固定翼、直升机和多旋翼性能大比拼

qiao123 · 发表于 2016-10-27 17:04

　　目前，主流无人机大致可分为电动的固定翼、直升机和多旋翼，那么我们就这三种无人机为例比较下它们的的用户体验。

　　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。

　　它的运动和简单结构都依赖于螺旋桨及时的速度改变，以调整力和力矩，该方式不宜推广到更大尺寸的多旋翼。

　　第一，桨叶尺寸越大，越难迅速改变其速度。

　　正是因为如此，直升机主要是靠改变桨距而不是速度来改变升力。

　　第二，在大载重下，桨的刚性需要进一步提高。

　　螺旋桨的上下振动会导致刚性大的桨很容易折断，这与我们平时来回折铁丝便可将铁丝折断同理。因此，桨叶的柔性是很重要的，它可以减少桨叶来回旋转对桨叶根部的影响。正因为如此，为了减少桨叶的疲劳，直升机采用了一个容许桨叶在旋转过程中上下运动的铰链。如果要提供大载重，多旋翼也需要增加活动部件或加入涵道和整流片。这相当于一个多旋翼含有多个直升机结构。这样多旋翼的可靠性和维护性就会急剧下降，优势也就不那么明显了。当然，另一种增加多旋翼载重能力的可行方案便是增加桨叶数量，增至18个或32个桨。但该方式会极大地降低可靠性、维护性和续航性。种种原因使人们最终选择了微小型多旋翼。