幻灯二

无人机螺旋桨会转但起飞不了(为什么无人机螺旋桨做成像下吹风的。而不是靠升力?)

无人机的严格定义是:无人驾驶飞机。

所以,如果要以“飞机”这个概念定义无人机,那么无人机其实应该长这样:

不过大多数国人(非航空圈人士或航空相关从业者)理解的无人机是这样的(截图自tb):

但是,其实,第二种根本算不上无人机,为何?请看飞机的定义:飞机(aeroplane,airplane)是指具有一具或多具发动机的动力装置产生前进的推力或拉力,由机身的固定机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的航空器。飞机是最常见的一种固定翼航空器。按照其使用的发动机类型又可被分为喷气飞机螺旋桨飞机。(固定翼的通俗解释是:有翅膀的飞机)

所以,大多数人所了解的“无人机”的官方名称应该是无人驾驶轻型航空器,而不是无人机,图一那样的,才能叫无人机。

图二那样的,其实可以称为四轴飞行器,或者四旋翼飞行器,大疆等比较广为人所知的“无人机”均属于这类范畴,它的升力来源于四个旋翼(俗称螺旋桨),两个旋翼正转,两个旋翼反转,以相互抵消其反扭力,从而获得稳定的悬停状态。

那么,为何大行其道的不是真正的无人机,而是这种不算正统的,甚至在载人航空领域不存在的飞行器呢?

最早出现的飞机无疑是固定翼飞机,也就是莱特兄弟搞出来的那个东西,固定翼飞机可以看作是气动理论的集大成者,它依靠气流吹拂过机翼,产生压力差作为飞机升力,将飞机托上天空,所以,固定翼飞机是完完全全在在“借用”空气的力量,这也使得固定翼飞机能在很低的推重比下就能飞行(主流民航客机/公务机的巡航推重比一般小于0.2,也就是说只要提供不到20%飞机自身重力的推力,飞机就能正常飞行。),这种飞机效率最高。一架同等重量,设计优良的固定翼无人机,若采用相同的电池,其续航时间会远远长于四旋翼无人机

虽然固定翼飞机的效率很高,但是它有一个致命的缺陷:需要滑跑起降(没有速度,就没有足够的升力)。随着科技的发展,直升机出现了。如果说固定翼飞机是气动理论的集大成者,直升机可以看做是机械工程的集大成者。话不多说,请看直升机部分机械结构:

主减速组自动倾斜器旋翼轴

还不包括尾桨的传动机构。直升机的旋翼不仅需要旋转,还需负担变距、挥舞等调节飞机姿态的运动,不可谓不复杂。可是,越复杂的机械结构,会带来越高的故障率和越高的不可靠性。在有专人维护的机库中,飞机的保养和维修非常得当,但是如果这样的无人机你买回了家中,你有足够的机械知识维护它吗?另外就是效率的问题,由于直升机的升力完全依赖于它的旋翼,所以它要求的推重比就是1,也就是它的推力需要完全抵消它的自身重力,相当于它是把自己生拉硬拽上天的,可以说,除了不需要跑道,在其他方面直升机被固定翼全方位吊打。

最后就是今天的主角多旋翼无人机了。这种飞机在载人航空领域中不存在,为何?因为这货的安全性比直升机低,其他的跟直升机一毛一样(除了直升机维护复杂,但是在专业人员的手上这不是事儿)。为何说它安全性低呢?因为如果它一台发动机挂掉了或者飞控挂掉了,这飞机就玩完啦!而四台发动机,有一台发生故障的概率,肯定大于一台相同的发动机,自身发生故障的概率。或许有人问,那直升机的发动机挂掉以后,不也没动力直接玩完了吗?当然不是!直升机也是有自己的气动布局的,人家有个多旋翼永远学不来的操作:熄火降落!这个我就不赘述了,直接说效果,就是如果直升机在足够高的高度下,发动机发生故障停车,直升机可以完好无损的不依赖发动机降落在地上。那么既然说的多轴如此“一无是处”呢?为何它在民用级领域如此大行其道呢?因为它可以视作是电子技术的集大成者,由于其四个旋翼,且这四个旋翼只能旋转,没有变距与挥舞运动的布局,只要有一个旋翼转速稍有不正常,或者一阵侧风,它就会直接翻过来坠毁!很多小伙伴也许不同意我的观点:我的大疆四级风下悬停稳如狗啊!那是因为人家的飞控系统先进!飞控系统会直接感知飞机的姿态,在飞机姿态略微有偏移的时候(往往这个便宜人类的肉眼还没有觉察到的时候),飞控就会直接指令四个旋翼调整转速,使飞行器回归稳定状态,所以四旋翼无人机在飞行的时候,飞控永不停歇的在帮助飞行员稳定这架飞机,一旦飞控系统罢工,以人类的反应速度,飞行器会在零点另几秒内丧失稳定,并坠毁。

所以在0几年的时候,根本没有多旋翼,只有固定翼和直升机无人机,因为这俩货完全不需要飞控,也可以正常飞行。不过技术一成熟,多旋翼就大行其道,因为它的操纵难度和维护难度,基本上是个智商正常的人类就可以直接上手。给你个固定翼,没有数月的模拟器与实战练习,您能掌握接班起降?给你个直升机,没数个月的学习与实操,您能维护好它?这两种飞机入门的复杂程度劝退了不计其数的萌新。多旋翼则不同,看着说明书,直接上手,一飞冲天,完美满足了萌新们想开着飞机上天的成就感,虽然它的安全性不足以支持载人飞行,但是如果上面就挂个小相机呢?出事了也不会伤及人命,who cares? 总之,感谢科技的发展吧~

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