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无人机旋翼个数决定了什么?四、六、八旋翼有什么区别?

2020-12-10 09:54:11 meng

“人工智能”无疑在近几年越来越得到各界人士的关注,不得不承认,无人机的出现的确得到了广泛的应用,而且目前不但在优化,也在细化,更在智能化。森林防火、电力巡线、航拍航测、影视拍摄、房地产规划、农业飞防喷洒、环保、现场救援、交通疏导、输送快递等等。这个市场带来了给年轻人创业的机会,所以各大关于无人机的社群、论坛、新闻、微信公众号等也都火热的讨论着,对于无人机有四旋翼、六旋翼、八旋翼的机型,你蒙圈了么?

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就是飞行器稳定性、几何尺寸和单发动力性能三者的平衡。

基本上,我们可以认为多旋翼飞行器的稳定性里,八旋翼、六旋翼、四旋翼。原因当然好解释,对于一个运动特性确定的飞行器来说,自然是能参与控制的量越多,越容易得到好的控制效果。四旋翼飞行器尚且是一个欠驱动系统。六旋翼飞行器的时候就已经是一个完全驱动系统了。复杂了是一回事,但是如果能获得比较好的效果,也是值得的。另外一个不容易注意到的好处是,旋翼数量较多的时候飞行器对于动力系统失效的容忍程度也会上升。毕竟多发飞行器一台发动机突然失效不是很罕见的情况。模型级别的飞行器,射桨也是常有的事。在这种情况下,八旋翼和六旋翼都可以承受双发/单发失效的状况,并且飞行器仍然可控。而如果是四旋翼飞行器的话,只要单发失效,除非旋翼上有周期变距,否则唯一的选择就有摔机了。

旋翼的数量增加以后,会对飞行器的几何尺寸带来负面影响。因为旋翼数多了,自然每个旋翼之间的距离也会缩减。四轴飞行器每隔90度放置一个旋翼,六轴飞行器每隔60度放置一个旋翼,八轴飞行器每隔45度放置一个旋翼。假设相同拉力时几个旋翼的桨盘总面积相同(这个并不准确,但可以作为大概的参考),很容易得出几种结构形式需要的旋翼直径。

同样,多旋翼的旋翼位置在设计时也不能相互干涉。因此也很容易得出几种结构形式中旋翼中心距离飞行器几何中心距离。

很容易看出来,相比较旋翼直径的缩小,旋翼中心与飞行器几何中心的距离增加得更快。因此很不幸的,旋翼的数量越多,飞行器的尺寸也就会做得越大。

可能会有人说:不是有那种上下叠层的多旋翼飞行器么?就是在一个支臂上同时放置一组共轴反桨的动力组,这样的话不就可以做到旋翼个数增加,却不增加飞行器尺寸的效果么?这个点子看起来不错。但有个重要的缺点是,共轴反桨的那上下一对旋翼的气流会相互干扰,从而影响这一对动力组合的效率。简单地说,就会导致这一对旋翼的拉力不是1+1 = 2,而是1+1 2的糟糕结果。至于具体会损失多少,大约是20%的样子。因此这么算下来的话,其实这种构型能获得的提升很有限,还增加了结构的复杂程度。

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