以目前常见(jiàn)的电动的(de)固定翼、直升机(jī)和多旋翼为例比较:
1、在(zài)操(cāo)控性方面,多旋(xuán)翼操控是最简单的。
它不需要跑(pǎo)道便可以垂直(zhí)起降(jiàng),起飞后(hòu)可在(zài)空中悬停。它(tā)的操控原理简单,操控器四个遥感操作(zuò)对应(yīng)飞行(háng)器(qì)的(de)前后、左右、上下和偏航(háng)方向的运动。在自(zì)动驾驶仪方 面,多旋翼自驾(jià)仪控制方法(fǎ)简单(dān),控(kòng)制器参(cān)数调(diào)节也很简单。相(xiàng)对而言(yán),学(xué)习固定翼和直(zhí)升(shēng)机(jī)的飞行不是简单的事情(qíng)。固定翼飞(fēi)行场地要(yào)求开阔,而直升机飞行过程 中(zhōng)会产生通道(dào)间耦合,自驾(jià)仪控制器(qì)设计困难,控制器(qì)调(diào)节(jiē)也很困难。
2、在可(kě)靠性方(fāng)面(miàn),多旋翼也(yě)是表现(xiàn)最出色的。
若仅考虑机械的可(kě)靠性,多旋翼(yì)没有活动(dòng)部件,它的可靠(kào)性基本上取(qǔ)决于无(wú)刷电(diàn)机的可靠性,因此可靠(kào)性较高。相(xiàng)比较而言,固定翼和直升机有活动的机械(xiè)连接部件(jiàn),飞行过程中会产(chǎn)生磨损,导致可靠性下降。而且多(duō)旋翼能够悬停,飞(fēi)行范围受控,相对固定翼更(gèng)安全。
3、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(jiǎng)和机架损坏(huài),很容易替换。而固(gù)定翼和直升机(jī)零件比(bǐ)较多(duō),安装也需(xū)要技(jì)巧,相对比较麻(má)烦。
(1)桨叶尺寸越大,越(yuè)难迅速改变其(qí)速度。
正是因为(wéi)如此,直(zhí)升(shēng)机主(zhǔ)要是靠改变桨距而不是速度(dù)来(lái)改变(biàn)升(shēng)力。
(2)在(zài)大载重下,桨的(de)刚性需要进一步提高。
螺旋(xuán)桨的上下振动会(huì)导致刚性(xìng)大的桨很(hěn)容易折(shé)断,这与(yǔ)我们平时来(lái)回折铁丝(sī)便可将铁丝折断同理(lǐ)。因此(cǐ),桨叶的柔性是很重(chóng)要的,它可以(yǐ)减少(shǎo)桨(jiǎng)叶来回旋转对(duì)桨叶根部 的影响(xiǎng)。正(zhèng)因为(wéi)如此,为了减少桨叶(yè)的疲劳,直升机采用了一个(gè)容许桨叶在旋转过(guò)程中(zhōng)上下(xià)运(yùn)动的铰链。如果要提(tí)供(gòng)大载重,多(duō)旋翼也(yě)需要增加活动部件或加入涵道(dào) 和整(zhěng)流片(piàn)。这相当于(yú)一个多(duō)旋(xuán)翼含有多个直(zhí)升(shēng)机结构。这样多旋翼的(de)可靠性和维护性就会(huì)急剧(jù)下降,优势也就不那么明显了。当然,另一种(zhǒng)增加(jiā)多旋翼载重能力(lì)的可 行方案便是增加桨叶数(shù)量,增至18个或32个桨。但该方式会极大地降(jiàng)低可靠性(xìng)、维护性(xìng)和续航性。种种(zhǒng)原(yuán)因使人们最(zuì)终选择了小型多旋翼(yì)。
在续航性能方(fāng)面,多(duō)旋(xuán)翼的(de)表(biǎo)现也明显弱于固定翼,其能量转换效率低下,目前解决多旋(xuán)翼的续航问题,主要有四种方式:
①新型(xíng)电池:比如最近风(fēng)头正热的氢燃料电池,国内外已经(jīng)有公司进(jìn)行投入使用,2015年,来自加拿大(dà)蒙特利(lì)尔的EnergyOr技术有限公司采用燃料电池(chí)的四旋翼进行了2小时12分钟续航飞(fēi)行。此外,石墨烯、铝空气、纳(nà)米点这三项电池技(jì)术将成(chéng)为未来(lái)电池世界的三(sān)大奇兵。这些新兴材料如果能运用到多(duō)旋翼(yì)上可(kě)以对续航能力有一个大大的提升。
②混合动力:这个大家了解较多,在此不赘述。
③地面供电:通过电缆将电能源源不断输(shū)送给多旋翼,专业术语称系(xì)留无人机。
④无线充电:来自德国柏林的初创公司 SkySense在(zài)无人机户外充电(diàn)方(fāng)面提供了一种(zhǒng)解决方案,他们研发出一块(kuài)可以为无人机进行无线充电(diàn)的平板。如果能够缩短充电时间,那(nà)么无(wú)线充电技术将会极大地帮助多旋翼(yì)进行(háng)长途飞行。
④自动机场:可(kě)以(yǐ)自动换(huàn)电池,替代(dài)飞手(shǒu)精密操控。
对于这三种机型,操控性与飞机结构(gòu)和飞行原理相关,是很(hěn)难改变的。在可(kě)靠(kào)性和勤(qín)务性方面,多旋翼始终具(jù)备优势(shì)。随着电池能量密度的不断提升、材料的(de)轻型化和机载设备的不(bú)断小型化(huà),多旋翼的(de)优势将进一步(bù)凸显。因此,在大众市场(chǎng),“刚性”体验最(zuì)终(zhōng)让人们选择(zé)了多旋翼(yì)。

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