無(wú)人機(jī)偏愛(ài)多旋翼的原因是什么

為何無(wú)人機(jī)偏愛(ài)多旋翼？

首先，我們以目前電動(dòng)的固定翼、直升機(jī)和多旋翼為例比較它們的用戶(hù)體驗(yàn)：

在操控性方面，多旋翼的操控是最簡(jiǎn)單的。

它不需要跑道便可以垂直起降，起飛后可在空中懸停。它的操控原理簡(jiǎn)單，操控器四個(gè)遙感操作對(duì)應(yīng)飛行器的前后、左右、上下和偏航方向的運(yùn)動(dòng)。在自動(dòng)駕駛儀方面，多旋翼自駕儀控制方法簡(jiǎn)單，控制器參數(shù)調(diào)節(jié)也很簡(jiǎn)單。相對(duì)而言，學(xué)習(xí)固定翼和直升機(jī)的飛行不是簡(jiǎn)單的事情。固定翼飛行場(chǎng)地要求開(kāi)闊，而直升機(jī)飛行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生通道間耦合，自駕儀控制器設(shè)計(jì)困難，控制器調(diào)節(jié)也很困難。

在可靠性方面，多旋翼也是表現(xiàn)最出色的。

若僅考慮機(jī)械的可靠性，多旋翼沒(méi)有活動(dòng)部件，它的可靠性基本上取決于無(wú)刷電機(jī)的可靠性，因此可靠性較高。相比較而言，固定翼和直升機(jī)有活動(dòng)的機(jī)械連接部件，飛行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致可靠性下降。而且多旋翼能夠懸停，飛行范圍受控，相對(duì)固定翼更安全。

在勤務(wù)性方面，多旋翼的勤務(wù)性是最高的。

因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，若電機(jī)、電子調(diào)速器、電池、槳和機(jī)架損壞，很容易替換。而固定翼和直升機(jī)零件比較多，安裝也需要技巧，相對(duì)比較麻煩。

在續(xù)航性能方面，多旋翼的表現(xiàn)明顯弱于其他兩款，其能量轉(zhuǎn)換效率低下。

在承載性能方面，多旋翼也是三者中最差的。

對(duì)于這三種機(jī)型，操控性與飛機(jī)結(jié)構(gòu)和飛行原理相關(guān)，是很難改變的。在可靠性和勤務(wù)性方面，多旋翼始終具備優(yōu)勢(shì)。隨著電池能量密度的不斷提升、材料的輕型化和機(jī)載設(shè)備的不斷小型化，多旋翼的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯。因此，在大眾市場(chǎng)，“剛性”體驗(yàn)最終讓人們選擇了多旋翼。

多旋翼也有自身的發(fā)展瓶頸

它的運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)都依賴(lài)于螺旋槳及時(shí)的速度改變，以調(diào)整力和力矩，該方式不宜推廣到更大尺寸的多旋翼。

第一，槳葉尺寸越大，越難迅速改變其速度。

正是因?yàn)槿绱?，直升機(jī)主要是靠改變槳距而不是速度來(lái)改變升力。

第二，在大載重下，槳的剛性需要進(jìn)一步提高。

螺旋槳的上下振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致剛性大的槳很容易折斷，這與我們平時(shí)來(lái)回折鐵絲便可將鐵絲折斷同理。因此，槳葉的柔性是很重要的，它可以減少槳葉來(lái)回旋轉(zhuǎn)對(duì)槳葉根部的影響。正因?yàn)槿绱耍瑸榱藴p少槳葉的疲勞，直升機(jī)采用了一個(gè)容許槳葉在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中上下運(yùn)動(dòng)的鉸鏈。如果要提供大載重，多旋翼也需要增加活動(dòng)部件或加入涵道和整流片。這相當(dāng)于一個(gè)多旋翼含有多個(gè)直升機(jī)結(jié)構(gòu)。這樣多旋翼的可靠性和維護(hù)性就會(huì)急劇下降，優(yōu)勢(shì)也就不那么明顯了。當(dāng)然，另一種增加多旋翼載重能力的可行方案便是增加槳葉數(shù)量，增至18個(gè)或32個(gè)槳。但該方式會(huì)極大地降低可靠性、維護(hù)性和續(xù)航性。種種原因使人們最終選擇了微小型多旋翼。

多旋翼未來(lái)何去何從

從事多旋翼開(kāi)發(fā)，無(wú)外乎從需求、方案、技術(shù)三個(gè)角度入手。

需求創(chuàng)新不僅需要對(duì)用戶(hù)需求的把握，還要綜合把握方案和技術(shù)的可行性。需求創(chuàng)新又會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題和特色，這樣會(huì)立刻形成產(chǎn)品和方案的差異性。新的問(wèn)題引發(fā)新的設(shè)計(jì)、新的技術(shù)開(kāi)發(fā)與集成，從而形成門(mén)檻。

方案創(chuàng)新需要廣闊的知識(shí)面和對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)可行性的把握，它會(huì)降低技術(shù)的難度。

技術(shù)創(chuàng)新需要本領(lǐng)域很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，其難度在于需要對(duì)多旋翼的某種性能進(jìn)行較大改善。行業(yè)每個(gè)細(xì)分領(lǐng)域都會(huì)帶來(lái)新需求和問(wèn)題。多旋翼與其他設(shè)備組合，不斷形成新的應(yīng)用。新的應(yīng)用場(chǎng)景勢(shì)必帶來(lái)新的問(wèn)題、新的技術(shù)。同時(shí)，應(yīng)該對(duì)用戶(hù)進(jìn)行細(xì)分。這可以挖掘另外的新需求。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的推出同樣也會(huì)擴(kuò)大需求。國(guó)內(nèi)外相關(guān)政策不斷完善，行業(yè)也將變得更加規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)必會(huì)給用戶(hù)吃下定心丸，刺激用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)欲望，從而會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大需求。

目前，具有廣大消費(fèi)群體的市場(chǎng)需求是被普遍看好的，比如玩具、教育、可穿戴四旋翼以及農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)等熱門(mén)領(lǐng)域。多旋翼需要可靠的品質(zhì)，這就意味著生產(chǎn)商需要源源不斷的研發(fā)投入。因此，安全風(fēng)險(xiǎn)可控和具備廣闊的消費(fèi)群體的市場(chǎng)可以幫助廠(chǎng)家賺取合理的利潤(rùn)，進(jìn)一步幫助產(chǎn)品提升質(zhì)量。