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无人机教程系列:无人机为何偏爱多旋翼?

导读: 常见飞行器通常被分为固定翼、直升机和多旋翼(四旋翼最为主流)。在2010年之前,固定翼和直升机无论在航拍还是航模运动领域,基本上占有绝对主流的地位。

  常见飞行器通常被分为固定翼、直升机和多旋翼(四旋翼最为主流)。在2010年之前,固定翼和直升机无论在航拍还是航模运动领域,基本上占有绝对主流的地位。2012年底,中国大疆公司推出四旋翼一体机——小精灵Phantom。因该产品极大地降低了航拍的难度和成本,获得了广大的消费群体,成为迄今为止最热销的产品。之后短短两年间,围绕着多旋翼飞行器相关创意、技术、产品、应用和投资等新闻层出不穷。目前,多旋翼已经成为微小型无人机或航模的主流。

  对于目前多旋翼产品,一般分半自主控制方式和全自主控制方式。半自主控制方式是指自动驾驶仪的控制算法能够保持多旋翼飞行器的姿态稳定(或定点)等,但飞行器还是需要通过人员遥控操纵。在这种控制方式下,多旋翼属于航模。全自主控制方式是指自动驾驶仪的控制算法能够完成多旋翼飞行器航路点到航路点的位置控制以及自动起降等。在这种控制方式下,多旋翼属于无人机,而地面人员此时进行任务级的规划。作为无人机,多旋翼飞行器可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和搭载各种负载任务,可以被看作是“空中机器人”。

无人机教程系列:无人机为何偏爱多旋翼?

无人机教程系列:无人机为何偏爱多旋翼?

  1、为何无人机多偏爱多旋翼?

  首先,我们以目前电动的固定翼、直升机和多旋翼为例比较它们的用户体验:

  在操控性方面,多旋翼的操控是最简单的。

  它不需要跑道便可以垂直起降,起飞后可在空中悬停。它的操控原理简单,操控器四个遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下和偏航方向的运动。在自动驾驶仪方面,多旋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,学习固定翼和直升机的飞行不是简单的事情。固定翼飞行场地要求开阔,而直升机飞行过程中会产生通道间耦合,自驾仪控制器设计困难,控制器调节也很困难。

  在可靠性方面,多旋翼也是表现最出色的。

  若仅考虑机械的可靠性,多旋翼没有活动部件,它的可靠性基本上取决于无刷电机的可靠性,因此可靠性较高。相比较而言,固定翼和直升机有活动的机械连接部件,飞行过程中会产生磨损,导致可靠性下降。而且多旋翼能够悬停,飞行范围受控,相对固定翼更安全。

  在勤务性方面,多旋翼的勤务性是最高的。

  因其结构简单,若电机、电子调速器、电池、桨和机架损坏,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,相对比较麻烦。

  在续航性能方面,多旋翼的表现明显弱于其他两款,其能量转换效率低下。

  在承载性能方面,多旋翼也是三者中最差的。

  对于这三种机型,操控性与飞机结构和飞行原理相关,是很难改变的。在可靠性和勤务性方面,多旋翼始终具备优势。随着电池能量密度的不断提升、材料的轻型化和机载设备的不断小型化,多旋翼的优势将进一步凸显。因此,在大众市场,“刚性”体验最终让人们选择了多旋翼。

  然而,多旋翼也有自身的发展瓶颈。

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