【简介:】这个问题牵扯到无人机,尤其是旋翼无人机的总体和气动设计方面的,老鹰航空从下面三个方面来回答一下吧:
1、旋翼的升力特性;
旋翼产生升力的机理其实和固定翼机翼类似,都是依靠上
这个问题牵扯到无人机,尤其是旋翼无人机的总体和气动设计方面的,老鹰航空从下面三个方面来回答一下吧:
1、旋翼的升力特性;
旋翼产生升力的机理其实和固定翼机翼类似,都是依靠上下气流速度差而产生压力差,这里就不多说了。不过在这需要引入一下旋翼的工程化升力公式
T=CTρN²D^4,
其中,T是拉力;CT是旋翼拉力系数,这个参数主要由桨叶的几何外形、扭转角分布、前进比等参数综合控制;ρ是当地空气密度;N是桨叶转速;D是桨叶直径。
从这个公式就可以看出,旋翼直径越大,同等情况下就可以产生更大的升力,从而带动更重的机身。换句话说,旋翼类无人机如果要大型化,那么旋翼直径就必须进一步加大;而不是采用数量更多的小旋翼。
2、旋翼机的操稳特性;
这里咱就来谈一下普通的直升机,也就是单旋翼+尾桨形式,和多旋翼无人机之间的操稳性区别。
多旋翼之间的操稳特性最为简单,由多旋翼本身的拉力差来进行力和力矩平衡,这样背景之下的飞控系统就能够以更加简单和低成本的方式来实现。通俗的说,就是控制变量比较少,比较容易编程和解算。市场上已经拥有很多模块化的飞控产品了,比如APM、Pixhawk、Naza等等,价格从几百到几千不等。
而单旋翼这样的布局,旋翼本身比较容易受到各种扰动的干扰,情况比较复杂,因此自主控制的难度就比较大,通俗的比方就是,多旋翼的控制变量可能只有几十个,而单旋翼的直升机控制变量就可能要达到几千个了。
说道这里, 结合第一点就可以下一个结论了,因为多旋翼结构简单、操稳实现也容易,但是载荷能力较差,因此多旋翼在消费级和工业级无人机市场如鱼得水,逐渐发展成为主流形式;但是在要求更高的使用环境中,比如军用,特别是海军舰载型号中,多旋翼就没有一席之地,相反单旋翼无人直升机才是最为主流的,最经典型号就是美国的“火力侦察兵”无人直升机,起飞重量都达到1.1吨,升限达到6000米,航速达到240km/h。
3、油动与电动的优缺点;
在此再谈一下油动和电动的区别,虽然电动机模式在消费级和工业级无人机领域比较火热,成为主流形式,其原因还是因为这种动力方式使用的比较简单,即插即用很方便。但是缺点也是显而易见的,那就是电池能量密度很低,远远不如燃油。因此,但凡是采用电动的多旋翼无人机,很难飞的很长时间,大体上1个小时已经是极限了。
现在也有一些新兴技术开始进行了试验,比如燃料电池,太阳能电池等等,但是距离实用化还是有一定的距离。
所以,燃油动力+单旋翼无人机,相比于多旋翼无人机而言,就具有大载重、大航程、大航时的优势,成为特殊领域中的主流旋翼无人机形式。
——问题就回答到这里了——
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