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为何选择多旋翼?

在(zài)操控性方面,多(duō)旋翼的(de)操控是(shì)最简(jiǎn)单(dān)的。它不(bú)需要跑道便可以垂直起降,起飞后可(kě)在空中悬停。它的操控(kòng)原理简单,操控器四个遥感操(cāo)作(zuò)对应飞行器的前后(hòu)、左右、上下和偏航方(fāng)向的运动。在自(zì)动驾驶仪(yí)方面,多旋翼自驾仪控制方(fāng)法简单,控制(zhì)器参数调节也很简单(dān)。相对而言,学习固定翼和直升机的飞行不是简单的(de)事情。固定翼飞行(háng)场地要(yào)求开阔,而直升机飞行(háng)过程中会产(chǎn)生通(tōng)道(dào)间耦合,自驾仪(yí)控制器设(shè)计(jì)困难(nán),控制器调节也很困难。

在可靠性方(fāng)面,多旋(xuán)翼也(yě)是(shì)表现最(zuì)出色的。若仅(jǐn)考虑机械的可靠性,多旋翼(yì)没有活动部(bù)件,它的可靠(kào)性(xìng)基本上(shàng)取决于无刷电机的可靠性,因此可靠性较(jiào)高。相比较(jiào)而言,固(gù)定翼(yì)和直(zhí)升机(jī)有活动的机械连接部件,飞行过程(chéng)中(zhōng)会产生磨(mó)损,导致可靠(kào)性下降。而且(qiě)多旋翼能够悬(xuán)停,飞行范围受控,相对固定翼更安全。

在勤务性方面,多旋翼的勤(qín)务(wù)性是最高的。因其(qí)结构(gòu)简单,若电机、电(diàn)子调速器、电(diàn)池、桨和机架损坏,很容易(yì)替换。而固定翼和直升机零(líng)件比较多,安装也需要(yào)技(jì)巧,相对比较(jiào)麻烦。

在续(xù)航性能方(fāng)面,多旋翼的表现明显弱于其他两(liǎng)款,其能量转换(huàn)效率低下。

在承载性能方面(miàn),多旋(xuán)翼也是三(sān)者中最差的。

对(duì)于这三种(zhǒng)机型,操控性与(yǔ)飞机结构和飞行原理相关,是很难改(gǎi)变的(de)。在可靠性和勤务性方面(miàn),多旋翼始终具(jù)备优势。随着(zhe)电池能量密度的(de)不断提(tí)升、材料(liào)的轻型化和机载设备的(de)不断小型(xíng)化,多旋翼的优势将进一步凸显。因(yīn)此(cǐ),在大众市(shì)场,“刚性”体验最(zuì)终让人们选择了多旋翼。

然而,多旋翼也有自身(shēn)的发展瓶颈。它的运动和简单结构都(dōu)依赖(lài)于(yú)螺旋桨及时的速度改变,以调整力(lì)和力矩,该(gāi)方式不宜推广到更大尺寸的多旋翼。第一,桨叶尺寸越大,越(yuè)难迅速改变其速(sù)度。正(zhèng)是因为如(rú)此,直升机主要是靠改(gǎi)变桨距而不是速度来改变升力。第二(èr),在大载重下,桨的刚(gāng)性(xìng)需要进一步提高(gāo)。螺旋桨的上下振动会导致刚性大的(de)桨很容易折断,这与我们平时来回(huí)折铁(tiě)丝便(biàn)可(kě)将铁(tiě)丝折断(duàn)同理。因(yīn)此,桨叶(yè)的柔性是(shì)很重要的,它可以减(jiǎn)少桨叶来(lái)回旋转(zhuǎn)对桨叶根部(bù)的影响。正因为(wéi)如此,为了减少桨叶的疲(pí)劳,直升(shēng)机采用(yòng)了一个容许桨叶(yè)在旋(xuán)转过程(chéng)中(zhōng)上下(xià)运(yùn)动的铰(jiǎo)链。如果(guǒ)要提供大载(zǎi)重(chóng),多旋翼也需要增加活动部件或(huò)加入涵道和整流片。这相当于一个多旋(xuán)翼含有多个直升机结(jié)构。这样多旋(xuán)翼的可(kě)靠性和维(wéi)护性(xìng)就(jiù)会急(jí)剧下降,优势(shì)也就不(bú)那么明显了。当然,另一(yī)种增加多旋翼(yì)载重能力的可行方案便是增加桨叶数量,增至(zhì)18个或32个桨。但该方式会极大地降低(dī)可靠性、维护性(xìng)和续航性。

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