Was ist ein Quadrocopter?

Ein Quadrocopter, auch Quadrotorhubschrauber oder Quadrotor genannt, ist ein Mehrrotorhubschrauber, der von vier Rotoren angehoben und angetrieben wird. Quadcopter werden im Gegensatz zu den Starrflügelflugzeugen als Drehflügler klassifiziert, da ihr Auftrieb durch eine Reihe von Rotoren (vertikal ausgerichtete Propeller) erzeugt wird.

Funktionsweise

Quadcopter verwenden in der Regel zwei Paare von gleichartigen Festpropellern, zwei im Uhrzeigersinn (CW) und zwei im Gegenuhrzeigersinn (CCW). Diese nutzen unabhängige Variation der Drehzahl jedes Rotors, um eine Kontrolle zu erreichen. Durch Änderung der Drehzahl jedes Rotors kann gezielt ein gewünschter Gesamtschub erzeugt, der Schubschwerpunkt sowohl seitlich als auch längs positioniert und ein gewünschtes Gesamtmoment bzw. eine Drehkraft erzeugt werden.

Unterschiede zu Hubschraubern

Quadcopter unterscheiden sich von herkömmlichen Hubschraubern, bei denen Rotoren eingesetzt werden, die in der Lage sind, die Schaufelneigung dynamisch zu variieren, wenn sie sich um die Rotornabe herum bewegen. In der Anfangszeit des Fluges wurden Quadcopter (damals entweder als "Quadrotoren" oder "Hubschrauber" bezeichnet) als mögliche Lösungen für einige der hartnäckigen Probleme im Vertikalflug angesehen. Drehmomentbedingte Regelprobleme (sowie Effizienzfragen, die durch den Heckrotor entstehen, der keinen nutzbaren Auftrieb erzeugt) können durch eine Gegenrotation eliminiert werden, und die relativ kurzen Flügel sind wesentlich einfacher zu konstruieren. In den 1920er und 1930er Jahren erschienen mehrere bemannte Entwürfe. Diese Fahrzeuge gehörten zu den ersten erfolgreichen, schwereren als der Senkrechtstart und -landung (VTOL). Allerdings litten die frühen Prototypen unter Leistungseinbußen, und letztere benötigten aufgrund mangelnder Stabilitätssteigerung und eingeschränkter Kontrollbefugnisse zu viel Arbeitsbelastung.

Modellflug-Plattform mit Luft-Kamera

Günstige Quadcopter im Amateurbereich

Ende der 2000er-Jahre ermöglichten Fortschritte in der Elektronik die Herstellung von billigen, leichten Flugsteuerungen, Beschleunigungsaufnehmern (IMU), globalen Positionierungssystemen und Kameras. Dies führte dazu, dass die Quadcopter-Konfiguration bei kleinen unbemannten Flugzeugen immer beliebter wurde. Durch ihre geringe Größe und Wendigkeit können diese Quadcopter sowohl im Innen- als auch im Außenbereich geflogen werden.

Bei einer kleinen Größe sind Quadcopter aufgrund ihrer mechanischen Einfachheit billiger und langlebiger als herkömmliche Hubschrauber. Vorteilhaft sind auch die kleineren Klingen, da sie weniger kinetische Energie besitzen und dadurch weniger Schaden anrichten können. Für kleine Quadcopter macht dies die Fahrzeuge für eine enge Interaktion sicherer. Es ist auch möglich, Quadcopter mit Schutzvorrichtungen zu montieren, die die Rotoren umschließen und so das Beschädigungspotenzial weiter reduzieren. Mit zunehmender Größe entwickeln Festpropeller-Quadcopter jedoch Nachteile gegenüber herkömmlichen Hubschraubern. Eine größere Schaufelgröße vergrößert ihr Momentum. Dies bedeutet, dass Änderungen der Messergeschwindigkeit länger dauern, was sich negativ auf die Kontrolle auswirkt. Hubschrauber haben dieses Problem nicht, da eine Vergrößerung der Rotorscheibe die Blattverstellung nicht wesentlich beeinflusst.

Quadcopter-Flugzeuge werden aufgrund ihrer einfachen Konstruktion und Steuerung häufig als Amateurmodellflugzeuge eingesetzt.

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