無人機(jī)為什么最愛多旋翼?原來優(yōu)點(diǎn)這么多
以目前常見的電動的固定翼、直升機(jī)和多旋翼為例比較: 1、在操控性方面,多旋翼的操控是最簡單的 它不需要跑道便可以垂直起降,起飛后可在空中懸停。它的操控原理簡單,操控器四個遙感操作對應(yīng)飛行器的前后、左右、上下和偏航方向的運(yùn)動。在自動駕駛儀方面,多旋翼自駕儀控制方法簡單,控制器參數(shù)調(diào)節(jié)也很簡單。相對而言,學(xué)習(xí)固定翼和直升機(jī)的飛行不是簡單的事情。固定翼飛行場地要求開闊,而直升機(jī)飛行過程中會產(chǎn)生通道間耦合,自駕儀控制器設(shè)計困難,控制器調(diào)節(jié)也很困難。

2、在可靠性方面,多旋翼也是表現(xiàn)最出色的,若僅考慮機(jī)械的可靠性,多旋翼沒有活動部件,它的可靠性基本上取決于無刷電機(jī)的可靠性,因此可靠性較高。相比較而言,固定翼和直升機(jī)有活動的機(jī)械連接部件,飛行過程中會產(chǎn)生磨損,導(dǎo)致可靠性下降。而且多旋翼能夠懸停,飛行范圍受控,相對固定翼更安全。

3、在勤務(wù)性方面,多旋翼的勤務(wù)性是最高的 因其結(jié)構(gòu)簡單,若電機(jī)、電子調(diào)速器、電池、槳和機(jī)架損壞,很容易替換。而固定翼和直升機(jī)零件比較多,安裝也需要技巧,相對比較麻煩 但多旋翼也有其自身的不足,比如在承載性能方面,多旋翼弱于固定翼,并且它的運(yùn)動和簡單結(jié)構(gòu)都依賴于螺旋槳及時的速度改變,以調(diào)整力和力矩,該方式不宜推廣到更大尺寸的多旋翼。

第一,槳葉尺寸越大,越難迅速改變其速度,正是因?yàn)槿绱耍鄙龣C(jī)主要是靠改變槳距而不是速度來改變升力。 第二,在大載重下,槳的剛性需要進(jìn)一步提高 螺旋槳的上下振動會導(dǎo)致剛性大的槳很容易折斷,這與我們平時來回折鐵絲便可將鐵絲折斷同理。因此,槳葉的柔性是很重要的,它可以減少槳葉來回旋轉(zhuǎn)對槳葉根部的影響。正因?yàn)槿绱耍瑸榱藴p少槳葉的疲勞,直升機(jī)采用了一個容許槳葉在旋轉(zhuǎn)過程中上下運(yùn)動的鉸鏈。如果要提供大載重,多旋翼也需要增加活動部件或加入涵道和整流片。這相當(dāng)于一個多旋翼含有多個直升機(jī)結(jié)構(gòu)。這樣多旋翼的可靠性和維護(hù)性就會急劇下降,優(yōu)勢也就不那么明顯了。當(dāng)然,另一種增加多旋翼載重能力的可行方案便是增加槳葉數(shù)量,增至18個或32個槳。但該方式會極大地降低可靠性、維護(hù)性和續(xù)航性。種種原因使人們最終選擇了小型多旋翼。
在續(xù)航性能方面,多旋翼的表現(xiàn)也明顯弱于固定翼,其能量轉(zhuǎn)換效率低下,目前解決多旋翼的續(xù)航問題,主要有四種方式:①新型電池:比如最近風(fēng)頭正熱的氫燃料電池,國內(nèi)外已經(jīng)有公司進(jìn)行投入使用,2015年,來自加拿大蒙特利爾的EnergyOr技術(shù)有限公司采用燃料電池的四旋翼進(jìn)行了2小時12分鐘續(xù)航飛行。此外,石墨烯、鋁空氣、納米點(diǎn)這三項(xiàng)電池技術(shù)將成為未來電池世界的三大奇兵。這些新興材料如果能運(yùn)用到多旋翼上可以對續(xù)航能力有一個大大的提升 ②混合動力:這個大家了解較多,在此不贅述 ③地面供電:通過電纜將電能源源不斷輸送給多旋翼,目前多用在大型集會時候的安防無人機(jī)供電需要 ④無線充電:來自德國柏林的初創(chuàng)公司 SkySense在無人機(jī)戶外充電方面提供了一種解決方案,他們研發(fā)出一塊可以為無人機(jī)進(jìn)行無線充電的平板。如果能夠縮短充電時間,那么無線充電技術(shù)將會極大地幫助多旋翼進(jìn)行長途飛行 對于這三種機(jī)型,操控性與飛機(jī)結(jié)構(gòu)和飛行原理相關(guān),是很難改變的。在可靠性和勤務(wù)性方面,多旋翼始終具備優(yōu)勢。隨著電池能量密度的不斷提升、材料的輕型化和機(jī)載設(shè)備的不斷小型化,多旋翼的優(yōu)勢將進(jìn)一步凸顯。因此,在大眾市場,“剛性”體驗(yàn)最終讓人們選擇了多旋翼。



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