多旋翼飛行器的旋翼個數是由什麼決定的?旋翼個數會影響飛行器哪些方面?

時間 2021-05-07 00:17:41

1樓:Shutong

上面的答案都比較全面地解釋了決定旋翼個數的因子,下面我來說說,從實際應用上,旋翼個數有什麼影響吧。

無風情況下的理論穩定性,的確是八軸大於六軸大於四軸。但我發現一些高階電影級的使用者開始偏向於四軸,為什麼呢?

因為同直徑的情況下,四軸的漿可以更大,效率更高,留空時間可以更長,而且抗風(gust)能力更好。但是四漿的四軸作為乙個under actuated system 沒有 power redundancy,所以就必須變成coaxial四軸,也就是八漿四軸。雖然coaxial的形式會造成效率損失,但畢竟在大漿和低kv馬達上扳回一些,所以留空時間基本上和普通八軸相似。

2樓:之漁

說些題外話在,飛行器軸數越多,平衡的控制演算法就相對簡單,四軸是最常見的,因為如果你只放乙個螺旋槳,也就是單軸,是不行的,在轉動的時候會對機身產生乙個翻轉的力,這樣,機身就會打轉,四軸在控制的時候正反轉好控制也就抵消了這個力,所以軸數越多相對好控制,拿四軸來說,我們的電機是不動的,調整轉速就行這就要想到陀螺儀和加速度計,簡單的PID就能很好控制,一些簡單的如翻身之類的就可以實現,但是如果兩軸演算法就非常難了,我很少見到兩軸自己做演算法的,因為兩軸在控制螺旋槳轉動的時候還要有舵機控制螺旋槳方向,防止機身振動,導致墜機。

說了這麼多,旋翼的多少並不決定一切,演算法很重要,還有就是簡單的空氣動力學知識,旋翼越多有的時候會起到反作用。旋翼多可能會在機身上施加的力就越多,方向不一致或抵消的不好可能會震,最後一句話,我並沒有考證過,我只接觸過兩軸和四軸,碰巧同事在玩四軸就隨便一說,如果想自己做玩個四軸,很簡單,用微控制器先做個玩玩三五百塊不要買套件電路上的問題可以問我,演算法方面,哎 ,數學白痴啊

3樓:airbunny

決定多旋翼飛行器旋翼個數的,就是飛行器穩定性幾何尺寸單發動力效能三者的平衡。

先說穩定性的影響。基本上,我們可以認為多旋翼飛行器的穩定性裡,八旋翼》六旋翼》四旋翼。原因當然好解釋,對於乙個運動特性確定的飛行器來說,自然是能參與控制的量越多,越容易得到好的控制效果。

四旋翼飛行器尚且是乙個欠驅動系統。六旋翼飛行器的時候就已經是乙個完全驅動系統了。複雜了是一回事,但是如果能獲得比較好的效果,也是值得的。

另外乙個不容易注意到的好處是,旋翼數量較多的時候飛行器對於動力系統失效的容忍程度也會上公升。畢竟多發飛行器一台發動機突然失效不是很罕見的情況。模型級別的飛行器,射槳也是常有的事。

在這種情況下,八旋翼和六旋翼都可以承受雙發/單發失效的狀況,並且飛行器仍然可控。而如果是四旋翼飛行器的話,只要單發失效,除非旋翼上有週期變距,否則唯一的選擇就有摔機了。(可你為什麼要在四旋翼上裝週期變距呢?

)但旋翼的數量增加以後,會對飛行器的幾何尺寸帶來負面影響。

因為旋翼數多了,自然每個旋翼之間的距離也會縮減。四軸飛行器每隔90度放置乙個旋翼,六軸飛行器每隔60度放置乙個旋翼,八軸飛行器每隔45度放置乙個旋翼。假設相同拉力時幾個旋翼的槳盤總面積相同(這個並不準確,但可以作為大概的參考),很容易得出幾種結構形式需要的旋翼直徑。

如下表所示:

同樣,多旋翼的旋翼位置在設計時也不能相互干涉。因此也很容易得出幾種結構形式中旋翼中心距離飛行器幾何中心距離。如下表所示:

很容易看出來,相比較旋翼直徑的縮小,旋翼中心與飛行器幾何中心的距離增加得更快。因此很不幸的,旋翼的數量越多,飛行器的尺寸也就會做得越大。

而且,旋翼越多,多旋翼飛行器的摺疊收納就越是問題。六旋翼尚且可以摺疊,八旋翼就一點辦法也沒有。即使是簡單的拆掉旋翼支臂,旋翼數越多在現場組裝需要花的時間也就越多。

而且,由於多旋翼飛行器有旋翼安裝順序的要求。要安裝的旋翼越多就意味著潛藏的出錯可能越高。也因此,諸如軍隊等地方實際使用的多旋翼飛行器,幾乎無例外都是四旋翼的形式。

但如果你可以使用的動力組合單發動力效能有限,使用四軸的構型根本無法把設計起飛重量飛起來的話,呵呵,之前我說的那些就當沒說好了……要麼老老實實增加旋翼個數,要麼,只好改方案了。

說到這裡,可能會有人說:不是有那種上下疊層的多旋翼飛行器麼?就是在乙個支臂上同時放置一組共軸反槳的動力組,這樣的話不就可以做到旋翼個數增加,卻不增加飛行器尺寸的效果麼?

如同下面的這種形式:

這個點子看起來不錯。但有個重要的缺點是,共軸反槳的那上下一對旋翼的氣流會相互干擾,從而影響這一對動力組合的效率。簡單地說,就會導致這一對旋翼的拉力不是1+1 = 2,而是1+1 < 2的糟糕結果。

至於具體會損失多少,大約是20%的樣子。因此這麼算下來的話,其實這種構型能獲得的提公升很有限,還增加了結構的複雜程度。所以除非對飛行器尺寸有很嚴格的要求,一般很少會採用這樣的設計方式。

恩,大約就是這樣了。第一次受邀回答,望大家輕拍^_^

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