对于可3D飞行变距四轴的转向原理（ 误区、疑点）的讨论！欢迎踊跃发表高见！

我是楼主

前文：很骚很fashion的变距四轴代表着目前航模界四轴的顶尖技术，本人小白同样在很早就有此设想，不过由于小白对变距四轴的原理一直傻傻搞不清楚，看到论坛里有大神酝酿自己的变距四轴时总是像看神仙似的崇拜。既然我的疑问由来已久，不解决就永远傻傻搞不清，那我就借助模友们的智慧来分析一下变距四轴的转向原理，一起来探讨一下。

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该贴探讨的技术基于这一类四轴：1、变距；       2、单电机（或单发动机）；      3、可倒飞           4、旋翼无倾角

以下图四轴为例 ：单电机皮带传动




上图四轴的旋翼转动方向


      由此我们产生了一系列对变距四轴转向原理的猜想，同时也产生了许多困惑

一、研究总是一步一步进行的，首先讨论正飞状态下的转向
      大家肯定知道，普通定螺距四轴是靠反扭力实现转向的，而本款变距四轴的旋翼既然没有倾角，那么肯定也是依靠反扭力实现转向的。但是在单电机驱动的皮带传动四轴中，四个旋翼的转速必定是相同的，因此只能通过改变螺距来改变旋翼的反扭力。那么请先看下图中展示的定速旋翼在不同螺距时的阻力曲线（只是示意图，请勿较真）




     0度螺角的时候反扭最小，越往两边反扭越大，因此，我们可以判断在正飞状态下，比如向左转向，2、4号旋翼螺距增大（至8度），1、3号旋翼螺距减小（至2度），则2、4号旋翼的反扭力大于1、3号旋翼的反扭力，便可实现向左转向。同理向右转向则是增大1、3号旋翼螺距，减小2、4号旋翼螺距。这样大家都能明白正飞状态下的转向原理了，没有任何疑问。





二、0升力状态下的转向（疑点由此开始！！！！！！
      既然要玩3D，0升力的状态必然是会遇到的，所谓0升力，在3D直升机中就是指总螺距0时候的状态，此时直升机虽然没有升力，但是依然可以依靠周期变距改变姿态，依靠尾桨改变航向。那么变距四轴在0升力状态下又是如何转向的呢？？？大大的疑问！！！！此刻，依照正飞状态下的假设，转向是靠2组旋翼螺距不同实现的，一组大螺距，一组小螺距。那么0升力状态下，两组旋翼分别是正螺距和负螺距，且在数值上同等大小，这样才能使升力相互抵消，但我们根据之前的螺距和反扭力示意图发现，螺距大小无论正负，只要数值是相同的，其反扭力大小和方向也始终相同，此时此刻，仔细一想，两组旋翼的反扭力是完全相同的，完全抵消！！那么这样就无法实现转向了！！！这是怎么回事？？上帝你TM在逗我吗？？（疑点一）




三、负螺距状态下的转向（吐槽：全反了！！都TM反了！！！！
       负螺距再一次调戏着我拙计的智商，可我有什么办法，认栽呗！！假设此刻是负升力状态，依旧向左转向左转！！按照惯性思维，我们依然会认为1、3号旋翼的螺距比2、4号旋翼的螺距低，因为正飞状态下就是这么一回事！可是假设1、3螺距为-8，同时2、4螺距为-2，那么我们就会发现前者的反扭力大于后者，这么一来，转向就不是左转了，而是右转！同样的1、3螺距改为-4， 同时 2、4螺距改为+2，同样也是向右转向！当螺距全部改为正螺距的时候，1、3螺距为2，同时2、4螺距为8的时候，却是向左转向！由此可以判断，变距四轴在进行倒飞的时候，相当于其总升力从正的变为负的时候，飞控对舵机的控制会产生一个跳变，如下示意图


所以，这样子的变距四轴，真不是我等小白可以搞明白的，各位看了之后有什么想法吗？探讨一下来！！

猫鼬

以四个螺旋桨为例。以对角线分为两组，一组增大螺距，一组减小螺距（不超过0度螺距线），总升力保持不变或按需，扭力差造成转向。这个大家都懂。
0升力状态下当然不能转向，多轴的侧柏跟直机完全不一样，靠的是4个桨的升力差。而且0度状态只是一瞬间，一直0升力生态就自由落体了。
负螺距状态下跟正螺距根本没有区别。因为对于3D来说螺距本没有姿态上的绝对正负。倒过来的时候负就是正。

hz573

这个倒是没啥兴趣，但是那种四轴起飞，升空后转成固定翼的我倒是很有兴趣，但是没资料啊！

我是楼主

猫鼬 发表于 2014-10-9 21:54
以四个螺旋桨为例。以对角线分为两组，一组增大螺距，一组减小螺距（不超过0度螺距线），总升力保持不变或 ...

你对于负螺距状态根本就没有仔细思考过，你只要仔细想一想你就会发现问题。作为也玩3d直升机的我，对于倒飞时候的转向那是十分清楚的，变距四轴如果线性变化螺距(从正到负，或负到正)会造成陀螺仪的反馈反向，引起不可控自旋

keen0533

太高深了……

zachary_dcb

为什么非要玩那么高难度的动作呢。。。想多了。。。，对于变距多轴，我只觉得他的定点性能比较好，不会因为螺旋桨减速需要时间导致不稳定（宾夕法尼亚大学的那个视频可以看见，变距要达到指定高度，可以很快的稳定机身悬停，而普通电机则需要超过指定高度然后缓慢回落至指定高度）

我是楼主

zachary_dcb 发表于 2014-10-9 22:35
为什么非要玩那么高难度的动作呢。。。想多了。。。，对于变距多轴，我只觉得他的定点性能比较好，不会因为 ...

这位兄弟，我们只是在探讨现有变距3d四轴的一些基本问题，并不是说我希望变距四轴应该有什么特性，3d变距四轴并不是我臆想出来的，而是真实存在的，优酷上有特技飞行视频，我们讨论这个贴的目的也是希望能把它的原理搞懂，仅此而已！既然兄弟看了这个帖子，也希望兄弟能谈谈你对3d四轴转向原理的理解

zachary_dcb

我是楼主 发表于 2014-10-9 22:45
这位兄弟，我们只是在探讨现有变距3d四轴的一些基本问题，并不是说我希望变距四轴应该有什么特性，3d变距 ...

这样说吧，就算一个全部负螺距最大，一个全部正螺距最大，扭力相等，但是升力不等的~玩过直机的应该知道，倒飞时候桨的桨效要比正飞时候高，机身对下洗气流的影响虽说不大，但是也是不可忽视的，不知道这理由是否成立

炸香机

倒飞方向反了没什么大问题吧 直升机倒飞方向操作也是反的

我是楼主

zachary_dcb 发表于 2014-10-9 22:56
这样说吧，就算一个全部负螺距最大，一个全部正螺距最大，扭力相等，但是升力不等的~玩过直机的应该知道 ...

你说的对，升力绝对为0的状态很难达到。但是要达到一定转向速度的话肯定需要两组旋翼反扭力差很大，这就造成了一个问题:为了能够转向，就必须有升力绝对值下限，这样看了貌似边转向边降落是件难事咯

zachary_dcb

我是楼主 发表于 2014-10-9 23:12
你说的对，升力绝对为0的状态很难达到。但是要达到一定转向速度的话肯定需要两组旋翼反扭力差很大，这就 ...

边转向边降落？降落是由机体自身重力做功，螺旋桨只是减缓他这个速度而已，还是说你想要多轴熄火降落？或是你担心降落时候转向会导致整体升力大幅下降么？
多轴我用魔镜测过转速，转向的时候两侧电机转速相差不过10%不到，极限状态没试过，但是多轴的Y轴角速度不会太高的，因为他和直机不同，物理重心是在中央，但是转动的时候惯量要比直机大很多，所以期望多轴玩太复杂的动作真的不靠谱啊

还有前面我说的那一点，正负同螺距，扭力相等升力不等的情况是否存在呢？

我是楼主

炸香机 发表于 2014-10-9 23:01
倒飞方向反了没什么大问题吧 直升机倒飞方向操作也是反的

不是的，可能我没说清楚，所谓的反向是指陀螺仪反馈方向上的反向，会造成陀螺仪修正方向错误

我是楼主

zachary_dcb 发表于 2014-10-9 23:18
边转向边降落？降落是由机体自身重力做功，螺旋桨只是减缓他这个速度而已，还是说你想要多轴熄火降落？
...

存在！但是那时候扭力极小，不足以转向，所以要转向的时候升力会变得很大(这就是我所谓的升力绝对值下限)

sbach-342

很简单，买来试试就知道了

zachary_dcb

我是楼主 发表于 2014-10-9 23:22
存在！但是那时候扭力极小，不足以转向，所以要转向的时候升力会变得很大(这就是我所谓的升力绝对值下限) ...

我明白了，你是担心一旦下降的时候要转向，升力下降太多了是么？但是一般来说，多轴的配置一般都是50%油门起飞，但是50%油门时候，升力只有满油门的一半还差好多，多以如果动力配置合适，完全不用担心，我曾经脑残做过一个实验。。。X8轴装4个正桨，4个反桨用0螺距木板(两端简易配重保持平衡)，也是可以起飞的，就是动作很迟缓罢了。。。做这个实验是因为受到一位用单大桨飞450直机的大侠的影响，突发奇想搞得

zachary_dcb

zachary_dcb 发表于 2014-10-9 23:31
我明白了，你是担心一旦下降的时候要转向，升力下降太多了是么？但是一般来说，多轴的配置一般都是50%油 ...

还有补充一点。。。。飞3D的多轴，不能使用定高，地磁，GPS。。。反装桨叶手动置于倒飞模式，目前我就用KK实现过，其他的飞控，都不行。。。

我是楼主

zachary_dcb 发表于 2014-10-9 23:31
我明白了，你是担心一旦下降的时候要转向，升力下降太多了是么？但是一般来说，多轴的配置一般都是50%油 ...

我担心的是转向的时候升力会增加太多，不是减少

zachary_dcb

我是楼主 发表于 2014-10-9 23:51
我担心的是转向的时候升力会增加太多，不是减少

不会的。。。。我前面也说了，相同螺距转向，大约2秒360°时候转速相差不多，不要指望他和直机一样的性能好不好。。。多轴转快了，自激很严重的，我看杨格那款STINGRAY500也就那样的自旋速度，没有快到直机那样令人发指的地步。。。，下次我用KK2.0试试。。。他是少数几款可以做极限操控的飞控了，我只装正桨，挂根绳子，看看他能转多快。。。当然，是用X8模式。。。

真的是大叔

楼主钻了牛角尖。0螺距是一瞬间的事情，楼主理解没错，但可以忽略。连续转向动作中，无论处于飞机什么姿态，螺距差永远是存在的。或者这样说能更好释疑：正飞和倒飞转换过程中，如果转向，则转向的扭矩差曲线类似楼主手绘的图2.

Himalaya

谈反扭力时，螺距请取绝对值，丨-8丨> 丨-2丨。