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为何选择多旋翼?

在(zài)操控性方面,多旋翼(yì)的(de)操控是(shì)最简单的(de)。它不(bú)需要跑道便可以(yǐ)垂直起降,起飞后可在空(kōng)中悬停(tíng)。它的(de)操控原理简单,操控(kòng)器(qì)四个遥感操作对应飞行器的前后、左(zuǒ)右、上下(xià)和偏航方向(xiàng)的运动。在自动驾驶仪方面,多旋(xuán)翼自驾仪(yí)控制方法简单,控制器参数调(diào)节(jiē)也(yě)很简单。相对而言,学习固定(dìng)翼和直升机的飞行不(bú)是简单(dān)的(de)事情。固(gù)定翼飞(fēi)行(háng)场地要(yào)求开阔,而直升机飞行过程(chéng)中(zhōng)会产生通道(dào)间耦合,自驾仪(yí)控制器设计困难,控制(zhì)器调节也(yě)很困难。

在(zài)可靠性方(fāng)面,多旋(xuán)翼也(yě)是表现最出色的。若仅(jǐn)考虑机械的可靠性,多旋翼没有活(huó)动部件,它(tā)的可(kě)靠性基本上取决于无刷电机的可靠性,因此可靠性较(jiào)高。相比较而言,固定翼和(hé)直(zhí)升机(jī)有活动的机械连接部件(jiàn),飞行过程中会产生磨损,导(dǎo)致(zhì)可靠性下降。而且(qiě)多旋翼能(néng)够悬停,飞行范围(wéi)受控,相对固定(dìng)翼更安全。

在勤务性方(fāng)面,多(duō)旋(xuán)翼的勤务性是最高的。因(yīn)其(qí)结(jié)构简单,若电机、电子(zǐ)调速(sù)器、电池、桨和机架损坏,很容易替换。而固定翼和直升(shēng)机零件比较多,安装也需要技巧,相对比较麻烦。

在(zài)续(xù)航(háng)性能(néng)方面,多旋翼的表(biǎo)现明显弱于其他两款,其能量转换效率低下。

在(zài)承载性能方面,多旋翼也(yě)是三者中最差的。

对于这三种机型,操(cāo)控性与飞机结(jié)构和飞行原理相(xiàng)关,是很难改变的。在(zài)可(kě)靠性和勤务(wù)性方面(miàn),多旋翼(yì)始终具备优势(shì)。随着电池能量(liàng)密(mì)度的不(bú)断提升、材料的轻型化(huà)和机载设备的不断小型化,多旋翼(yì)的优势(shì)将进一步(bù)凸显。因此(cǐ),在大众市场,“刚性(xìng)”体验最终(zhōng)让人(rén)们选择(zé)了多旋翼。

然而,多旋翼也有自(zì)身的发展瓶(píng)颈(jǐng)。它(tā)的(de)运动(dòng)和简单结(jié)构都依赖于(yú)螺旋桨及时的速(sù)度改(gǎi)变,以调整力(lì)和力矩,该方式不宜推广到更大尺寸的(de)多旋(xuán)翼(yì)。第一,桨叶尺寸越大,越(yuè)难迅速改变其速度。正是因为如此,直升机主要是靠(kào)改(gǎi)变桨距而(ér)不是速度来改(gǎi)变升力(lì)。第二,在大载(zǎi)重下,桨的刚(gāng)性(xìng)需(xū)要进一步提高(gāo)。螺旋桨(jiǎng)的上下振动会导致刚性(xìng)大(dà)的桨很容易折断,这(zhè)与我们平时(shí)来回折铁丝便可将铁丝折断同理。因此,桨叶的柔性是很(hěn)重要的,它可以(yǐ)减少桨叶来回旋转对(duì)桨叶(yè)根部的影响。正(zhèng)因(yīn)为如此,为(wéi)了减少桨叶的疲(pí)劳,直升机采用了一个容许桨叶在旋转过程中上下运动(dòng)的铰链。如(rú)果要(yào)提供(gòng)大载重(chóng),多旋翼也需要增加活动(dòng)部件或加入涵(hán)道(dào)和整(zhěng)流(liú)片。这相当于一个多(duō)旋翼含有多个(gè)直升机结构。这样多旋翼的可(kě)靠性(xìng)和(hé)维护性就会急剧下降(jiàng),优势也就不那么明显了。当然,另(lìng)一(yī)种增加(jiā)多旋翼载重(chóng)能力(lì)的可(kě)行方案便是增(zēng)加桨叶数量,增至18个或(huò)32个桨。但(dàn)该方(fāng)式(shì)会极大地降低可靠性、维(wéi)护(hù)性和续(xù)航性。

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