
直升机如何飞行

典型的直升机具有主旋翼和尾旋翼。确实存在其他设计,但它们都用于控制相同的力。这是对直升机如何飞行的一个 非常 基本的解释,但在理解无人机飞行时适合我们的目标。
直升机有一个主旋翼,它产生向下的推力,将飞行器提升到空中。问题是当旋翼向一个方向转动时,它会对直升机机身施加一个力(感谢牛顿!)因此旋翼和直升机机身都会旋转,只是方向相反。
这显然不是一种很好的飞行方式,这就是直升机具有尾旋翼的原因。该旋翼发出水平推力以抵消来自主旋翼的扭矩。



多旋翼无人机和扭矩问题
如果我们查看基本四轴飞行器的布局,您会注意到四个旋翼以 X 模式排列。两个道具顺时针旋转,另外两个逆时针旋转。具体来说,前支柱彼此以相反的方向旋转,后支柱也是如此。因此,彼此相对的道具沿相同方向对角旋转。
这种安排的最终结果是,如果所有道具都以相同的速度旋转,则无人机应该保持完美静止,机头固定到位。
使用扭矩和推力进行机动
如果您不想将无人机的机头固定在一个位置,则可以使用这种扭矩取消原理来进行机动。如果你故意减慢一些电机的速度并加快其他电机的速度,不平衡会导致整个飞行器转动。
同样,如果您加快两个后置电机的速度,无人机的后部会抬起,使整个飞行器向前倾斜。这适用于一对转子,因此您可以在任何基本方向上倾斜飞行器。
这种方法有问题!例如,如果你减慢一个转子的速度,你也会减少它的推力,另一个转子必须加速以补偿它。否则,总推力将降低,无人机将失去高度。但是,如果您增加旋翼的推力,它会导致无人机倾斜得更多,从而导致不必要的移动。
四轴飞行器或其他多旋翼飞行器能够飞行的唯一原因是控制它的硬件执行复杂的实时问题解决。换句话说,当您告诉无人机在 3D 空间中向特定方向移动时,机载飞行控制系统会准确计算出每个电机应该以何种速度旋转转子才能实现这一目标。

无人机的所有动作都是这些动作的组合。例如,对角飞行是控件上俯仰和滚转的混合。例如,机载飞行控制器完成所有复杂的工作,例如弄清楚如何将命令转换为。将机头向下倾斜到特定的电机速度。
集体与固定螺距转子
多旋翼无人机如何飞行还有最后一个重要方面,那就是旋翼本身。你今天能买到的几乎所有无人机都使用“定距”转子。这意味着转子叶片切入空气的角度永远不会改变。


负螺距意味着,理论上,直升机可以倒置飞行,但大多数全尺寸直升机都太大太重,实际上无法做到这一点。比例模型直升机没有这样的限制。这导致了“3D”遥控直升机飞行和熟练飞行员令人费解的表演的兴起。
对于固定螺距旋翼,增加推力的唯一方法是增加旋翼速度,这与直升机不同,直升机的旋翼速度可以在螺距变化时保持恒定。这意味着无人机必须不断加速或减速其旋翼,不能在 3D 空间内以任何姿态飞行,并且下降速度不能超过自由落体。
为什么我们没有集体俯仰无人机?已经有一些尝试,例如 Stingray 500 3D Quadcopter, 但这种设计的复杂性和成本限制了它的专业应用。
容易飞,不容易飞
像DJI Mini 2这样的多旋翼无人机是工程和计算机技术的奇迹。由于各种科学和技术的融合,它们只能飞行,因此您可以在假期中获得一些很棒的剪辑。现在,下次您带着无人机出去兜风时,您会对这个小家伙的能力产生新的尊重。