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四軸,及其四軸以上航拍器起飛工作原理

多旋翼飛行器普及知識

決定多旋翼飛行器旋翼個數的,就是飛行器穩定性、幾何尺寸和單發動力性能三者的平衡。

先說穩定性的影響。基本上,我們可以認為多旋翼飛行器的穩定性裏,八旋翼>六旋翼>四旋翼。原因當然好解釋,對於壹個運動特性確定的飛行器來說,自然是能參與控制的量越多,越容易得到好的控制效果。四旋翼飛行器尚且是壹個欠驅動系統。六旋翼飛行器的時候就已經是壹個完全驅動系統了。復雜了是壹回事,但是如果能獲得比較好的效果,也是值得的。另外壹個不容易註意到的好處是,旋翼數量較多的時候飛行器對於動力系統失效的容忍程度也會上升。畢竟多發飛行器壹臺發動機突然失效不是很罕見的情況。模型級別的飛行器,射槳也是常有的事。在這種情況下,八旋翼和六旋翼都可以承受雙發/單發失效的狀況,並且飛行器仍然可控。而如果是四旋翼飛行器的話,只要單發失效,除非旋翼上有周期變距,否則唯壹的選擇就有摔機了。

但旋翼的數量增加以後,會對飛行器的幾何尺寸帶來負面影響。因為旋翼數多了,自然每個旋翼之間的距離也會縮減。四軸飛行器每隔90度放置壹個旋翼,六軸飛行器每隔60度放置壹個旋翼,八軸飛行器每隔45度放置壹個旋翼。假設相同拉力時幾個旋翼的槳盤總面積相同,很容易得出幾種結構形式需要的旋翼直徑。

同樣,多旋翼的旋翼位置在設計時也不能相互幹涉。因此也很容易得出幾種結構形式中旋翼中心距離飛行器幾何中心距離。

很容易看出來,相比較旋翼直徑的縮小,旋翼中心與飛行器幾何中心的距離增加得更快。因此很不幸的,旋翼的數量越多,飛行器的尺寸也就會做得越大。而且,旋翼越多,多旋翼飛行器的折疊收納就越是問題。六旋翼尚且可以折疊,八旋翼就壹點辦法也沒有。即使是簡單的拆掉旋翼支臂,旋翼數越多在現場組裝需要花的時間也就越多。而且,由於多旋翼飛行器有旋翼安裝順序的要求。要安裝的旋翼越多就意味著潛藏的出錯可能越高。也因此,諸如軍隊等地方實際使用的多旋翼飛行器,幾乎無例外都是四旋翼的形式。但如果妳可以使用的動力組合單發動力性能有限,使用四軸的構型根本無法把設計起飛重量飛起來的話,就要增加旋翼個數。

說到這裏,可能會有人說:不是有那種上下疊層的多旋翼飛行器麽?就是在壹個支臂上同時放置壹組***軸反槳的動力組,這樣的話不就可以做到旋翼個數增加,卻不增加飛行器尺寸的效果麽?但有個重要的缺點是,***軸反槳的那上下壹對旋翼的氣流會相互幹擾,從而影響這壹對動力組合的效率。簡單地說,就會導致這壹對旋翼的拉力不是1+1 = 2,而是1+1 < 2的糟糕結果。至於具體會損失多少,大約是20%的樣子。因此這麽算下來的話,其實這種構型能獲得的提升很有限,還增加了結構的復雜程度。所以除非對飛行器尺寸有很嚴格的要求,壹般很少會采用這樣的設計方式。這個點子看起來不錯。但有個重要的缺點是,***軸反槳的那上下壹對旋翼的氣流會相互幹擾,從而影響這壹對動力組合的效率。簡單地說,就會導致這壹對旋翼的拉力不是1+1 = 2,而是1+1 < 2的糟糕結果。至於具體會損失多少,大約是20%的樣子。因此這麽算下來的話,其實這種構型能獲得的提升很有限,還增加了結構的復雜程度。所以除非對飛行器尺寸有很嚴格的要求,壹般很少會采用這樣的設計方式。 (勁鷹無人機)

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