Kvadrootor

Kvadrootor või kvadrokopter või nelikopter on nelja tiivikuga helikopter. Erinevalt tavalistest kopteritest kasutatakse nende puhul harilikult sümmeetrilisi tiivikuid. Sõiduki juhtimiseks muudetakse ühe või enama tiiviku suunda ja/või pöörlemiskiirust, mis omakorda muudab jõumomenti ja tõstejõu omadusi.

De Bothezat' kvadrootor, 1923

Lennuajaloo algusaastatel peeti kvadrootoreid lahenduseks mitmetele vertikaallennu puhul esile kerkivatele probleemidele; jõumomendist tekkivad juhtimisprobleemid (ning tõstejõudu mittetekitava tüürpropelleri tõhususe küsimused) on võimalik kõrvaldada oluliselt lühemate labadega konstruktsiooniga, mille puhul tiivikud vastassuundades pöörlevad. Seda on ka lihtsam ehitada. 1920.–1930. aastatel loodi mitmeid mehitatud lennuks sobilikke seadmeid. Nende seas olid esimesed edukad vertikaalseks õhkutõusuks ja maandumiseks sobivad lennumasinad. Paraku oli esimeste prototüüpide tõhusus väike ning hilisemad prototüübid nõudsid piloodilt märkimisväärselt stabiliseerimisponnistust ja olid alajuhitavad.

Kvadrootoritel põhinevad lahendused on viimasel ajal seoses mehitamata õhusõidukitega seotud arendustegevusega populariseerunud. Neid sõidukeid stabiliseerivad elektroonilised juhtsüsteemid ja andurid. Tänu oma väiksusele ja heale juhitavusele saab neid kasutada nii ruumides kui ka neist väljaspool.

Kvadrokopteritel on sama suurusega helikopterite ees mitmed eelised. Esiteks ei vaja nad tiiviku laba nurga reguleerimise mehhanisme, mis lihtsustab sõiduki ehitamist ja hooldust. Teiseks võimaldab nelja tiiviku kasutamine tiivikute väiksemaid diameetreid, mistõttu on nende kineetiline energia lennu ajal madalam. See vähendab võimaliku kokkupõrke puhul tekkivat kahju. Väikesed mehitamata õhusõidukid on seetõttu lähidistantsidel keskkonnale ja iseendale mõnevõrra ohutumad. Mõnikord on tiivikutel kokkupõrgetel tekkivate kahjustuste vältimiseks ka kaitseraamid.

Ehitamis- ja juhtimismugavuse tõttu kasutatakse kvadrootoreid tihti mudellennuamatööride hobiprojektides.

Manööverdamine

Kvadrootori puhul tiivikute pöörlemisest tekkivate jõumomentide skeem. Tiivikud 1 ja 3 pöörlevad ühes suunas ning 2 ja 4 teises suunas, mis stabiliseerib jõumomendi.

Rootor tekitab oma pöörlemisteljel nii tõstejõudu kui ka jõumomendi ja lennuvahendi liikumise suunale vastupidise õhutakistuse. Kui kõik rootorid pöörlevad sama nurkkiirusega ning rootorid üks ja kolm päripäeva ning rootorid kaks ja neli vastupäeva, on aerodünaamiline pööret tekitav jõumoment tasakaalustatud ja võrdne nulliga, mis tähendab, et eraldi stabiliseeriva rootori jaoks vajadus puudub. Lennuvahendi pööramiseks on võimalik jõumomendid tasakaalust välja viia, muutes vastassuundades pöörlevate tiivikute pöörlemiskiirust.

Kallutusnurkade muutmine on võimalik pööret põhjustamata. Samas suunas pöörlevate tiivikute paar juhib üht telge ja nende omavaheline kiiruste kasvatamine ja kahandamine säilitab jõumomentide tasakaalu samaaegset pööret põhjustamata. Nii on võimalik püsivat kaldenurka hoides lennuvahendit kiirendada.