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如何看待電動(dòng)多軸無(wú)人機(jī)續(xù)航性差的問(wèn)題？

2016-11-06 09:48 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：秦怡丁 來(lái)源：ZAKER
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這個(gè)問(wèn)題其實(shí)還是很容易想明白的，就是市場(chǎng)需求和實(shí)現(xiàn)難度的一個(gè)耦合關(guān)系的權(quán)衡。如果按照phantom那25分鐘的續(xù)航時(shí)間來(lái)對(duì)比，能不能做出續(xù)航時(shí)間...

這個(gè)問(wèn)題其實(shí)還是很容易想明白的，就是市場(chǎng)需求和實(shí)現(xiàn)難度的一個(gè)耦合關(guān)系的權(quán)衡。

如果按照 phantom 那 25 分鐘的續(xù)航時(shí)間來(lái)對(duì)比，能不能做出續(xù)航時(shí)間更加長(zhǎng)的無(wú)人機(jī)呢？答案是可以的。但是這件事情最終做不做，以及怎么做，就不僅僅是工程問(wèn)題了。

既然大家都要說(shuō)固定翼的續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，那就貼一貼算是國(guó)內(nèi)比較高水平的飛機(jī)：

‘遠(yuǎn)征六號(hào)’系列無(wú)人機(jī)，兩翼寬 8.1 米，機(jī)身長(zhǎng) 4.7 米，個(gè)頭兒是裝配間最大的。它一次可以裝 4 個(gè)油箱，飛行 30 小時(shí)以上。

嗯，固定翼飛機(jī)在氣動(dòng)設(shè)計(jì)良好好的狀態(tài)下，多載點(diǎn)油是可以飛很久的，這方面我們國(guó)家做的應(yīng)該不會(huì)比別人差。另外，在航模來(lái)說(shuō)，也有出去飛電動(dòng)滑翔機(jī)兩三塊電池飛一個(gè)下午的，甚至 DLG 或者是自由飛那種一下午就不怎么用電池的都有 ==。

那么問(wèn)題來(lái)了，為什么不做 1h 續(xù)航時(shí)間的 phantom 呢？這里有幾方面的原因吧。

首先是多旋翼模型就是不是一個(gè)合適長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間的模型。多旋翼模型相對(duì)于直升機(jī)模型來(lái)說(shuō)，有效的槳盤面積太小，也就是相同起飛重量下，多旋翼的單位槳盤面積產(chǎn)生的升力應(yīng)該大于直升機(jī)。當(dāng)然這里說(shuō)的直升機(jī)也應(yīng)該是一個(gè)螺旋槳優(yōu)化過(guò)的直升機(jī)，現(xiàn)在航模直升機(jī)的對(duì)稱翼型主槳的效率也不很高。也就是說(shuō)，多旋翼模型的水平截面下的有效升力面積變小了，要獲取同樣的升力，多旋翼的螺旋槳轉(zhuǎn)的比同比直升機(jī)主槳快很多，或者是多旋翼的槳距比直升機(jī)主槳的懸停槳距要大一點(diǎn)點(diǎn)。所以這里就是一個(gè)需要細(xì)心考慮的地方，多大的槳，多高的工作轉(zhuǎn)速。小的螺旋槳高轉(zhuǎn)速的效率損失是十分明顯的，20 寸以上的螺旋槳靜拉力力效到 10g/W 的很多，但是更小的槳就少了。

另外一個(gè)方面就是，直升機(jī)的模型主槳轉(zhuǎn)速基本保持不變，動(dòng)態(tài)飛行過(guò)程中對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的損耗也就小一些，而多旋翼模型是依靠多個(gè)螺旋槳的拉力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化來(lái)進(jìn)行控制的，要有足夠快的控制響應(yīng)，尤其是繞 z 軸旋轉(zhuǎn) yaw 的控制的時(shí)候，螺旋槳的轉(zhuǎn)速改變需要很大，這一切都是以要犧牲效率作為代價(jià)的。這也就是為什么我們的筋斗云 S1000 的螺旋槳要有扭轉(zhuǎn)，對(duì)于高效率的螺旋槳來(lái)說(shuō)，犧牲的力效不是一點(diǎn)半點(diǎn)。而且每一次控制的時(shí)候轉(zhuǎn)速改變都是在提高電池的輸出。

用小槳距獲得好的拉力效率還是用大槳距獲得好的控制效率，這兩者必須做出平衡。

這就涉及到，為什么不按照最大拉力來(lái)設(shè)計(jì)載重的多旋翼，因?yàn)樵谧畲罄ο露嘈淼目刂迫哂嘁呀?jīng)沒(méi)多少了。小的控制冗余帶來(lái)的是極大的控制滯后和大大降低的環(huán)境適應(yīng)能力。比如我們的 E800 動(dòng)力套裝，2100g 每軸的推力，也就是說(shuō)一架 inspire 上糊幾個(gè)磚頭也能勉強(qiáng)離地，但是基本就沒(méi)有控制的能力了。

這方面的冗余有多重要呢，一般經(jīng)過(guò)仔細(xì)配置的多旋翼控制 yaw 的時(shí)候滯后大約 0.1 秒，超調(diào)量比較小，但是用小槳距的螺旋槳和較大的起飛質(zhì)量的話，yaw 的超調(diào)十分明顯，嚴(yán)重的會(huì)震蕩起來(lái)。那些長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間的多旋翼的視頻里面，飛機(jī)無(wú)外乎都是在比較小的機(jī)動(dòng)和載荷比下完成的，想必也有這方面的因素。

在電池這方面，特斯拉使用的那款松下的 18650 3100mah 的鋰電池的能量密度的確很高，但是放電倍率還是達(dá)不到多旋翼的要求，所以要裝上小飛機(jī)也可以，就是會(huì)降低電池壽命和操作品質(zhì)而已。

無(wú)人機(jī)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)，續(xù)航僅僅是其中很小的一個(gè)方面，而且對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，好的體驗(yàn)和滿足感也會(huì)來(lái)自于續(xù)航之外的東西，比如說(shuō)航拍的足夠清晰穩(wěn)定，比如說(shuō)圖傳的清晰，比如說(shuō)陪自己飛飛機(jī)的妹子有多可愛(ài)等等。綜合下來(lái)，在消費(fèi)級(jí)的產(chǎn)品上，續(xù)航是需要提升一個(gè)重要的方面，但是也是受到各種別的因素制約的方面，這也就是為什么做產(chǎn)品應(yīng)該在所有方面進(jìn)行提升，而不是只抓住續(xù)航一個(gè)方面。

至于非消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)，那就是另一個(gè)世界。懂得不多，也不敢亂說(shuō)。

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