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無人機為什么最愛多旋翼?原來優點這么多

多旋翼|發布者 中國航拍網
2018-05-31

以目前常見的電動的固定翼、直升機和多旋翼為例比較:   1、在操控性方面,多旋翼的操控是最簡單的   它不需要跑道便可以垂直起降,起飛后可在空中懸停。它的操控原理簡單,操控器四個遙感操作對應飛行器的前后、左右、上下和偏航方向的運動。在自動駕駛儀方面,多旋翼自駕儀控制方法簡單,控制器參數調節也很簡單。相對而言,學習固定翼和直升機的飛行不是簡單的事情。固定翼飛行場地要求開闊,而直升機飛行過程中會產生通道間耦合,自駕儀控制器設計困難,控制器調節也很困難。

2、在可靠性方面,多旋翼也是表現最出色的,若僅考慮機械的可靠性,多旋翼沒有活動部件,它的可靠性基本上取決于無刷電機的可靠性,因此可靠性較高。相比較而言,固定翼和直升機有活動的機械連接部件,飛行過程中會產生磨損,導致可靠性下降。而且多旋翼能夠懸停,飛行范圍受控,相對固定翼更安全。

3、在勤務性方面,多旋翼的勤務性是最高的   因其結構簡單,若電機、電子調速器、電池、槳和機架損壞,很容易替換。而固定翼和直升機零件比較多,安裝也需要技巧,相對比較麻煩   但多旋翼也有其自身的不足,比如在承載性能方面,多旋翼弱于固定翼,并且它的運動和簡單結構都依賴于螺旋槳及時的速度改變,以調整力和力矩,該方式不宜推廣到更大尺寸的多旋翼。

第一,槳葉尺寸越大,越難迅速改變其速度,正是因為如此,直升機主要是靠改變槳距而不是速度來改變升力。   第二,在大載重下,槳的剛性需要進一步提高   螺旋槳的上下振動會導致剛性大的槳很容易折斷,這與我們平時來回折鐵絲便可將鐵絲折斷同理。因此,槳葉的柔性是很重要的,它可以減少槳葉來回旋轉對槳葉根部的影響。正因為如此,為了減少槳葉的疲勞,直升機采用了一個容許槳葉在旋轉過程中上下運動的鉸鏈。如果要提供大載重,多旋翼也需要增加活動部件或加入涵道和整流片。這相當于一個多旋翼含有多個直升機結構。這樣多旋翼的可靠性和維護性就會急劇下降,優勢也就不那么明顯了。當然,另一種增加多旋翼載重能力的可行方案便是增加槳葉數量,增至18個或32個槳。但該方式會極大地降低可靠性、維護性和續航性。種種原因使人們最終選擇了小型多旋翼。

在續航性能方面,多旋翼的表現也明顯弱于固定翼,其能量轉換效率低下,目前解決多旋翼的續航問題,主要有四種方式:①新型電池:比如最近風頭正熱的氫燃料電池,國內外已經有公司進行投入使用,2015年,來自加拿大蒙特利爾的EnergyOr技術有限公司采用燃料電池的四旋翼進行了2小時12分鐘續航飛行。此外,石墨烯、鋁空氣、納米點這三項電池技術將成為未來電池世界的三大奇兵。這些新興材料如果能運用到多旋翼上可以對續航能力有一個大大的提升   ②混合動力:這個大家了解較多,在此不贅述   ③地面供電:通過電纜將電能源源不斷輸送給多旋翼,目前多用在大型集會時候的安防無人機供電需要   ④無線充電:來自德國柏林的初創公司 SkySense在無人機戶外充電方面提供了一種解決方案,他們研發出一塊可以為無人機進行無線充電的平板。如果能夠縮短充電時間,那么無線充電技術將會極大地幫助多旋翼進行長途飛行   對于這三種機型,操控性與飛機結構和飛行原理相關,是很難改變的。在可靠性和勤務性方面,多旋翼始終具備優勢。隨著電池能量密度的不斷提升、材料的輕型化和機載設備的不斷小型化,多旋翼的優勢將進一步凸顯。因此,在大眾市場,“剛性”體驗最終讓人們選擇了多旋翼。

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