През последните години марки като DJI изведоха дроновете в масовата употреба. Ако се вгледате внимателно, ще забележите, че повечето от тях имат четири перки, докато хеликоптерите обикновено имат по-малко, въпреки че целта им е по същество една и съща. Броят и размерът на перките варират, защото обикновеният квадрокоптер и хеликоптерът са проектирани с напълно различни цели. Квадрокоптерите се използват от професионалисти за заснемане на видео, а в сферата на услугите – за доставка на малки пратки, медицинско оборудване и селскостопански задачи. Обобщено казано, дроновете могат да се движат по всички оси и да преминават през тесни пространства с лекота, без да е необходимо много техническо познание.
Хеликоптерите са съвсем различна категория. За да превозват пътници или да носят тежки товари, те се нуждаят от голяма перкова система, която да създава достатъчно вертикална подемна сила и да позволява движение напред с много по-висока скорост от тази на средностатистически квадрокоптер. За да се постигне това, е необходим ротор с много по-големи лопатки, което на практика изключва възможността за монтиране на повече ротори върху корпуса.
Хеликоптерите с един ротор са най-разпространеният вариант. Съществуват обаче и ниши конфигурации с различни инженерни решения. Boeing CH-47 Chinook например е тандемен хеликоптер с два ротора, Kamov Ka-27 използва коаксиален дизайн с два ротора на една вертикална ос, а хеликоптери с накланящи се ротори като Bell Boeing V-22 Osprey прилагат радикално различен подход с въртящ се роторен модул.
Както споменахме, дроновете са предназначени за съвсем различен тип работа спрямо хеликоптерите. За разлика от тях, дроновете излитат и се движат чрез набор от идентични ротори. При излитане перките се въртят, докато създадат достатъчна подемна сила, за да преодолеят гравитацията. Допълнителното ускорение води до издигане на дрона. За движение напред се променя скоростта на отделните перки, което кара дрона да се наклони на една страна. Страната, която остава по-високо, определя посоката на движение. „В резултат квадрокоптерът се движи в посоката на страната, където се създава по-малка подемна сила“, обяснява NASA. Координираната работа между ротори в двойка позволява и завъртане – за разлика от военните дронове.
Инженерното решение тук включва въртене на роторите по двойки – едни по часовниковата стрелка, други обратно – с цел балансиране на въртящия момент. Освен това, перките в различните роторни двойки са проектирани така, че независимо от посоката на въртене да създават възходяща сила. Именно тази конструкция осигурява на квадрокоптерите висока прецизност и пъргавина на движение, както и стабилност във въздуха.
Все пак и те не са лишени от недостатъци. „Квадрокоптерите са неефективни заради многобройните перки и вихровите потоци на върховете им, както и заради ограничените им размери“, отбелязва Дзянпин Уанг, основател на Ziyan UAV. Той допълва, че квадрокоптерите не могат да се сравняват по аеродинамична ефективност с хеликоптерите с един ротор.
Когато говорим за хеликоптери, трябва да се има предвид, че те са големи и тежки. Поради това се нуждаят от много по-силна вертикална подемна сила за излитане, което се постига с големи ротори. Но заради ограниченията във формата и размерите, най-доброто решение е използването на един ротор. При хеликоптерите, когато се говори за „перки“, се има предвид лопатки – обикновено един голям ротор отгоре и малък вертикален отзад за компенсиране на въртящия момент.
Големите лопатки са от ключово значение, защото ускоряват по-голям обем въздух, за да се създаде подемна сила, и го правят при по-ниска скорост на въздушната струя. Сега да обърнем внимание на броя лопатки. Повечето хеликоптери с един основен ротор имат три лопатки, въпреки че броят може да варира между две и пет. Дори при тандемни или коаксиални конструкции, най-често се използват три лопатки.
Този брой не е случаен. Според Anthelion Helicopters, това е „резултат от внимателен баланс между различни инженерни съображения – разпределение на подемната сила, ефективност, маневреност, тегло и разходи“. Повече лопатки имат и своите предимства – по-добра ефективност, по-малко съпротивление, по-добър въздушен поток и намалени вибрации. Но с тях идват и недостатъци – по-висока консумация на енергия, усложнена система, по-високи разходи и намалена маневреност. Три перки предлагат най-добрия баланс, докато при дроновете четири ротора в двойки осигуряват нужната стабилност.
