垂直起降固定翼无人机 优缺点 多旋翼和固定翼无人机各自有哪些优缺点

2020-04-04 03:58:33 来源：朵拉利品网

1, 多旋翼和固定翼无人机各自有哪些优缺点

在操控性方面，多旋翼的操控是最简单的。它不需要跑道便可以垂直起降，起飞后可在空中悬停。它的操控原理简单，操控器四个遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下和偏航方向的运动。在自动驾驶仪方面，多旋翼自驾仪控制方法简单，控制器参数调节也很简单。相对而言，学习固定翼和直升机的飞行不是简单的事情。固定翼飞行场地要求开阔，而直升机飞行过程中会产生通道间耦合，自驾仪控制器设计困难，控制器调节也很困难。
在可靠性方面，多旋翼也是表现最出色的。若仅考虑机械的可靠性，多旋翼没有活动部件，它的可靠性基本上取决于无刷电机的可靠性，因此可靠性较高。相比较而言，固定翼和直升机有活动的机械连接部件，飞行过程中会产生磨损，导致可靠性下降。而且多旋翼能够悬停，飞行范围受控，相对固定翼更安全。
在勤务性方面，多旋翼的勤务性是最高的。因其结构简单，若电机、电子调速器、电池、桨和机架损坏，很容易替换。而固定翼和直升机零件比较多，安装也需要技巧，相对比较麻烦。
在续航性能方面，多旋翼的表现明显弱于其他两款，其能量转换效率低下。
在承载性能方面，多旋翼也是三者中最差的。
对于这三种机型，操控性与飞机结构和飞行原理相关，是很难改变的。在可靠性和勤务性方面，多旋翼始终具备优势。随着电池能量密度的不断提升、材料的轻型化和机载设备的不断小型化，多旋翼的优势将进一步凸显。因此，在大众市场，“刚性”体验最终让人们选择了多旋翼。
然而，多旋翼也有自身的发展瓶颈。它的运动和简单结构都依赖于螺旋桨及时的速度改变，以调整力和力矩，该方式不宜推广到更大尺寸的多旋翼。第一，桨叶尺寸越大，越难迅速改变其速度。正是因为如此，直升机主要是靠改变桨距而不是速度来改变升力。第二，在大载重下，桨的刚性需要进一步提高。螺旋桨的上下振动会导致刚性大的桨很容易折断，这与我们平时来回折铁丝便可将铁丝折断同理。因此，桨叶的柔性是很重要的，它可以减少桨叶来回旋转对桨叶根部的影响。正因为如此，为了减少桨叶的疲劳，直升机采用了一个容许桨叶在旋转过程中上下运动的铰链。如果要提供大载重，多旋翼也需要增加活动部件或加入涵道和整流片。这相当于一个多旋翼含有多个直升机结构。这样多旋翼的可靠性和维护性就会急剧下降，优势也就不那么明显了。当然，另一种增加多旋翼载重能力的可行方案便是增加桨叶数量，增至18个或32个桨。但该方式会极大地降低可靠性、维护性和续航性。（劲鹰无人机）

2, 多旋翼无人机和固定翼无人机相比有什么优点？

这个是分情况的，要从不同的角度来分析
首先从性能和操控上来说
在操控性方面，多旋翼的操控是最简单的。它不需要跑道便可以垂直起降，起飞后可在空中悬停。它的操控原理简单，操控器四个遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下和偏航方向的运动。在自动驾驶仪方面，多旋翼自驾仪控制方法简单，控制器参数调节也很简单。相对而言，学习固定翼和直升机的飞行不是简单的事情。固定翼飞行场地要求开阔，而直升机飞行过程中会产生通道间耦合，自驾仪控制器设计困难，控制器调节也很困难。
在可靠性方面，多旋翼也是表现最出色的。若仅考虑机械的可靠性，多旋翼没有活动部件，它的可靠性基本上取决于无刷电机的可靠性，因此可靠性较高。相比较而言，固定翼和直升机有活动的机械连接部件，飞行过程中会产生磨损，导致可靠性下降。而且多旋翼能够悬停，飞行范围受控，相对固定翼更安全。
在勤务性方面，多旋翼的勤务性是最高的。因其结构简单，若电机、电子调速器、电池、桨和机架损坏，很容易替换。而固定翼和直升机零件比较多，安装也需要技巧，相对比较麻烦。
在续航性能方面，多旋翼的表现明显弱于其他两款，其能量转换效率低下。
在承载性能方面，多旋翼也是三者中最差的。
对于这三种机型，操控性与飞机结构和飞行原理相关，是很难改变的。在可靠性和勤务性方面，多旋翼始终具备优势。随着电池能量密度的不断提升、材料的轻型化和机载设备的不断小型化，多旋翼的优势将进一步凸显。因此，在大众市场，“刚性”体验最终让人们选择了多旋翼。
再从市场需求方面来说
比如军用无人机，几乎没有多旋翼什么事；多旋翼在民用上应用多一些，第一，多旋翼相对便宜一些，第二，由于有飞控控制，使得操作变得非常简单，飞行很稳定，如果配上好的飞控，可以使多旋翼变得非常强大，甚至没玩过航模的人都能得心应手，特别是在航拍领域，多旋翼异军突起，在很多电视节目也有应用；第三，国产的多旋翼发展很快，例如DJI，中云图无人机都还不错。
望采纳，谢谢@！

3, 固定翼飞机和直升飞机都各有哪些优势,都各有哪些缺点？

1.什么是多旋翼
多旋翼飞行器是一类通过多个定距桨（螺旋桨）正反旋转与转速控制提供飞行器升力与飞行器姿态调整。这样的定义方式使我们准确了解多旋翼飞行器的旋翼结构、升力来源、姿态控制方式。
2.多旋翼飞行器一般结构
任何飞行器都可以分为三个部分：控制器，执行器，反馈环节。控制器包括飞控，接收机；执行器包括电调，直流电机，定距正反桨；反馈环节就是传感系统，一般包括两大类：飞行器姿态传感系统，外部环境感知系统。
3.多旋翼飞行器控制原理
四旋翼飞行器正反桨两两成对，分别向不同方向旋转，平衡扭矩并向旋翼“下方”推送气流。通过成对变化定距桨旋转速度，调整入流量来实现飞行器姿态控制。
一般而言，四旋翼飞行器有两种飞行模式，上面介绍的是X型控制结构，也是当下使用较多的控制方式。除此之外还有十字型，两者原理大同，细节小异。
至于八旋翼，十六旋翼甚至更多，都是通过成对正反桨平衡扭矩，提供升力，调整姿态。
4.多旋翼飞行器特点
多旋翼机型确实降低了商品无人机的门槛。然而在很多飞行器设计师的眼中多旋翼飞行器是一个非常“奇怪”的存在，它的缺点实在非常多，却因同样具有非常鲜明的优点而成为当下无人机市场的宠儿。
优点
从飞行器操作者的角度来看，多旋翼是完美（简单）的被控对象（虽然它还是非线性，非最小相位系统）。
多旋翼飞行器可以很容易产生统一方向的气流推送，因此具备优秀的VOTL能力与定点悬停能力，而这是一般固定翼飞机望尘莫及的。
同时对称的旋翼布局使得其操控简单直接，姿态调整时只需成对改变旋翼转速，就可提供非常“直接”的姿态力矩。而其它旋翼机则一般会有一个复杂的动力学过渡过程（这样描述其实很不专业，却比较容易理解），增加了炸鸡以及飞行器周围人员的风险，对操作者的控制要求提升了很多。
而且多旋翼飞行器的姿态变化方式使得该机型直接采用定距桨，相比于直升机的变距桨在机械设计结构，控制难度，实现成本，姿态平稳方面都有很大提升。
一句话：多旋翼飞行器使得飞行变得简单
缺点
从飞行器设计者的角度来看多旋翼飞行器却是—“无比丑陋”的。
首先，其气动效率非常糟糕。固定翼是上帝为飞行生物设计的完美的飞行器结构。固定翼在空中可以借助气流产生升力，姿态变换通过“借力”实现（还是要有执行器控制相应的机械结构，但省“力”很多），螺旋桨或者喷气发动机只提供额外飞行速度。而多旋翼需要安装与旋翼数相同的电机来提供升力，在飞行过程中完全没有办法借助空气动力。姿态变化，飞行速度全部来自于机载动力，自身能量消耗巨大，效率之低令人发指。
这也是为什么在讨论翼型时基本都是关于固定翼和直升机的，多旋翼的定距桨也就是谈一谈扭矩，旋翼尺寸和电机选择方面的匹配罢了。
其次，在机动性方面，直升机型飞行器机动速度与飞行包络都明显优于多旋翼飞行器，如果在机动过程中充分考虑直升机机身与主旋翼之间的作用力耦合，并在控制算法中巧妙地加以利用则可以增强直升机的机动性，降低能耗。但对于多旋翼而言，机动过程既不美观也不经济。
最后，当多旋翼飞行器“大型化”也就是Scale number（尺寸系数）上升后，意味着需要提供更大的升力从而要求更大尺寸的定距桨，这不但面临着更大动力模块的难题，同时众多大尺寸旋翼在一个平面中旋转会使实际控制变更加困难。
一句话：多旋翼飞行器使得飞行变得没品质。
任何一种飞行器结构都必然存在自己优缺点，换句话说，留给爱好者和设计者的空间是很大的，无人机在飞行器控制方式和结构设计中蕴藏着巨大的创新潜力。相信以后可以看到越来越多奇妙、美丽、高效的飞行器设计结构。（劲鹰无人机）

名词解释

旋翼

该词条首先对旋翼概念进行了介绍，并分别对四种具体的旋翼铰接式旋翼、无铰式（固接式）旋翼、半无铰式（半固接式）旋翼、无轴承式旋翼进行了分析和比较。

可靠性

可靠性的定义是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。“三个规定”是理解可靠性概念的核心。

• 上一篇 垂直起降固定翼无人机论文 实现四旋翼无人机垂直起降的难点在哪
• 下一篇 垂直起降固定翼文档 垂直起降固定翼在行业内有什么应用？