Priredio Dragan Tanaskoski
Danas su kvadrikopteri svuda oko nas - od malih dronova za hobi do velikih dostavljačkih vozila, profesionalnih filmskih platformi i letećih vatrogasaca. Njihova jednostavnost dizajna je obamnjujući: četiri propelera, četiri motora, minimalno pokretnih delova. U poređenju sa helikopterima koji zahtevaju složene sisteme rotora, ciklične kontrole i repnog rotora, kvadrikopteri deluju gotovo primitivno jednostavno. Ipak, trebalo je preko sto godina od prvih pokušaja leta da se otkriju njihove neverovatne prednosti. Zašto?
Pioniri koji su suviše rano krenuli
Ideja o letenju pomoću više vertikalnih propelera nije nova. Još 1907. godine, braća Breguet su u Francuskoj napravila "Gyroplane No. 1" - kvadrikopter sa otvorenom konstrukcijom koji je uspešno podignut sa zemlje, mada samo za nekoliko sekundi i uz pomoć asistenata koji su ga držali. Istovremeno, Paul Cornu je konstruisao svoj helikopter sa dva velika rotora.
Slika 1: Davni počeci kvadrkoptera
Rani pioniri su intuitivno razumeli da više rotora može pružiti stabilnost - ako jedan otkaže, drugi mogu nastaviti da rade. Međutim, njihovi pokušaji su se suočavali sa nepremostljivim tehničkim preprekama tog vremena.
Tehnološke barijere prošlosti
Problem snage i težine
Najvažniji problem je bio odnos snage i težine. Rani motori - bilo parniji, bilo prvi benzinski - bili su ogromno teški u odnosu na snagu koju su proizveli. Kvadrikopter zahteva značajno više ukupne snage nego helikopter iste nosivosti jer četiri manja rotora uvek su manje efikasna od jednog velikog. Kada su motori već jedva mogli da podignu sebe, dodavanje tri dodatna motora činilo je letenje praktično nemogućim.
Nedostatak elektronskih kontrola
Kvadrikopter se kontroliše isključivo promenom brzine rotacije pojedinih motora. Za održavanje horizontalnog položaja potrebne su neprekidne, brze i precizne promene brzina - nekoliko puta u sekundi. Pilot jednostavno ne može ručno da vrši ovakve korekcije. Bez elektronskih kontrola, kvadrikopteri su bili inherentno nestabilni.
Materijali i konstrukcija
Aluminijumske legure, kompozitni materijali, precizna elektronika - sve što čini moderne kvadrikoptere mogućima nije postojalo u prvoj polovini 20. veka. Konstrukcije su bile teške, neprecizne i sklone otkazima.
Helikoptерska dominacija
Dok su se kvadrikoptèri bоrili sa netehničkim problemima, razvoj helikoptera je krenuo drugim putem. Igor Sikorsky i drugi konstruktori su fokus stavili na usavršavanje glavnog rotora sa cikličnom kontrolom. Ovaj pristup je omogućio:
- -Bolju aerodinamičku efikasnost
- -Mehanička kontrola brzine i pravca leta
- -Mogućnost leta i sa jednostavnijim motorima
- -Postupno usavršavanje kroz decenije
Do 1940-ih, helikopteri su postali funkcionalni. Njihova složenost nije bila prepreka jer su se razvijali postupno, korak po korak, sa generacijama pilota koji su učili da se nose sa njihovim karakteristikama.
Digitalna revolucija
Pravi preokret za kvadrikoptere došao je tek krajem 20. veka sa razvojem:
Mikroelektronike - Jeftini, laki i pouzdani mikroprocesori omogućili su upravljanje u realnom vremenu
Senzorske tehnologije - Žiroskopi, akcelerometri i magnetometri postali su dostupni kao jeftini čipovi
Električni motori - Beščetični motori sa visokim omjerom snage i težine
Litijum-polimerni akumulatori - Laka i efikasna tehnologija skladištenja energije
Algoritma upravljanja - Napredni PID kontroleri i sistemi stabilizacije
Zašto baš sada
Moderna tehnologija je konačno rešila sve stare probleme odjednom:
- Automatska stabilizacija - Elektronika neprekidno koriguje poziciju stotine puta u sekundi
- Optimalan omjer snage i težine - Novi motori i baterije omogućili su dugotrajne letove
- Masovna proizvodnja - Komponente za kvadrikoptere postale su jeftine i dostupne
- GPS navigacija - Precizno pozicioniranje omogućilo je autonoman let
- Bežična komunikacija - Pouzdana veza sa zemaljskim kontrolama
Paradoks složenosti
Ironija je što se danas kvadrikopteri smatraju jednostavnijima od helikoptera. U fizičkom smislu, možda i jesu - manje pokretnih delova, jednostavnija mehanika. Međutim, njihova "jednostavnost" u potpunosti zavisi od sofisticirane elektronike i softvera. Bez mikroprocesora, quadrakopter ne može ni da se podrži u vazduhu.
Slika 2: Kvadrikopter u transporetnoj svrsi
Slika 3: Putnički kvadrikopter
Helikopteri, iako mehanički složeniji, mogu se upravljati i ručno. Iskusan pilot može da leti i sa potpuno analognim kontrolama. Kvadrikopteri bez elektronike su nemoguć.
Budućnost vertikalnog leta
Danas živimo u vremenu kad su prednosti kvadrikoptera konačno realizovane. Oni su omogućili:
- -Masovnu upotrebu dronova
- -Nove aplikacije u filmskoj industriji, geodeziji, poljoprivredi
- -Razvoj autonomnih letećih vozila
- -Istraživanje novih koncepata gradskog transporta
Vek čekanja se pokazao opravdanim. Kvadrikopteri nisu bili pre vremena - trebalo je da tehnologija dosegne nivo kada je njihov potencijal mogao biti potpuno iskorišćen.
Slika 4: Kvadrikopter gasi požar izbacivanjem suvog praha
To je podsetnik da u tehnologiji timing znači sve. Najbolja ideja u pogrešno vreme ostaje samo ideja.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
