Top.Mail.Ru
проектная сессия команды НИОКР
Законы неба - секрет стабильности дрона
Проект поддержан грантом Министерства науки и высшего образования РФ на проведение молодежного научного фестиваля “Гравитация будущего” в 2026 году.
наука в технологиях
серия научных популяризационных интерактивов
Авиаконструктор
Специалист, который занимается проектированием, разработкой и модернизацией летательных аппаратов.
Он совмещает в себе знания в области аэродинамики, механики, электроники и многих других наук для создания безопасных, эффективных и инновационных воздушных транспортных средств. Авиаконструктор работает в команде с другими инженерами и специалистами, участвуя в полном цикле производства летательного аппарата – от первоначальной идеи до ввода его в эксплуатацию.
ГЕОЛОГ
Специалист, который изучает строение Земли, горные породы, минералы и процессы в земной коре. Он ищет полезные ископаемые, оценивает безопасность строительства, составляет геологические карты и анализирует природные риски.
Научное направление профессии
Транспортные системы: аэронавигация и эксплуатация авиационной техники
Научные законы, инструменты и методы
Закон Бернулли
Описывает связь между скоростью потока воздуха и давлением, объясняя, почему у крыла может возникать подъёмная сила
Закон сохранения массы
Уравнение неразрывности. Показывает, что при изменении площади потока меняется его скорость, что важно для понимания обтекания крыла.

Подъёмная сила
Сила, которая помогает планеру удерживаться в воздухе и является одной из главных величин, которые нужно «настроить» в модели.
Развиваемые компетенции
Знания, умения, навыки, или типы мышления, характерные для научной деятельности
  • Основные понятия аэродинамики
  • Умение анализировать информацию и выделять главное
  • Аналитическое, критическое и поисковое мышление
  • Умение применять основы аэродинамики к созданию формы и размера крыльев, общей конструкции планера
  • Умение работать с цифрами и фактами
    .
Как вы думаете, можно ли создать самолет, не зная законов аэродинамики?
Сейчас сложно представить воздушный транспорт без знаний о том, как воздух взаимодействует с крыльями и корпусом самолета. А ведь за этим стоит работа настоящих ученых и инженеров, которые изучают и используют законы природы, чтобы заставить самолет летать. Эти люди — ученые-авиастроители — разрабатывают конструкции с использованием аэродинамики.

Предлагаем вам стать командой аэрокосмического предприятия. Вместе вы сможете создать свой собственный планер и понять, как работают аэродинамические законы на практике. А затем - обязательно протестируете полет!
Для кого научный интерактив?
Этот научный интерактив создан специально для школьников 7-11 классов, интересующихся конструкторскими и аэродинамическими вопросами создания планеров.

Он подойдет тем, кто занимается моделированием летательных аппаратов и хочет понять, как изменить конструкцию планера для повышения дальности полета, стабильности или скорости. Если вы любите экспериментировать с формой крыльев, массой или материалами, и хотите научиться создавать более эффективные и устойчивые планеры, то этот научный интерактив для вас!

Здесь вы сможете применить научные знания на практике, собрав свой собственный планер и проверяя, как различные параметры влияют на его полет
Состав научной команды
Интерактив проводится в игровом формате, где участники имеют роли, как в команде НИОКР (научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы).
Придумывает и улучшает сам планер
Подробнее
Объясняет, как и почему изменения влияют на полет
Подробнее
Проверяет модель в действии
Подробнее
Подводит итоги и предлагает, что изменить
Подробнее
Для работы вам понадобится
  • Полётный контроллер
    Основной мозг дрона
  • Плата распределения питания
    PDB XT60 для дрона
  • Регуляторы скорости
    Лист размером не менее 60х60 см
  • Моторы
    Скачать файл можно по ссылке ниже
  • Приёмник
    Необходим для связи дрона с пультом
  • Адаптер XT-60
    необходим для подключение батареи
  • Четыре пропеллера
  • Провода
    необходимы для соединения регуляторов и контроллера
  • Пульт радиоуправления
    Необходим для управления квадрокоптером
  • Аккумуляторная батарея
    Питает всю конструкцию
Полезные материалы
Изучите и скачайте нужные для интерактива материалы по ссылкам ниже
План работы команды НИОКР
3 минуты
3 минуты
Вступление и знакомство
Кратко представиться, обозначить задачу, мотивировать. О чем научный интерактив?

Необходимы: проектор для презентации.
5 минут
5 минут
Мини-лекция: информация о команде НИОКР. Информация о ключевой профессии: кем работает авиаконструктор и основные задачи.
Роль авиаконструктора, этапы разработки квадрокоптера, кратко — подъемная сила, сопротивление, равновесие, центр масс. Другие участники команды и их роли.

Необходимы: проектор для показа лэндинга и сопутствующих материалов.
5 минут
5 минут
Демонстрация
Показ опытов(поведение квадрокоптера при изменении направления движения) + объяснение

Необходимы: квадрокоптер, пульт управление, аккумулторная батарея
2 минуты
2 минуты
Инструкция и раздача материалов
Показ модели квадрокоптера, список шагов по изготовлению, правила безопасности, распределение ролей (если команда) и рабочих мест

Необходимы: комплект материалов на каждого/на пару, столы с рабочими местами.
20 минут
20 минут
Изготовление планера
Сборка базовой модели по шаблону (по развертке, или из заранее нарезанных деталей); возможность добавлять закрылки, смещать грузик.

Необходимы: комплект материалов на каждого/на пару, столы с рабочими местами.
15 минут
15 минут
Экспериментальная сессия: проверка аэродинамических законов
Серия коротких испытаний квадрокоптера: полет вправо, вперед, влево, назад, вверх, вниз. Подъём квадрокоптера с небольшим грузиком. Взаимосвязь порядка подключения двигателей, пропеллеров квадрокоптера с его корректным движением
5 минут
5 минут
Анализ результатов и обсуждение
Сравнение измерений, объяснение наблюдений через законы аэродинамики (подъёмная сила, момент, центр давления), обсуждение роли авиаконструктора в оптимизации.

Необходимо: флипчарт/маркеры для записи выводов.
5 минут
5 минут
Итоговая рефлексия и связь с профессией
Вопросы-ответы, какие навыки нужны авиаконструктору (математика, физика, CAD, испытания), где можно учиться, краткие рекомендации.
Этапы работы по изготовлению планера
Этап 1. Краткое название этапа
Начнём сборку с того что припаяем адаптер питания XT-60 к плате распределения питания BeeRotor BF3. Красный провод необходимо припаять к площадке BAT+ а чёрный к BAT-.
Ссылка
Этап 2. Краткое название этапа
Установим на корпус столбцы для крепления платы распределния питания
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Теперь прикрутим к раме плату распределения питания и двигатели, как показано на рисунке
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Далее припаяем к площадкам + и – esc регуляторы по очереди
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Затем припаяем двигатели к регуляторам. Провода можно паять в любой очередности.
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Затем с помощью шлейфа соединим плату распределения питания с полётным контроллером
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Установим полётный контроллер поверх пластиковых столбиков
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Установим приёмник как показано на рисунке
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Установим камеру как показано на рисунке. Камеру можно установить на термоклей
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Далее шлейф подключается к полётному контроллеру и видеопередатчику как показано на рисунке
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Далее произведём подключение дрона к пульту и его прошивку
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Для этого возьмём пульт FS – 1i и зажмём кнопку Bind
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Затем установим Bind Key в приёмник в шину B, как показано на рисунке
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Затем произведём установку крышки, предварительно прилепив к ней липучки для крепления аккумуляторной батареи. Приёмник можно закрепить с помощью специальных пластиковых хомутов на крышке
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Далее произведём подключение аккумуляторной батареи к дрону.
На экране пульта появится Bind OK
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Затем проверим настройки каналов на пульте. Зажмём кнопку “ОК” на пульте и зайдём во вкладку “System”. Затем с помощью кнопки “DOWN” пролистаем вниз до раздела “RX Setup” и выберем “PPM Output”. В данном разделе проверим чтобы было написано “On”. Если же стоит “Off” то с помощью кнопки “UP” поменять на “On”. Далее с помощью кнопки “CANCEL” сохраним настройки.
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Затем проверим чтобы протокол i-BUS был назначен на первый канал. Для этого в меню “RX Setup” прокликаем до “ i-BUS Setup” и убедимся, что под Channel стоит Ch1, в ином случае меняем с помощью кнопки “DOWN”.
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Затем проверим чтобы протокол i-BUS был назначен на первый канал. Для этого в меню “RX Setup” прокликаем до “ i-BUS Setup” и убедимся, что под Channel стоит Ch1, в ином случае меняем с помощью кнопки “DOWN”.
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Далее выйдем в самое начало меню и выберем вкладку “Functions setup”. В ней выберем “Aux.Channels”. В данной вкладке проверим чтобы пятый канал был настроен на стик SwA, Шестой канал должен быть настроен на стик SwC. С помощью кнопки “CANCEL” сохраним настройки.
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Предпоследним этапом будет подключение FPV-очков к квадрокоптеру
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Для того чтобы подключить очки к дрону необходимо включить их на кнопку включения. Затем необходимо переключать каналы с помощью CH+ пока не установится вид с камеры
Ссылка
Этап 3. Краткое название этапа
Проведём ряд экспериментов, чтоббы проверить физические законы, лежащие в основе полёта квадрокоптера.
1.Закон Бернулли
Что понадобится: воздушный шарик (надутый, но без гелия) или легкий лист бумаги формата А4, ровная площадка.
Как выполнять:
  1. Положите шарик или лист бумаги на пол.
2. Взлетите на коптере и зависните в стороне на высоте около 1,5 метров.
3.Медленно подлетайте к объекту так, чтобы дрон оказался прямо над ним, и начните плавно снижаться (до высоты 50–70 см).
Ссылка
Этап 3. Третий закон Ньютона
Сила сопротивления воздуха напрямую зависит от площади фронтальной поверхности объекта. Этот тест наглядно показывает, как форма дрона влияет на его обтекаемость.
Что понадобится: квадрокоптер, лист плотного картона (размером примерно 20 × 20 см), скотч, безветренная погода на улице или большой спортивный зал.
Как выполнять:
Выберите в качестве тестовой дистанции прямую линию длиной 20–30 метров.
Разгоните чистый дрон по этой прямой до максимальной скорости и запишите видео полета со стороны (или запомните угол наклона по FPV-камере).
Закрепите картонный лист вертикально на корпусе дрона (как парус, лицом по направлению движения).
Повторите полет на той же дистанции с максимальным газом.
Что вы увидите: дрон с «парусом» будет лететь значительно медленнее, а его корпус наклонится вперед гораздо сильнее, чем в первом полете.
Физика процесса: из-за картонного листа аэродинамическое сопротивление резко возросло. Чтобы преодолеть его и удержать скорость, по третьему закону Ньютона дрону приходится сильнее наклонять вектор тяги вперед.


Ссылка
Этап 3. Аэродинамическое сопротивление
Сила сопротивления воздуха напрямую зависит от площади фронтальной поверхности объекта. Этот тест наглядно показывает, как форма дрона влияет на его обтекаемость.
Что понадобится: квадрокоптер, лист плотного картона (размером примерно 20 × 20 см), скотч, безветренная погода на улице или большой спортивный зал.
Как выполнять:
Выберите в качестве тестовой дистанции прямую линию длиной 20–30 метров.
Разгоните чистый дрон по этой прямой до максимальной скорости и запишите видео полета со стороны (или запомните угол наклона по FPV-камере).
Закрепите картонный лист вертикально на корпусе дрона (как парус, лицом по направлению движения).
Повторите полет на той же дистанции с максимальным газом.
Что вы увидите: дрон с «парусом» будет лететь значительно медленнее, а его корпус наклонится вперед гораздо сильнее, чем в первом полете.
Физика процесса: из-за картонного листа аэродинамическое сопротивление резко возросло. Чтобы преодолеть его и удержать скорость, по третьему закону Ньютона дрону приходится сильнее наклонять вектор тяги вперед.


Ссылка
ФИНАЛ
Ваш квадрокоптер готов!
Поздравляем! Желаем дальнейших успехов в других наших интерактивах.
Вопросы для обсуждения
Ниже приведены примерные вопросы для рефлексии, которые помогут связать научную тему с технологией, практическими навыками и самореализацией
Разработчики
  • Мотовилов Марк
    Педагог дполнительного образования
  • Алина Цвигун
    Методист
  • Люмила Ларина
    Научный координатор