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为何选择多旋翼?

在(zài)操控性方(fāng)面(miàn),多旋翼的操控是最(zuì)简(jiǎn)单的。它(tā)不需要跑道便可(kě)以(yǐ)垂直起降,起飞后可在空中(zhōng)悬(xuán)停。它(tā)的操控原理简单,操控器四个遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下和偏航(háng)方向的运动。在自(zì)动驾驶仪方面,多旋(xuán)翼自驾仪控制方法简单,控制器参数调节也很简单。相对而言,学习(xí)固定翼和直升(shēng)机的(de)飞行不(bú)是简(jiǎn)单的事情。固定翼飞行场地要求开阔,而(ér)直升(shēng)机飞行过程中会产生通道间耦合(hé),自驾(jià)仪控制器设计困(kùn)难(nán),控制器(qì)调节也(yě)很困难。

在可靠性方面,多旋翼也是(shì)表现最出(chū)色的(de)。若仅考虑机械的可靠性(xìng),多(duō)旋(xuán)翼没有活(huó)动部件(jiàn),它的可靠性(xìng)基本上取决于无(wú)刷电机的可靠性(xìng),因此(cǐ)可(kě)靠性较高(gāo)。相比(bǐ)较而言,固定翼和直升(shēng)机有活(huó)动的(de)机械(xiè)连接部(bù)件,飞行过程中会产生磨损,导致(zhì)可靠性下降。而且多旋翼能够悬(xuán)停,飞行范围受控,相对(duì)固定(dìng)翼更(gèng)安全。

在(zài)勤务性方面,多旋翼的勤务性是最高的。因其(qí)结构简单,若电机、电子调速器(qì)、电池、桨(jiǎng)和机架(jià)损坏,很(hěn)容易替换(huàn)。而(ér)固定翼和直升机零(líng)件比较多(duō),安装也(yě)需要技(jì)巧,相对比较麻烦。

在续航性能方面,多旋翼的表现明显弱于其他两(liǎng)款,其能(néng)量转(zhuǎn)换(huàn)效率低下(xià)。

在承载性能方面,多旋(xuán)翼也是三者中最差的。

对于这三种机型(xíng),操(cāo)控性与(yǔ)飞(fēi)机结构(gòu)和飞行原理相关,是很难改变的。在可靠性(xìng)和勤务性方面,多旋(xuán)翼始终具备优势。随着电池能量密度的不断提升、材料的轻型化和机载设备(bèi)的不断小(xiǎo)型化,多旋(xuán)翼的优(yōu)势将进一步凸显。因此(cǐ),在大众市场(chǎng),“刚性(xìng)”体(tǐ)验最(zuì)终让人们选(xuǎn)择了(le)多(duō)旋翼。

然而,多旋翼也有自身的发展瓶颈。它的运动(dòng)和简单(dān)结构都依赖(lài)于(yú)螺旋桨及(jí)时的速度(dù)改变,以调整力和力矩,该(gāi)方(fāng)式不宜推广(guǎng)到更大尺寸(cùn)的多旋翼。第一,桨叶尺寸越大,越难迅速改(gǎi)变(biàn)其速(sù)度。正是因为如此,直升机主(zhǔ)要是靠改变(biàn)桨(jiǎng)距而(ér)不是速度(dù)来改变升力。第二(èr),在大载(zǎi)重下(xià),桨的刚性需要进(jìn)一步提高。螺旋桨的上下振动(dòng)会导致刚性大的桨很容易折断,这与我(wǒ)们平时来回折铁丝(sī)便可将铁丝折断(duàn)同理。因此,桨叶的柔性是很重要的,它可(kě)以减少桨叶(yè)来回旋转对桨叶根(gēn)部的影响(xiǎng)。正因为如此,为了(le)减(jiǎn)少桨叶的疲(pí)劳(láo),直升(shēng)机(jī)采用(yòng)了一(yī)个容(róng)许桨叶在旋转(zhuǎn)过(guò)程(chéng)中上(shàng)下运动的铰链。如果要提供(gòng)大载重,多旋(xuán)翼(yì)也需要(yào)增加活动部件或(huò)加入(rù)涵道和整流片。这(zhè)相当于(yú)一个多旋(xuán)翼含有(yǒu)多(duō)个直升机(jī)结(jié)构(gòu)。这样多旋翼的可靠性和维(wéi)护性就会(huì)急剧下降,优(yōu)势(shì)也就不(bú)那么明显了。当然(rán),另一种增加多旋翼载重(chóng)能力(lì)的(de)可行方案便是增加桨叶数量,增至18个或32个桨。但该(gāi)方式会极大地降(jiàng)低可靠性、维护性和续航性。

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