Автор: другПїтон, змія
Оригінальний тред був опублікований 26 серпня 2024 року
Що це за птах такий? Може, це орел? А, може, це Сич? Ні, це безпілотний літаючий (у випадку русні летальний XD) апарат, але що воно таке, як літає, як працює - ми з вами розберемось в цьому треді. Отже, полетіли.
Для початку розберемо що таке FPV - дослівно воно перекладається як «бачення від першої особи» (front (тільки first - прим. Мортіса) person view), і під цю категорію підпадають будь-які апарати, в яких є камера, і ви за допомогою цієї камери можете орієнтувати в просторі безпілотний апарат (прим. далі — дрон).
Тобто, дрон може не тільки літати, а ще й пересуватись по землі — але це вже інша історія, ми з вами розберемо те що літає, а саме дрон-камікадзе (крило теж розбирати не будемо, лише квадрокоптер), ну і трошки не-камікадзе.
Що, власне, таке - квадрокоптер? Це, по суті, гелікоптер мультироторного типу, перші згадки про такі апарати з'явились ще в 60-х роках, але важили вони дохуя і керувались безпосередньо пілотами на борту.
Перші згадки про дрони датуються десь з 1990-х, їх виробляли японці як іграшку; після 2000-х почалось дослідження в області квадрокоптерів, і десь з 2005-го виток розвитку електроніки дозволив виробляти відносно малі пристрої на кшталт акселерометрів та маленьких камер.
З чого складається дрон, в нашому випадку - камікадзе?
Рама, двигуни + пропелери, польотний контролер + електронний регулятор ходу (двигунів), камери, відео передавача + антена, приймача керування (насправді це не зовсім приймач) + антена, інколи з GPS, плати ініціації підриву + (опціонально) контактні вуса, батареї - ну і, як вишенька на торті, це бімба у вагіні.
Тепер розберемо всі компоненти окремо:
Рама
Зазвичай виготовляється з карбону, листи карбону склеюються методом вакуумної інфузії, потім готові листи ріжуться на деталі, а саме на верхню та нижню кришку, 4-х промені, та, інколи, хрестообразну деталь, яка закріплює промені на нижній кришці. На хрестовину в середину ставиться польотний контролер + регулятор ходу +/- GPS, верхня та нижня кришка кріпиться металевими стійками між собою, на які вміщається додаткове обладнання.
Самі рами мають розмір… Думаю, ви чули, що є сімки (7), вісімки (8) або десятки, хоча зазвичай перші дрони (хобійні) були 5-ки - це розмір в дюймах одного пропелера. Чому саме так? Пропелер повинен поміститись на промінь, власне від довжини променів і вираховують загальний розмір рами при проєктуванні.
Підари просунулись трошки далі нас, в них дохуя алюмінію - вони клепають з нього, для хобі це важка рама, але для війни саме те, бо є додатковий фактор ураження уламками. Фактор ваги, як ви розумієте, сильно впливає на дальність польоту.
Двигуни та пропелери
Двигуни типу BDLC, тобто безколекторні (безщіточні) двигуни постійного струму (Brushless DC eLectronic Comunicated motor), не мають інерції, тому що мають постійні магніти, дуже високошвидкісні з непоганим моментом сили, зазвичай мають маркування обертів/хвилину на вольт (параметр KV, насправді там все ще складніше, це по суті константа швидкості, але кому нахуй потрібна та фізика єбана?😃), наприклад на 7-дюймових дронах використовують двигуни KV1300, на 10-дюймових - KV900, чим менше цей параметр, тим обертів у двигуна менше, а тяга вище, ну і навпаки. Для маленьких дронів швидкість обертів потрібна більше (насправді, так працює фізика - та сама єбана, на яку ти забивав хуй в школі) - з обертами тяга зменшується лінійно.
Розрахунок такий: беремо KV, множимо на напругу батки, і отримуємо швидкість. Приклад: KV 1300 * ~25v (батарея 6S) = 32к обертів/хв без навантаження і десь в вакуумі без пропелерів, в реальності швидкість менша, і залежить від багатьох факторів, в тому числі від пропелерів.
Двигун заживлюється трьома проводами aka фазами, швидкість регулюється за допомогою контролера (регулятора ходу), і сходу має повний крутний момент.
Пропелери (Пропи), виготовляють з нейлону або полікарбонату, мають теж розміри, перший ми вже згадували вище - це розмір в дюймах, другий параметр - це кількість лопатей, зазвичай їх три, в хобійних екземплярах можуть бути і 2, і 6, можуть навіть бути складними (складатись, щоб займало менше місця). Також є параметр кроку лопаті, він зазвичай десь становить 3.5-4 для 7-дюймових дронів.
Головний четвертий прихований параметр - це напрям обертів: за годинниковою та проти годинникової стрілки. На дронах стоять два за годинниковою та два проти годинникової пропелери. Ставляться вони, зазвичай, за однаковим напрямом по діагоналі, а напрям руху задається програмно.
Батарея
Це збірка акумуляторів, зазвичай називаємо її баткою. За типом використовують або літій-іонні (Li-ion), або літій-полімерні (LiPo). Кажуть що ЛіПохи краще, але там нюанси.
Батки мають три параметри: це розмір, бувають на елементах типу 18650 або 21600, кількість елементів в батці від двох (2S) до восьми (8S), які з'єднується послідовно, повністю заряджений акум має напругу в 4.2v, робоча напруга 3.7V, тобто збірка наприклад 6S буде мати напругу в 25.2v, також для збільшення потужності збірки об'єднують в пари паралельно; якщо в збірці дві паралелі - то це буде 2P, якщо 3 - то 3P, тобто якщо бачите батку 6S2P - то вже будете знати, що воно означає. Третій параметр - це ємність батки, в міліампер/годинах самі ходові збірки в 6S2P мають ємність в 8-10а/год (8-10 тисяч міліампер).
Збірки мають зазвичай два виходи, перший - це, власне, + і - для зарядки/розрядки, і додатковий для балансування напруги на елементах при зарядці (щоб кожен елемент зарядився однаково, бо буде вава).
Камера
Є декілька типів: цифрові та аналогові, цифрові розглядати не будемо (бо вони дорогі, і для камікадзе нахуй не треба, бо коштують майже як весь дрон); аналогові є теж декількох варіацій - це звичайні та з підсиленою світлочутливістю.
Щодо перших - зрозуміло, а ось другі зазвичай використовують у ранній час доби або у вечірній, коли ще/вже не сильно видно, бувають і т.зв. теплі дрони (з тепловізором), у війську їх мало і вночі майже ніхто не літає, бо якість картинки у звичайних камер хуйня, а у теплих ще гірше.
Для розуміння: роздільна здатність цих камер десь 720x576 (в мегапікселях - це десь 0.3МП, — да-да мої маленькі, ноль три нахуй, це вам не айфони в яких скільки там 12? 15?), камера під'єднується напряму на польотний контролер, контролер за допомогою спеціальної окремої мікросхеми накладає на зображення OSD (On Screen Display), тобто данні по дрону (рівень батки, рівень сигналу, і всяку хуєту, яку забажає собі пілот).Після накладання інфи, відео потік передається на відео передавача, а той, в свою чергу, передає нам/вам.
В цифрових трошки по-іншому працює, там камера під'єднується напряму до передавача, а польотний контролер передає інфу по дрону (телеметрію) в передавач, передавач кодує та модулює сигнал і передає, на зворотній стороні сигнал демодулюється на два потоки (відео і телеметрія), в окулярах ці потоки з’єднуються, і пілот бачить телеметрію вже в окулярах.
Відеопередавач
Його ще називають VTX. Власне є цифра і аналог, розглядати будемо аналог. Принцип простий: працює як телевізор, але в режимі передачі, каналів від 20 до 80, канали розбиті по частотам, частоти підбирають в залежності від умов застосування. Є два основних діапазони частот - це 1.3гГц та 5.8, самі канали входять в т.зв. групи каналів, є A, B, E, R, F, P, L, U, O, X (ще є S).
Кожна група розбита на 8 каналів, в кожного каналу є своя несуча частота. Загалом весь цей діапазон називають таблицею каналів і зашивають в дрон, потім вибирають конкретний канал зв’язку. Досвідчений пілот підбирає так, щоб частоти не входили в гармоніки частот керування (1.3гГц та 868мГц передають тобі привіт єбейшими перешкодами, мій юний літун, якщо ти це не враховуєш, то мені тебе просто шкода),передавачі на 1.3 ГГц використовують рідше (але це на нашому напрямку фронту). Підари 1.3ггц юзають активно - з переваг, 1.3 далі б’є (але це не точно), але каналів в 1.3 дуже мало (десь 16 всього).
Наступний важливий параметр — це потужність випромінювання сигналу. Зазвичай це до 2-х ват, але є екземпляри і на 5 ват (хоча вони заборонені ж̶е̶н̶е̶в̶с̶ь̶к̶о̶ю̶ ̶к̶о̶н̶в̶е̶н̶ц̶і̶є̶ю для використання в цивільних мережах радіозв’язку). «Альо, в нас війна нахуй, які заборони» - спитає читач, визирнувши у вікно, а я відповім що не ми робимо передавачі, і виробник підлаштовує все під регулятора, в нашому випадку — європейські закони).
Патужності (саме через А) в два вати вистачає літать при нормальних умовах до 25 кілометрів (але ефір засраний, + Донбас тут з пагорбами/ териконами, тому радіогоризонт твою дальність польоту в пульт єбав), але, як показує практика, робота йде до 15 км.
Ще трохи про цифру:
Плюси цифри, це те що якість картинки єбейша, і канал зашифровано, тобто ніхто не може його перехватить, в аналоговій апаратурі такого нема (насправді є скремблери, але їх ніхто не юзає), і підари можуть дивитись за нами, а ми за ними (зазвичай навпаки, ми бачимо як летять підари). З мінусів те, що полетіти на цифрі можна десь до 8 км, але якщо придбати хитросраку апаратуру, яка коштує всі гроші світу, то можна і більше (але і там нюанси).
Приймач керування
Насправді це не зовсім приймач, бо він ще й передавач, передає він зазвичай телеметрію, але цих даних мало, і бойові пілоти зазвичай програмно вимикають її, бо коли вона увімкнена, дрон простіше запеленгувати (зазвичай оті ваші Цукорки та Стевії так і працюють, але не розраховуйте на них, вони можуть вас наїбати, і ціна найобу - ваше здоров’я або смерть). Приймачі, які використовують це - зазвичай або TBS Crossfire, або ELRS: перший - це закритий протокол, і як воно працює - тільки TBS відомо, але працює воно якісно, але для нього треба щоб ваш пульт це підтримував (зазвичай просто вставляють модуль для пульта).
Працює TBS на регламентованих (в більшості країн) частотах, а саме на 868 та 915 мГц, потужність має до двох ват, але TBS нас не цікавить, бо ми військові нахуй, нам потрібно гнучке рішення, тому існує відкритий протокол ELRS: відкритий, тобто він open-source і всі діла, протокол постійно оновлюється і якість та можливості додаються. ELRS зазвичай теж використовує частоти 868/915 та 2.4 гГц (так-так, саме вайфай частоти). Оскільки протокол відкритий, то хитрі військові можуть внести в код свої баги-правки, та змінити на нестандартну частоту: наприклад піти в 750мГц (підори теж доволі часто користуються). Це робиться для того, щоб обійти ворожі засоби РЕБ, та і чим нижче частота, тим трошки далі може полетіти дрон. Ще більш хитросракі дохуя воіни (як я) використовують спеціалізовану військову прошивку (якщо хочете спитати в мене копію, або де її взяти, ви будете одразу послані НАХУЙ - я попередив, шукайте самі). Приймачі мають від 8 до 12 каналів на прийом, ці т.зв. канали - це не рознос по частотам як на відео (ну майже), кожен канал задіюється під свою функцію. Ми використовуємо приблизно 7 каналів: перші 4 канали віддаються власне на керування (тяга двигунів, крен, тангаж, нишпорення), один канал - на вмикання двигунів, один - на стабілізації, і один на підрив бімби. Канали налаштовуються за власним смаком, дехто ще виводить окремо канал-пищалку (коли проєбав дрон, або як сигналізацію того, що дрон втратив сигнал керування).
Антени
На борту дрона їх може бути аж 4: 2 на керування (true diversity, ага), але зазвичай це одна антена, одна антена на відео і, опціонально, антена на GPS.
Самі антени конструкційно різні, для керування ми застосовуємо т.зв. діполь, для відео зазвичай використовують «грибок», «чупачупс», по факту - це пелюсткові антени, ще їх називають конюшина (клєвер насправді, бо конюшиною точно ніхто не називає), інколи для відео використовують VI діполь, але це зазвичай для частот 1.3 гГц.
Антени також мають такий параметр як поляризація: у діполей вона лінійна, горизонтальна або вертикальна, у клеверів кругова (є ліва, є права, це, по суті, як закручуються радіоелектрони), у клеверів використовують праву зазвичай (признається буквою R на антені). Також критичним параметром є коефіцієнт підсилення антени (але всі забивають на неї дуже товстий хуй) та розмір. Щоб антена ефективно працювала, вона повинна бути розрахована під конкретну частоту. Діполі зазвичай підрізають/нарощують на певну довжину (під конкретну частоту приймача). Ще один дуже важливий параметр антени - це КСХ, але це фізика єбана, і ми його розглядати не будемо, бо це зазвичай треба для цього спеціальний прибор (векторний аналізатор).
Електронний регулятор ходу
Ще його називають ESC (Electronic Speed Regulator), це, по суті, серце дрона, до нього приєднується батка, двигуни та йде шлейф живлення на польотний контролер, а від польотника йде сигнал — які оберти повинні бути на кожен двигун. Також в паралель до живлення підпаюють конденсатор (конденсатор повинен за напругою бути вище десь на ⅓ від напруги батки) для того, щоб згладити перепади напруги від батки. Власне ESC регулює оберти, слідкує за температурою двигунів, сам ESC має мікропроцесорне керування та власну прошивку - зазвичай це BlHeli, хоча є альтернативи (туди можуть закачати мелодію: коли дрон вмикається, вона програється). Зв’язок між польотним контролером здійснюється за протоколом, зазвичай це протокол DSHOT(150-300).
Польотний контроллер
Також його називають FC (Flight Controller). Мозок будь-якого дрона.
Зазвичай на платі контроллера є 32-бітний мікропроцессор-контроллер компанії STMicroelectronics, який має потужність десь в 200 мГц — десь рівень Pentium 1 (якщо ти дід, витри сльози), оперативки десь 200 кілобайт (0.2 мегабайти, або 0,0002 гігабайти, мій маленький кіберпанкер), і внутрішню пам’ять в 1-2 мегабайти, чого, в принципі, вистачає йому, щоб ти в’єбав дрона на швидкості, не справившись з керуванням, комфортно почував себе в польоті. Найходовіші серії польотних контроллерів - на базі f405 та f722 моделі мікроконтроллерів. Суттєвої різниці між ними нема, хоча задроти запевнять мене, що 722 краще.
Також на борту FC є датчики: найперший і, мабуть, найголовніший датчик будь якого FC - це гіроскоп, бо без нього дрон би не був стабільний і, скоріше за все, ви б навіть не могли злетіти. наступний за важливістю датчик - це акселерометр, він контролює лінійну швидкість прискорення та теж відповідає за орієнтацію дрона в просторі. Наступний датчик, який теж є важливим для кожного дрона - це барометр, він використовується як альтиметр (датчик висоти). Ще досить важлива мікросхема - це система накладення OSD на відеопотік. Так, мій любий друже, саме FC-контролер накладає інфу по телеметрії тобі у відеосигнал.⬇️
Тепер перейдемо до другорядних датчиків та периферії:
Магнітометр: за своєю суттю це компас (думаю, що таке компас пояснювати не треба (це така хуйня яка вказує на магнітну північ);
GPS або система позиціонування: інколи її все ж ставлять, але на дроні-камікадзе вона нахуй не потрібна (бо дорого). Для дронів-бомберів - маст хев, але, якщо чесно - там протокол трошки уєбанський, хоча тобі, мій юний пілоте, і цього достатньо;
Сонар: «Нахуя сонар?» - спитає уважний читач, - «Це шоб дрон міг бути підводним човном?». Ну майже, це якщо ви хочете зробити зі свого дрона черговий Шмавік, шоб на ваш дрон раптом не вибігло чергове дерево, і не відправило його в Вальгаллу дронів. По факту сонар не потрібен, і я за свою невеличку практику його ще ніде не зустрічав, навіть на учбових дронах.
LED (світлодіодна) підсвітка: хочеш померти молодим? ТИ МУСИШ ЇЇ ПОСТАВИТИ, в іншому випадку вирізай її з корінням;⬇️
Баззер, або пищалка: можна, канешно, пілікать двигунами, але все ж краще прикрутить піщалку, якщо десь проєбав дрона. На бойові дрони пищалку не ставлять.
Плата ініціації підриву: ота сама головна плата, яка робить бабах бімби. Є купа різних цікавих рішень цієї самої плати. Бімба може підриватись по кнопці від пульта оператора-пілота, може спрацьовувати по програмному таймеру (наприклад через 30 хвилин після зльоту), може спрацьовувати від контактних вусів, тобто коли замикаються два контакти вус (проводів). В деяких хитровиєбаних можуть ставити акселерометр, щоб наприклад, якщо дрон впаде, і коли його хтось візьме в руки буде БАБАХ, тому якщо ви знайшли дрон - НІКОЛИ ЙОГО НЕ БЕРІТЬ В РУКИ.⬇️
Ще, з можливих варіантів, ставлять сейсмодатчик (по суті теж акселерометр, але дуже чутливий), якщо хтось близько підійде, буде БАБАХ. Також інколи ставлять датчик магнітного поля, і коли підходить людина яка обвішана залізяками(автомат, бронік), вона спрацьовує - думаю, наслідки спрацювання ви розумієте. Можуть бути ще різні варіанти спрацювання, все залежить від кровожадності та сильної (не)«любові» до кацапів інженера, який створює плату.
Як працює плата? Зазвичай вона спочатку заряджає конденсатор, а тоді, коли проходить ініціація, вона викидує розряд конденсатора в електродетонатор (електросірник наприклад), ну і кацапа розрива на молекули.
Бімби
Ну тут теж зоопарк, як і з платами ініціації: є фугаси - вони на піхоту розраховану, є кумулі - вони використовуються проти техніки, є термобар, який зазвичай використовують, щоб вскривати підарські критки (бліндажі), ще є запальнички - це запалювальна суміш, яка спалює все навколо, такий собі напалм на мінімалках. Окремим видом пиздецю можна ще назвати діхлофос, але Женевська конвенція забороняє використовувати газ, але всім піхуй, як кацапам так і… (товаришу майоре, куди ви мене тягнете.).
Бімби можуть бути як і промислового виконання - наприклад, від РПГ-7 (при чому використовують абсолютно всі - як кабачки, так і палки), так і повністю саморобні надруковані на 3D-принтері бімби, в які закладаються пластид/тротил і які максимально обвішуюються хитровиєбаними уламками: наприклад, маленькими, нарізаними лазером квадратиками, які роблять з кацапа решето.
Варіантів бімб дуже багато, я не сапер, тому нюансів не знаю.
Програмне забезпечення
Всією цією купою заліза, яку я описав вище, треба якось керувати. Власне, за це і відповідає ПЗ.
Найголовніше - це прошивка FC: на даний момент самою популярною є betaflight, бо опенсорс, бо активно розвивається, бо дуже великий функціонал. Також серед прошивок ще є ardupilot та iNav. Останню, до речі, доволі часто використовують для дронів-бімберів, бо вона вміє адекватно працювати по маршруту (так, так, друже корупціонере, оператор нахуй не потрібен дрону, бо він сам летить і вбиває — і якщо ти будеш дохуя красти, невідомий добрий безпілотник прилетить по тебе вночі, і піліція і єсбєу не найде кінців — в даному випадку ані твоїх, ані дрона, ані оператора).
Прошивка FC керує двигунами, радіо, всіма датчиками, шо на борту, а также сервоприводами (зазвичай теж треба для бімберів, але деякі вішають на це команду на підрив для плати ініціації.
Своя прошивка є у ESC, передавача керування, та передавача відео (на яку АБСОЛЮТНО всі забивають дуже великий хуй за принципом «працює? не трогай».
Які є дрони?
Ну, найголовніша задача - це п̶о̶л̶ю̶в̶а̶н̶н̶я̶ ̶н̶а̶ ̶к̶а̶ц̶а̶п̶а ураження ворога/техніки. Для цього і існують камікадзе, це політ в одну сторону (НІКОЛИ, БЛЯДЬ, НЕ НАМАГАЙСЯ ПОВЕРНУТИ ДРОН, ІДІОТЕ, Я ПОПЕРЕДИВ!).
FPV-дрон-розвідник - їх хтось бачив взагалі? Кажуть, що вони існують, а я кажу: «Ви єбанулись? І шо ви там побачите без зуму та в низької якості?» (і не треба мені тут про цифру писать, це шляпа+очко), хоча я знаю, як зробити крутого розвідника, але нахуя я це знаю і навіщо його робити - незрозуміло, для цього існують мавікі/аутели (мій побратим жартуючи (?) каже, що всі мавікісти - геї).
Наступними в нас на черзі дрони-бімбери: існують два с̶т̶у̶л̶а типи - це звичайні 10-дюймові, до яких чіпляють ВОГи, щоб не використовувати мавіки/аутели, які дуже дорогі у зрівнянні з саморобними. Другий тип - це агро-дрони (така велика хуйня), яка літає повністю автоматично та носить вибухівки по 10 кілограм — їх називають Баба-Яга, Вампір, і проча нечисть, яка реально вселяє страх в підарів, бо прилітає виключно вночі, і кидає бімбу, яка здатна розірвати танк нахуй. Шо там творится з критками - я навіть уявити собі не можу, але вибух видно за кілометр, а характерне жужання (ну як жужання - це гвинтокрил нахуй) ти ні з чим не сплутаєш. Кажуть, що для керування агро-дроном треба якісь особливі навички, але все як завжди, по-армійські.
Висновок
Дрон - це в першу чергу конструктор, роби що хочеш, і, на жаль, в нашій країні хоч і почалось виробництво компонентів для дронів - все це копії, і поки що нічого кардинально нового не придумали (деякі кантори, які пишуть про R&D - ідіть нахуй, я ваше R&D в ресьорч і девелопмент єбав, ваші дрони паяв, і вас проклинав). Адекватного військового рішення не існує, але це не каже, що це неефективна зброя. Її ефективність полягає як раз в тому, що вона дешева (від 300 до 1000 уйов), і може заподіяти шкоду на декілька мільйонів баксів - на цьому ефективність закінчується. Для розуміння: з 100 бортів до цілі долітає приблизно 30-50% від всіх запущених бортів. І всі ці відоси, які ви бачите в інтернеті - це лише з тих бортів, які долетіли до цілі (помилка того, хто вижив, ага). Сам вхід в FPV доволі дорогий, це приблизно стотисячгрн. але весь цей текст, який написаний вище, не повинен вас відлякувати, у всіх бригад вже давно все є - і пульти, і окуляри, і дрони, на яких можна політати. Пробуйте, робіть, творіть, створюйте, тільки так переможемо. За роботами майбутнє, а FPV - це початок, і я щиро сподіваюсь що будуть повністю автоматичні екземпляри (спойлер: вже є).
Ну і останнє: більшість дронів, які в нас є - це державні дрони, виготовлені якісно (я вже 3 біти зламав), є якісні «кухонні» рішення, дякую що працюєте над цим.
Коментуйте, задавайте ваші тупі питання, поправляйте мене розумово-відсталого. Дякую що дочитали до кінця цей довгий тред.
Для вас старався:
інженер аеророзвідки спецпризначення
12 БрСпП «Азов»
друг Пітон
В редактурі допомагав @deehomak, в натхненні - спільнота #УкрТві, за мою роботу та навички дякую моїй команді, яка зі мною працює.
