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雙旋翼無(wú)人機(jī)只是少了兩個(gè)旋翼嗎？業(yè)內(nèi)人士：效率更高，未來(lái)可期

2021-02-03 08:36 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：墨菲 來(lái)源：墨菲
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四旋翼無(wú)人機(jī)發(fā)展這么過(guò)年，無(wú)論在技術(shù)程度還是產(chǎn)品形態(tài)，都已經(jīng)十分成熟，早就已經(jīng)是民用無(wú)人機(jī)的主流形態(tài)，而這幾年一種新形態(tài)的無(wú)人機(jī)，在市場(chǎng)上似乎開(kāi)始初露...

四旋翼無(wú)人機(jī)發(fā)展這么過(guò)年，無(wú)論在技術(shù)程度還是產(chǎn)品形態(tài)，都已經(jīng)十分成熟，早就已經(jīng)是民用無(wú)人機(jī)的主流形態(tài)，而這幾年一種新形態(tài)的無(wú)人機(jī)，在市場(chǎng)上似乎開(kāi)始初露頭角，那就是雙旋翼無(wú)人機(jī)。

對(duì)于雙旋翼無(wú)人機(jī)更高效這一論題，其實(shí)早有人在討論，當(dāng)然論述的出發(fā)點(diǎn)不一，大多數(shù)人對(duì)于這一論題最直接的看法就是“只是因?yàn)樯倭藘蓚€(gè)旋翼”，實(shí)際情況當(dāng)然不只這么簡(jiǎn)單。

要談無(wú)人機(jī)的效率問(wèn)題，首先要知道影響無(wú)人機(jī)效率的兩個(gè)重要因素——能量（或“力”）和消耗。

任何物體的運(yùn)動(dòng)一定是基于在有效的“力“的作用下才能產(chǎn)生。如果在消耗恒定的情況下，雙旋翼無(wú)人機(jī)，在少了兩個(gè)旋翼動(dòng)力的情況下，想要起飛，必須要有足夠的力支撐。具體原理相信大概了解無(wú)人機(jī)朋友都會(huì)清楚，這里就不再贅述。

這個(gè)問(wèn)題其實(shí)很好解決——將槳葉做大！相同轉(zhuǎn)速下，槳葉越大，力越大。

我們?cè)僬f(shuō)消耗，也就是對(duì)能量或力的消耗。影響無(wú)人機(jī)能量消耗的主要因素主要在兩個(gè)方面，首先是無(wú)人機(jī)飛行時(shí)重量產(chǎn)生的重力、其次是飛行時(shí)遇到的氣流阻力。

雙旋翼無(wú)人機(jī)因?yàn)闇p少了電機(jī)數(shù)量，首先在機(jī)身重量上得到了降低；另外再加上減少了另兩個(gè)旋翼的動(dòng)力消耗，使其整體的消耗大幅度降低。

四旋翼無(wú)人機(jī)靠四個(gè)旋翼同時(shí)相互反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)相互力的抵消，保證飛機(jī)有足夠力進(jìn)行向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，最重要的是要維持飛機(jī)的穩(wěn)定和平衡，對(duì)比雙旋翼無(wú)人機(jī)，消耗也會(huì)更大。

雙旋翼無(wú)人機(jī)既能保證更加充足的動(dòng)力，又降低了整體的飛機(jī)消耗，進(jìn)而整體效率得到了提升。對(duì)無(wú)人機(jī)使用者來(lái)說(shuō)，也會(huì)更節(jié)省無(wú)人機(jī)的能量，續(xù)航時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。

但是雙旋翼無(wú)人機(jī)想要方向飛行，或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，僅僅靠增大槳葉是沒(méi)用的。因此可以在雙旋翼的基礎(chǔ)上，采用傾轉(zhuǎn)舵面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，靠旋翼的輕微傾轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行方向飛行。

雙旋翼無(wú)人機(jī)向前飛行時(shí)，槳面向前傾轉(zhuǎn)，在飛行中的無(wú)人機(jī)可以將升力快速轉(zhuǎn)化成向前的牽引力，雙旋翼無(wú)人機(jī)效率會(huì)更高，加速度也會(huì)更快。轉(zhuǎn)彎時(shí)，依靠舵機(jī)差動(dòng)控制，可以借助升力分量轉(zhuǎn)彎，可以有更多的力用在轉(zhuǎn)角力上，轉(zhuǎn)彎速度也會(huì)更快，飛行會(huì)更加靈活。

四旋翼無(wú)人機(jī)，靠的是改變前后旋翼轉(zhuǎn)速，獲取牽引力；靠改變對(duì)角旋翼轉(zhuǎn)速，獲取轉(zhuǎn)角力，對(duì)比下來(lái)效率就會(huì)低很多。

回到效率這一論點(diǎn)上，雙旋翼對(duì)比四旋翼無(wú)人機(jī)，在方向運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，有更充足的力用在方向運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)上，因此效率會(huì)也會(huì)更高。

總結(jié)一下，雙旋翼無(wú)人機(jī)因?yàn)楠?dú)特優(yōu)勢(shì)的旋翼結(jié)構(gòu)，讓其更有效率，帶來(lái)的最直接的好處就是在續(xù)航和機(jī)動(dòng)性上，帶來(lái)更多優(yōu)勢(shì)，會(huì)給無(wú)人機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用空間，帶來(lái)更多可能。

那么雙旋翼既然這么香，為什么主流還是四旋翼？原因有兩個(gè)：

第一、雙旋翼無(wú)人機(jī)的飛控算法非常復(fù)雜，不僅要考慮旋翼的控制，還要結(jié)合舵機(jī)傾轉(zhuǎn)等方面的協(xié)調(diào)；

第二、快速成長(zhǎng)的無(wú)人機(jī)市場(chǎng)，四旋翼在成本和穩(wěn)定性上會(huì)更可控，開(kāi)創(chuàng)一個(gè)新的形態(tài)，這個(gè)對(duì)于廠(chǎng)商而言成本太高了，同樣能賺錢(qián)，當(dāng)然還是選擇更穩(wěn)妥的方式，不過(guò)這也導(dǎo)致了，無(wú)人機(jī)市場(chǎng)似乎出現(xiàn)了一點(diǎn)內(nèi)卷化的趨勢(shì)。

不過(guò)，早在2019年底、2020年初，一家叫零零科技的公司曾率先發(fā)布過(guò)一款傾轉(zhuǎn)舵面雙旋翼結(jié)構(gòu)的無(wú)人機(jī)，不久前極飛也發(fā)布的雙旋翼的農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)，我們似乎也看到了這種更高效雙旋翼的星星之火，終于閃現(xiàn)出了微弱的星光。

至于未來(lái)究竟如何，我們可以一起期待。

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