تاریخچه کوادکوپتر ها

مقدمه

کوادکوپتر یا کوادروتور ماشین پرنده‌ای است که نیروی پیشران آن به وسیله چهار ملخ (یا روتور) تأمین می‌شود، 

به نحوی که دو موتور جهت حرکت عقربه‌های ساعت و دو موتور دیگر در خلاف جهت آن می‌چرخند.

 اگرچه ممکن است در نگاه اولیه این پرنده‌های جذاب، وسایلی جدید و نو به نظر برسند اما بد نیست بدانید

 اولین تلاش‌ها برای ساخت کوادکوپتر به اوایل قرن بیستم بازمی‌گردد و کوادکوپترها تاریخچه‌ای بیش از صد سال دارند!

اولین مولتی‌روتور چهارملخه توسط شرکت فرانسوی هوانوردی بروژ توسط پروفسور شارل ریشت

 (Bréguet-Richet Gyroplane) در سال 1907 طراحی و ساخته شد که البته تجربه چندان موفقی نبود.

ساخت کوادکوپتر در راستای تلاش برای پرواز و از زمین کندن به صورت عمودی بود.

اولین کوادکوپتری که موفق به پرواز شد

اولین کوادکوپتر موفق در سال 1920 توسط اتین اومیشن (Etienne Oehmichen) ساخته شد 

که در حالیکه یک مولتی‌روتور چهارملخه بود، هشت ملخ دیگر برای حرکت و حفظ تعادل داشت.

 از این هشت ملخ، دو ملخ وظیفه‌ی حرکت به سمت جلو را داشتند، 

یک ملخ برای تغییر جهت استفاده می‌شد و پنج ملخ دیگر، ماشین پرنده را متعادل نگه می‌داشتند.

 تمامی این ملخ‌ها برای چرخش از یک موتور دوار 120 اسب‌بخاری نیرو می‌گرفتند.

 این کوادکوپتر برای اولین بار رکورد پرواز با برخاستن عمودی به میزان 360 متر طول مستقیم 

با حرکت در یک مدار بسته به طول یک کیلومتر را از خود به جا گذاشت.

 این پرواز موفقیت‌آمیز در تاریخ چهاردهم آوریل 1924 انجام شد 

و مدت هفت دقیقه و چهل ثانیه به طول انجامید و نهایتاً برای اومیشن جایزه‌ای نود هزار فرانکی را به ارمغان آورد.

از آنجایی که کوادکوپتر اصلی تعداد کمتری روتور (ملخ) داشت، 

اومیشن یک بالن هیدروژنی برای جدا شدن بهتر از زمین به ماشین پرنده اضافه نمود.

استقبال نیروی هوایی ایالات متحده از کوادکوپترها

همچنین یک طراحی مشابه توسط دکتر جورج د بوتزات (george de Bothezat)

 و ایوان جروم (Ivan Jerome) در سال 1922 در همکاری با نیروی هوایی ایالات متحده صورت پذیرفت.

البته این تلاش تجربه موفقی به اندازه کوادکوپتر اومیشن نبود و بالاترین ارتفاعی که پرواز کرد پنج متر بود.

 از این گذشته، این کوادکوپتر به لحاظ مکانیکی پیچیده و بسیار سنگین و سخت-کنترل بود.

البته آن‌ها تلاشی برای درنظر گرفتن حرکت جانبی نکردند زیرا این می‌توانست معلق نگه داشتن کوادکوپتر را بسیار دشوار کند.

وزن 1678 کیلوگرمی آن یکی از مشکلاتی بود که موتور کوچک 170 اسب بخاری

 آن به سادگی نمی‌توانست در حالیکه متعادل باقی بماند، آنرا از زمین بلند کند.

 البته بعدها آن را با یک موتور 220 اسب بخاری جایگزین کردند که می‌توانست بهتر از زمین بلند شود.

بازطراحی کوادکوپترها توسط شرکت Convertawings

طراحی جدیدتری سال‌ها بعد توسط شرکتی به نام کانورتاویینگز (Convertawings) انجام شد

 که اولین کوادکوپتر با تنها چهار ملخ بود. تمامی نمونه‌های پیشین، ملخ‌های دیگری برای حرکت‌های جانبی داشتند.

این طراحی تا زمان خود موفق‌ترین نمونه محسوب می‌شد که قابلیت مانور خوبی هم در حین پرواز داشت. 

این کوادکوپتر که در سال 1956 ساخته شد، می‌توانست به سرعت 80 مایل در ساعت برسد در حالیکه دو نفر را نیز حمل کند.

این کوآدکوپتر دو موتور سری C90 برای چرخش روتورها داشت. 

هرچند این کوادکوپتر عملکرد مطلوبی داشت 

اما به دلیل عدم ثبت هیچ سفارشی از سوی ارتش، پروژه‌ی آن دچار شکست و توقف شد.

کوادکوپتری که الهام بخش کوادکوپترهای امروزی شد

ارتش ایالات متحده یکبار دیگر در سال 1958 تلاش کرد تا با همکاری شرکت کرتسیس-رایت یک کوادکوپتر بسازد.

 این کوادکوپتر قرار بود تا به عنوان یک “جیپ پرنده” در خدمت ارتش باشد.

در طول سالیان متمادی ارتش آمریکا همیشه به شدت علاقمند به ساخت ماشین پرنده‌ای بوده است 

که امکان پرواز و فرود عمودی داشته باشد که اصطلاحاً آنرا VTOL می‌نامیدند.

این تلاش اخیر هرچند نسبتاً موفق محسوب می‌شود اما هنوز نمی‌توانست نیازهای ارتش را به طور کامل برآورده سازد 

و لذا پیش از آنکه در عمل مورد استفاده قرار گیرد بازنشسته شد.

این ماشین پرنده چهار ملخ داشت که مانند نمونه‌های امروزی، با تغییر سرعت آنها کنترل می‌شد

عمومی شدن تحقیقات و ساخت کوادکوپترها

پس از تجربیات اولیه در خصوص ساخت کوادکوپترها، برای سال‌های زیادی به دلیل گسترش استفاده از هلی‌کوپترهای تک

 و دو ملخه تلاش‌ها برای تجربیات جدید کنار گذاشته شد تا اینکه در دهه‌های اخیر به دلیل ساخت 

و گسترش موتورهای الکتریکی پربازده مجدداً کوادکوپتر در مرکز توجه‌ها قرار گرفت.

هرچند تلاش‌های اولیه معطوف به کوادکوپترهای نفربر یا مناسب برای حمل بارهای نستباً سنگین بود 

اما تلاشهای اخیر ضمن بهره بردن از پیشرفت‌های فن‌آورانه مانند باطری‌های با طول عمر بالا، 

تمرکزش بر کوادکوپترهای بدون سرنشین و با قدرت مانور بالا بوده است.

گسترش کاربرد کوادکوپترها و تبدیل شدن آن‌ها به جزیی از زندگی مدرن

در سال‌های اخیر پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای در ساخت کوادکوپترها رخ داده است 

که دلیل اصلی آن استفاده از مواد سبک و بهره بردن از تجهیزات الکترونیکی بوده است.

در ساخته‌های جدید به مدد استفاده از فن‌آوری‌های مختلف، نواقص موجود در کوادکوپترهای اولیه

 مانند تعادل نامناسب، کنترل سخت و بازدهی پایین برطرف شده است.

پیشرفت در ساخت موتورهای الکتریکی که برق کمتری مصرف می‌کنند نیز باعث شده تا طول پرواز کوداکوپترها به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

امروزه دیگر استفاده از این نوع از ماشین‌های پرنده دیگر محدود به مقاصد نظامی نمی‌شود و از جابجایی کالا تا برای سرگرمی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 همچنین بسته به کاربرد مورد نظر، امروزه کوادکوپترها در سایزهای مختلفی ساخته می‌شوند و از انواع فن‌آوری‌های کامپیوتری بهره می‌برند.