Наверно у каждого обладателя радиоуправляемых моделей самолетов случались печальные ситуации, когда из-за отказа аппаратуры или ошибки управления происходило крушение или потеря своего крылатого друга. Сталкивался с такими же ситуациями и я. То пропадет связь с пультом управления из-за большой дальности полета или непредвиденных внешних помех, то самолет улетит так далеко, что я теряю ориентацию, где у него перед и куда он движется...
И в каждом подобном случае я задумывался, а как бы сделать так, чтобы минимизировать такие риски? Подсказку к решению этой задачи дало увлечение моего сына радиоуправляемыми квадрокоптерами, собранными на базе полетных контроллеров Arducopter и программного обеспечения Ardupilot. Благодаря встроенным гироскопу, акселерометру, барометру и установленному модулю GPS (навигация по спутникам), эти квадрокоптеры умеют ориентироваться в пространстве, запоминать точку взлета, зависать на определенной высоте, летать по заранее заданному маршруту. А что самое главное, в случае аварийной ситуации (потери связи с пультом или понижение питания), квадракоптер умеет вернуться назад на точку взлета и приземлиться в это же место!
Если бы такой же контроллер установить на самолет, чтобы тот всегда анализировал ситуацию и, в случае возникновения проблем, возвращал его обратно владельцу. Оказывается, что разработчики программного обеспечения Ardupilot создали прошивку для контроллера с аналогичными возможностями и для самолета и назвали ее ArduPlane!
В следующих статьях я попытаюсь рассказать что нужно сделать и с чего начать, чтобы установить и настроить необходимое оборудование самостоятельно на свой самолет. В итоге, моим достижением стал полностью автономный полет самолета Cessna-182 с размахом крыла 1,6 метра, осуществивший автовзлет и автопосадку.
Надеюсь, что и у вас все получиться!
Какие преимущества дает полетный контроллер на борту самолета?
Для начинающего пилота (и не только) самое большое преимущество - уверенность в успешном полете и минимум рисков при ошибочных действиях. Вот простой пример: в память контроллера своего самолета я записал программу с автовзлетом и автопасадкой с привязкой к своей взетно-посадочной полосе. Благодаря этой программе, самолет может сам взлететь, сделать полет по указанным мной точкам и приземлиться в указанное место. Какие возможности я получаю от этой программы? Например, у меня не получается взлет (ветер боковой, плохо управляю рулем поворота или элеронами от переживания). Тогда ставлю самолет на взлетную полосу (или катапульту, или готовность для запуска с руки), переключаю на пульте тумблер и перевожу контроллер в режим Auto. Самолет самолет сам взлетает по прямой. Если запуск осуществляется с катапульты или руки, то его понадобится только метнуть вперед. Когда самолет успешно взлетел и находится в небе на безопасной высоте, то в любой момент (но, пока он не дошел по программе до точки посадки) можно перевести с пульта режим полета в Manual и просто полетать, полностью управляя самолетом в ручном режиме. Если с удержанием курса что-то не получается или надо пролететь ровно, то можно переключиться в режим Stabilize и самолет сам будет удерживать высоту и направление. При этом, его полет и направление можно продолжать координировать с пульта. Если самолет улетел очень далеко и его плохо видно, то переключателем с пульта переводим полет в режим RTL (Return to Launch) - возвращение домой. Самолет сразу выставит положение газа в нужный параметр и повернет в сторону точки взлета, набирая высоту 100 метров (если он был ниже, иначе останется на той же высоте) и вернется к точке взлета, продолжая кружить вокруг с радиусом 50 метров.
Ниже можно посмотреть видео, как на практике работает режим RTL.
Если самолет улетел так далеко, что прервалась связь с пультом управления, то контроллер отследит потерю сигнала, сработает система защиты Failsafe и переведет самолет в режим RTL, вернув его к точке взлета, продолжая кружить над ней. Когда самолет начнет летать над головой, останется только переключиться в режим Manual и продолжить полеты или посадить его. Если с посадкой возникли проблемы (опять же ветер, нервные переживания), то переводим самолет в режим Auto. Тогда контроллер сам поймет, что уже взлетел (пропустит точку взлета в программе, т.к. высота уже достигнута), продолжит двигаться по точкам программы, которые еще не пролетел и, в результате, сам посадит самолет.
Установленный на самолет полетный контроллер с прошивкой ArduPlane дает возможность использования шести режимов полета. Какой конкретный режим (их больше, чем шесть) для каждого из шести вариантов задается через Mission Planner. В своей практике я использую четыре режима, которые мне очень помогают:
- Manual - обычное управление самолетом с пульта. В этом режиме контроллер не участвует в управление полетами, но постоянно отслеживает основные параметры полета: высоту, скорость, положение в пространстве, напряжение аккумуляторов, наличие связи с передатчиком и работоспособность всех систем (барометра, магнитного компаса, гироскопа, акселерометра, модуля GPS). При любой ошибке оборудования передает информацию пилоту и, в зависимости от настроек, переводит самолет в состояние Failsafe, включая нужный режим.
- Stabilize - стабилизация. Возвращение и сохранение горизонтального положения самолета. При этом скорость перемещения не контролируется, а управляется пилотом. При недостаточной скорости самолет может уйти в сваливание. Эту особенность надо учитывать.
- Auto - полет по заданным точкам. В этом режиме самолет будет стараться достичь указанные координаты точек (включая высоту) и выполнять в них действия (если они запрограммированы для конкретной точки). В этом режиме важна исправная работа модуля GPS.
- RTL - возврат на точку взлета. В этом режиме самолет поднимается на заранее заданную высоту, достигает точку взлета и начинает кружить вокруг нее с ранее запрограммированным радиусом. По умолчанию, высота составляет 100 метров, а радиус кружения 50 метров. Если на момент поступления команды перехода в RTL высота была больше заданной, то самолет по умолчанию останется на той же высоте и достигает точку взлета на ней не снижаясь. Можно запрограммировать снижение до нужной высоты. В этом режиме важна исправная работа модуля GPS.
С чего начать?
К сожалению, не на каждый самолет можно поставить полетный контроллер. Начать надо с того, чтобы Ваша модель обладала достаточными размерами, позволяющими разместить дополнительное оборудование на борту, не нарушая при этом центр тяжести. Подъемные характеристики самолета должны позволять поднять в воздух лишние 100 грамм, не нарушая летные качества модели. Из моей практики разместить оборудование на самолете с размахом крыла менее 1,4 метра будет достаточно сложной задачей. Нужно будет прибегать к различного родам ухищрениям - искать контроллер в исполнении mini, отказываться от корпусов модулей (извлекать из них сами платы). Если Ваша модель удовлетворяет этим критериям, то переходим к следующей статье - выбору оборудования.
По мере написания материала ниже будут активироваться ссылки на новые статьи, рассматривающие следующие вопросы:
Первые полеты
Что еще можно добавить на борт
Камера
Видеопередатчик
OSD модуль
Видео шлем
Спонсор канала компания Stop-leaks