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旋翼個(gè)數(shù)究竟決定了什么?外觀?飛行速度?
就是飛行器穩(wěn)定性、幾何尺寸和單發(fā)動(dòng)力性能三者的平衡。
基本上,我們可以認(rèn)為多旋翼飛行器的穩(wěn)定性里,八旋翼>六旋翼>四旋翼。原因當(dāng)然好解釋,對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)特性確定的飛行器來說,自然是能參與控制的量越多,越容易得到好的控制效果。四旋翼飛行器尚且是一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。六旋翼飛行器的時(shí)候就已經(jīng)是一個(gè)完全驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)了。復(fù)雜了是一回事,但是如果能獲得比較好的效果,也是值得的。另外一個(gè)不容易注意到的好處是,旋翼數(shù)量較多的時(shí)候飛行器對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)失效的容忍程度也會(huì)上升。畢竟多發(fā)飛行器一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)突然失效不是很罕見的情況。模型級(jí)別的飛行器,射槳也是常有的事。在這種情況下,八旋翼和六旋翼都可以承受雙發(fā)/單發(fā)失效的狀況,并且飛行器仍然可控。而如果是四旋翼飛行器的話,只要單發(fā)失效,除非旋翼上有周期變距,否則唯一的選擇就有摔機(jī)了。
幾何尺寸
旋翼的數(shù)量增加以后,會(huì)對(duì)飛行器的幾何尺寸帶來負(fù)面影響。因?yàn)樾頂?shù)多了,自然每個(gè)旋翼之間的距離也會(huì)縮減。四軸飛行器每隔90度放置一個(gè)旋翼,六軸飛行器每隔60度放置一個(gè)旋翼,八軸飛行器每隔45度放置一個(gè)旋翼。假設(shè)相同拉力時(shí)幾個(gè)旋翼的槳盤總面積相同(這個(gè)并不準(zhǔn)確,但可以作為大概的參考),很容易得出幾種結(jié)構(gòu)形式需要的旋翼直徑。
同樣,多旋翼的旋翼位置在設(shè)計(jì)時(shí)也不能相互干涉。因此也很容易得出幾種結(jié)構(gòu)形式中旋翼中心距離飛行器幾何中心距離。
很容易看出來,相比較旋翼直徑的縮小,旋翼中心與飛行器幾何中心的距離增加得更快。因此很不幸的,旋翼的數(shù)量越多,飛行器的尺寸也就會(huì)做得越大。
可能會(huì)有人說:不是有那種上下疊層的多旋翼飛行器么?就是在一個(gè)支臂上同時(shí)放置一組共軸反槳的動(dòng)力組,這樣的話不就可以做到旋翼個(gè)數(shù)增加,卻不增加飛行器尺寸的效果么?這個(gè)點(diǎn)子看起來不錯(cuò)。但有個(gè)重要的缺點(diǎn)是,共軸反槳的那上下一對(duì)旋翼的氣流會(huì)相互干擾,從而影響這一對(duì)動(dòng)力組合的效率。簡(jiǎn)單地說,就會(huì)導(dǎo)致這一對(duì)旋翼的拉力不是1+1 = 2,而是1+1 < 2的糟糕結(jié)果。至于具體會(huì)損失多少,大約是20%的樣子。因此這么算下來的話,其實(shí)這種構(gòu)型能獲得的提升很有限,還增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。
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