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为何选择(zé)多旋(xuán)翼?

在操控性方面,多旋(xuán)翼的操控是(shì)最简单的。它不(bú)需要跑道(dào)便可以垂(chuí)直起降,起飞后可在空(kōng)中悬停。它的操控原理简单,操控(kòng)器四个(gè)遥感操作对应飞行器的前后、左右、上(shàng)下和(hé)偏航方(fāng)向的(de)运动。在自动驾驶仪方面(miàn),多旋翼自驾仪控制方法简单,控制器参数调(diào)节也很(hěn)简单。相对而言,学习固(gù)定翼和(hé)直升机的飞行不是简单的事情(qíng)。固(gù)定翼飞行场地要(yào)求开阔,而直升机飞行过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生通道(dào)间耦合(hé),自驾(jià)仪(yí)控制(zhì)器设计困难(nán),控制器调节也很困难。

在可靠性方面,多旋翼(yì)也是表现最出色的。若仅考虑机械的可(kě)靠性,多(duō)旋翼没有(yǒu)活动部件,它(tā)的可(kě)靠性基本上取决(jué)于无刷(shuā)电机的可靠性,因此(cǐ)可靠性较高(gāo)。相比较而言,固定翼和直升(shēng)机有活动的机械连接部件,飞行过程中(zhōng)会(huì)产生磨损,导(dǎo)致(zhì)可靠性下降。而且多(duō)旋翼能够(gòu)悬停,飞行(háng)范(fàn)围受(shòu)控,相对固定翼更(gèng)安(ān)全(quán)。

在勤务性方(fāng)面,多旋翼的勤(qín)务性是最高的。因(yīn)其结(jié)构简单(dān),若电机、电子调(diào)速(sù)器、电池、桨和(hé)机架损坏,很容易替换。而固定翼和直升机零件比较多,安装也需要技巧,相对比较(jiào)麻烦。

在续航性能方面,多旋翼的表(biǎo)现明显弱于其他两款,其(qí)能量转换效率低下。

在承载性能方面,多旋(xuán)翼也是三者中最差的。

对于这三(sān)种机型(xíng),操(cāo)控性与飞机结构和飞行原理相关(guān),是很难改变(biàn)的。在可靠性和勤(qín)务(wù)性方面,多旋翼(yì)始终具备优势。随着电(diàn)池(chí)能量密度(dù)的不断提(tí)升(shēng)、材料的轻型化和机载设备的(de)不断小型化,多旋翼的优势将(jiāng)进一步(bù)凸显。因(yīn)此,在大众市场,“刚性”体验最终让(ràng)人们选择(zé)了多旋翼。

然而,多旋翼也有自(zì)身的发(fā)展瓶颈。它的运动和简单结构都依赖(lài)于(yú)螺旋桨(jiǎng)及时的速(sù)度改(gǎi)变,以调整力和力矩,该(gāi)方式(shì)不宜推广到更大尺寸的多旋(xuán)翼。第一,桨叶尺寸越大,越难迅速改(gǎi)变其速(sù)度。正是因(yīn)为如此,直(zhí)升机主要是靠(kào)改变桨距而不是速度来(lái)改(gǎi)变升力。第二,在大载重下,桨(jiǎng)的(de)刚性需要进一步提高。螺旋(xuán)桨的上下(xià)振动会(huì)导致刚性大的桨(jiǎng)很容(róng)易折断,这(zhè)与(yǔ)我们(men)平时来回折铁丝便(biàn)可将铁丝折断同理。因此(cǐ),桨叶的(de)柔性是很重要(yào)的,它可(kě)以减少桨叶来回(huí)旋(xuán)转对桨叶根部的影响。正因(yīn)为如(rú)此,为了减少(shǎo)桨叶的疲劳,直(zhí)升机采用(yòng)了一个(gè)容许桨叶在(zài)旋(xuán)转过(guò)程中上下运动的(de)铰链。如果要(yào)提供大载重,多旋翼也需要增加活动部件或加入涵道和整流片。这(zhè)相当于一个多旋翼(yì)含(hán)有多个直升(shēng)机结构。这样(yàng)多旋翼的(de)可靠性和维护性就会急剧下降,优势也(yě)就不那么明显了。当然,另一种增加多旋(xuán)翼载重能力的(de)可行方案便是增加桨叶(yè)数量,增至18个或32个桨。但(dàn)该方式(shì)会极大地降低可靠性(xìng)、维护性和(hé)续航(háng)性。

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