelle, il est possible dutiliser à la fois un moteur électrique et, en plus, dajuster très rapidement la vitesse des rotors. Sur un hélicoptère normal de taille humaine, les rotors devraient être nettement plus grands. les rotors sont mis à léchelle, ils pèsent également plus, ce qui leur donne plus dinertie quun moteur plus petit. Par exemple, dans un Robinson R-22, qui a des rotors relativement légers et ne peut transporter que 2 personnes, il me faut quelque chose de lordre de 3-4 minutes pour que les rotors sarrêtent de tourner une fois que je coupe lalimentation (de lordre de 30 secondes à une minute si jutilise le frein de rotor). À mesure que la taille et le poids de lhélicoptère augmentent, ce problème devient plus important. Vous ne pouvez pas régler rapidement la vitesse du rotor en rotation en raison de linertie quil transporte, vous finirez donc par devoir ajouter quelque chose en plus qui vous permet de contrôler le pas des pales. Une fois que vous avez ajouté la complexité mécanique de pouvoir contrôler le pas des pales, la plupart des avantages dune configuration quadricoptère disparaissent, et vous avez des inconvénients importants (comme devoir traiter 4 rotors au lieu dun seul, sans les avantages de la simplicité mécanique).

Commentaires

  • Il y a beaucoup de résistance aérodynamique à haut régime rotor qui fait un bon travail de ralentissement .
  • Comme je l’ai mentionné dans mon commentaire ci-dessus, ‘ ne suffit pas pour surmonter l’inertie supplémentaire de la pale plus grande. Un rotor d’hélicoptère léger qui se trouve sur un Le R-22 (un peu plus de 25 pieds de diamètre), à quelque chose près du niveau de la mer (environ 700 pieds, si vous ‘ volez près de Chicago), tourne à environ 600 tr / min normalement . Ce rotor, sans frein de rotor, prend encore 3 à 4 minutes pour ralentir. Ce nest pas assez de traînée pour changer rapidement la vitesse du rotor. Vous ‘ en plus l imité dans la plage, vous pouvez faire tourner la lame (généralement 80% -106% de 599 tr / min), et ‘ est quelque chose qui ne ‘ t bien évoluer.
  • Faire glisser les échelles très bien, et cest la force la plus facile à ajouter. Les rotors petits et grands fonctionnent à leur meilleur avec une vitesse de pointe denviron 0,8 Mach, ce qui crée une sérieuse traînée de ralentissement pour les lames de toutes tailles. La traînée diminue avec le carré de la vitesse, et à faible vitesse de pointe, vous devez attendre indéfiniment que la grande lame sarrête. Comme pour relâcher la pression du frein de voiture lorsque vous ralentissez. Mais si la traînée est trop faible, il est ‘ simple de laugmenter en sortant un spoiler.
  • La traînée peut augmenter, mais un rotor ‘ augmente beaucoup plus rapidement que sa surface orientée vers lavant, donc néanmoins, un gros rotor mettra plus de temps à ralentir. Vous ‘ allez avoir beaucoup de difficulté à accélérer et à ralentir un gros rotor assez rapidement pour être utilisé pour maintenir la stabilité, ce qui vous ramènera à la mécanique de contrôle du pas des pales au lieu de la vitesse. Mon point nétait pas que ce soit entièrement impossible, mais seulement que la configuration du quadricoptère avec des pales à pas fixe ayant une vitesse de lame variable, et la mise en miroir de cette fonctionnalité sur une lame pleine taille est difficile.

Réponse

La seule réponse qui compte est la sécurité, car elle rend toutes les autres sans importance. En supposant des rotors à pas fixe, si vous perdez de la puissance sur un rotor, vous allez vous écraser, et vous vous écraserez de manière incontrôlée.

Vous pourriez gagner plus de contrôle en ajoutant plus de rotors, mais plus il y a de rotors vous ajoutez, plus la probabilité dune panne dun rotor est élevée. De plus, pour chaque rotor que vous ajoutez, vous perdrez linertie de rotation de chaque rotor, le résultat étant quen cas de perte de puissance, même les rotors à pas collectif ne pourront pas pour fournir une portance suffisante pour vous empêcher de mourir dun mal de décélération rapide.

Commentaires

  • Les quadricoptères sont le genre de machine volante qui a besoin dun ou deux parachutes durgence pour voler en toute confiance. Fais le?Jai gagné ‘ t siège dans un quadricoptère à taille humaine avec des hélices non protégées au niveau de mes jambes, de mon ventre, de ma poitrine ou de ma tête, dans les derniers jours des avions à moteur radial, ayant un lhélice fonctionnant delle-même, se détachant du moyeu de lhélice ‘ et coupant la cabine, était un événement répété

Réponse

Dans mon esprit, il ny a quune seule chose qui fait obstacle à ce moyen de transport.

Densité de puissance

Réponse

Il existe des services de lutte contre les incendies plus lourds que lair (service des mines, etc. ) châssis de levage avec quatre étais de levage. Ceux sans les adaptations et les cas dutilisation desquels on trouverait des manèges:

Pitchy; lassiette nécessite de tanguer ou de faire rouler léquipage, ou au moins de faire un «hard mount» de lévacué. Blendy; Quatre sources de hachage, pas de capot de service particulier (réparation durgence, kit de débarquement sur leau, etc.) dans lair ou non, ou garantie dabsence dentrée au sol. Bruyant; la portance de réaction provient de lextension extérieure des pales; peut-être que lorbite des pales peut être modifiée pour optimiser le modèle? Plus difficile à entretenir – durcir par 3x ou plus (pour des raisons de compatibilité commerciale, peu importe le devoir de guerre commerciale. Certifié bimoteur? Désolé.)

Le film multirotor e-volo a un joli hélicoptère blanc apparemment déchargé à 2 avant cadre avec un panneau de brassage DC, pas de rotor ou de queue, et à la place un rack de petits accessoires. Il monte dans un hangar / messe de test et ne sauto-sinverse pas ou ne se retourne pas … à un moment donné, cela rappelle le score incident de ce film de réparateur de drones où Jony Ive a conçu les drones destructeurs de lhumanité, et sonne comme un beaucoup de fans; les performances ne sont pas à lavant-garde dans cette production (bien que les batteries aient sûrement été gonflées.) Ils devraient au moins couper la bobine pour avoir lair davoir un chat blanc à bord?

Commentaires

  • Bonjour Mahembo, bienvenue sur aviation.se. Pouvez-vous modifier votre réponse pour la rendre plus lisible? Elle est un peu difficile à lire en ce moment et ‘ na pas vraiment de sens de cette façon.
  • Un amateur comme moi peut facilement en arriver à la conclusion que les systèmes qui contrôlent un quadcopter de la taille dun jouet: gyroscopes, matériel / logiciel qui régule la vitesse des moteurs électriques ‘, seraient les mêmes pour un jouet et pour une machine volante transportant une personne, et compte tenu du coût extrêmement bas de lélectronique des jouets quadricoptères, je me demande pourquoi il ny a pas de nouvelles concernant quelquun ayant déjà testé le matériel de jouet dans des machines de taille normale. Commentaires?

Réponse

Je pense que les deux rotors simples et quadricoptères vont cohésiter, au moins pendant un certain temps. Les raisons de la création de quadricoptères habités sont innombrables. Un quadcopter pourrait être conduit comme une voiture, tandis que les vrais hélicoptères ont besoin de centaines dheures de vol pour quun pilote maîtrise. cela conduira à une production traditionnelle et à une baisse des prix de fabrication pour les rendre disponibles à la masse. à propos de lutilité: un quadricoptère peut avoir les pales FERMÉES à lintérieur de structures de protection, rendant leur vol viable pour les zones exiguës, où les arbres, les bâtiments et les poteaux détruiraient autrement les hélicoptères normaux. cela fait dun quadcopter un meilleur choix pour les opérations de sauvetage. les hélicoptères normaux resteront probablement un meilleur choix pour les opérations à longue distance et la vitesse.

Commentaires

  • Vous ne pouvez pas enfermer complètement les pales, sinon où va lascenseur viens de. Si vous voulez dire un linceul autour de la circonférence des ensembles de lames, cela ne protégera pas les lames des branches darbres ou des poteaux. Il pourrait protéger contre les chocs latéraux à basse vitesse, mais tout ce qui est plus rapide qu’une exploration très lente aurait tendance à plier / déformer le linceul, causant autant de dégâts qu’un coup de lame normal.
  • Bonne chance pour essayer de certifier un tel engin. Vous auriez besoin dun FCS triple redondant juste pour stabiliser cette chose, et si vous avez quatre moteurs plus des rotors, vous obtiendrez quatre fois plus de pannes et quatre fois plus dentretien tout au long de la vie de votre quadricoptère. Mettez votre conducteur de voiture moyen au volant et prouvez ensuite que le taux daccidents est comparable à celui des hélicoptères conventionnels. Cela coûtera très cher si vous réussissez.
  • Le problème des quadricoptères ‘ full size ‘ peut que les mécanismes de contrôle: les gyroscopes et le matériel et les logiciels connectés ne soient ni trop complexes ni trop chers, vous trouvez des quadricoptères jouets gyroscopiques stabilisés, ‘ en 6 axes ‘ les vendeurs disent, pour moins de 50 $, aucune raison pour laquelle les mêmes appareils électroniques peuvent ‘ conduire une machine volante plus grosse, il ‘ est juste une question de servos de sortie de fin, et des pièces associées, mais le noyau ne ‘ t change dun jouet à un appareil de taille normale. Ou est-ce le cas?
  • Une chose qui change est lexigence de fiabilité.Si un petit jouet tombe en panne, personne ne sen soucie vraiment beaucoup. Si un vaisseau assez gros pour transporter une personne tombe en panne, ‘ est bien plus important. Sil y a effectivement une personne à bord, alors ‘ est une affaire encore plus importante.
  • Avez-vous entendu parler de: ‘ Ventilateurs canalisés ‘? il existe de nombreuses publications à ce sujet, dans la plage de vitesses inférieures à 100 mph, cest mieux que les hélices ordinaires, la bonne plage pour les turbopropulseurs et les turboréacteurs est beaucoup plus rapide, les Ramjets ne conviennent quau-dessus de Mach 1 ou plus, ou dans la plage Hyperspeed

Réponse

Bruit et Sécurité

Bruit – Si vous habitez dans une grande ville, prenez un regardez par la fenêtre la plus proche le grondement de la circulation ci-dessous. Imaginez maintenant toutes ces voitures (ou au moins la moitié) remplacées par des quadricoptères volants à taille humaine. Pour évoluer, ces quads auront besoin de moteurs à pistons (ou de turbines coûteuses) et de grands rotors, et sils réussissent, il y en aura littéralement des millions dans le ciel au-dessus de toute ville moyenne à grande. Ce serait un drone constant et assourdissant qui réduirait considérablement lhabitabilité de la ville.

Le Black Knight Transformer mentionné par @menjaraz est très, très bruyant, tout comme les hélicoptères conventionnels.

Sécurité – Sauf si vous êtes un pilote qualifié, vous ne pouvez pas faire fonctionner manuellement un aéronef. Cela signifie quils « devront pouvoir décoller, voler et atterrir de manière entièrement automatisée jusquà leur destination, naviguer en cours de route, communiquer avec et éviter tout autre trafic et avoir une sorte dinteraction avec lATC, le tout effectué pour vous par ordinateur (s ).

Ces deux problèmes sont surmontables, mais nécessiteront un R & D important, ce qui signifie investir de gros dollars dans une économie en ruine. Et qui va le faire? acheter toutes ces machines de plusieurs millions de dollars?

TL; DR : Les limites du quad à échelle humaine les coptes sont avant tout économiques, réglementaires et environnementaux, mais ce sont des limitations importantes.

Commentaires

  • La question demande pourquoi il ny a pas ‘ t des quadricoptères de taille humaine, ce nest pas pourquoi les quadricoptères de taille humaine nont ‘ pas remplacé les voitures.
  • Certains connaissent les fournisseurs de moteurs électriques pour tous ces prototypes? Jai aussi quelques idées
  • @Dave Là sont des quadricoptères à la taille dune personne, ils ‘ ne sont tout simplement pas pratiques (encore).
  • @Urquiola Les moteurs électriques ne sont pas le problème dingénierie à résoudre, ils sont ‘ la source dénergie. Les batteries ont un faible rapport densité dénergie / poids et lénergie nécessaire pour vous soulever du sol augmente du carré du poids brut du véhicule. Un quadricoptère à taille humaine alimenté par batterie utilisant la technologie actuelle de ‘ aurait 10 ou 20 minutes de temps dantenne sur une charge complète – pas pratique!
  • PS. La police de Dubaï teste une  » moto quadricoptère  » pour une réponse rapide. Jetez un œil: hackaday.com/2017/10/16/dubai-police-test-quadcopter-motorcycle

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