第三,在维护方面,在三类飞行器中多旋翼飞行器的出勤率是最高的。因其大多采用一体化机身设计,方便了更换零件。而固定翼和直升机零件较多而且结构复杂,元件之间的磨损也很严重,需要熟练地技巧才可以更换,维护难度高成本也高。
第四,当今世界发展到现在的程度已经经历了三次工业这三次工业无一例外都是应用化石能源,化石能源毕竟是有限的而且对环境产生了很大的影响,各国大力提倡使用清洁能源。多旋翼无人飞行器顺应了时代潮流,多旋翼无人飞行器使用电能驱动属于清洁能源,如果大力发展可以代替卡车等人们传统的运输工具,保护了环境也节约了空间。
对于这三种飞行器,操控性与飞机机体结构和飞行原理相关,是很难改变的。在牢固性和维护方面,相比其他两种飞行器多旋翼飞行器始终具备优势。相信随着电池性能的不断提升、材料科学的进步和机载设备的不断小型化智能化,多旋翼的优势将进一步凸显,困扰多旋翼飞行器的续航问题也得以解决。以上种种原因决定了多旋翼飞行器可以后来居上,在飞行器市场上占有一席之地。
1.2.2 多旋翼无人飞行器有何缺点
由于多旋翼采用一体化的机体结构,所以它也有很多缺点。它的飞行姿态调节全部依赖于旋翼转速的改变,以改变升力和作用力,大型的一体化机身在工艺上也很难满足,所以一体化结构不宜推广到更大尺寸的多旋翼飞行器,只能生产小型化的多旋翼无人飞行器,所以在航程以及应用范围方面具有一定的局限性。
第一,螺旋桨叶片的尺寸越大,转速改变越缓慢。正是因这个原因,直升机主要依靠增加桨距提高升力而不是提高转速。
第二,在大负载情况下旋翼提供的升力需要增加,要增大桨片的尺寸所以桨片的刚度需要大幅增加,需要使用复合材料,使成本大大提高。螺旋桨的上下振动会导致刚性大韧性不足的桨片折断。因此,桨叶的韧度也很重要的,可以减少不必要的能量消耗从而增加效率。如果要挂大重量负载,多旋翼飞行器必然要改变设计增加机械元件。这相当于一个多旋翼飞行器拥有部分类似直升机结构,导致牢固性和维护性就会急剧降低,对于直升机和固定翼飞机的优势就没那么明显了。当然,还有一种增加多旋翼飞行器载重能力的方案是增加桨叶的数量。但该方式需要挂载更多电动机、更多复杂的控制系统维护保养变的困难,功耗大大增加续航能力削弱,所以人们更愿意发展高性价比的小型多旋翼无人飞行器。
1.2.3 多旋翼飞行器的发展历史
多旋翼飞行器的发展过程并不是一帆风顺的,在经历了漫长的探索过程之后,才有了今天的成果。1990年以前几乎没有多旋翼飞行器可以投入市场。第一架成功起飞的垂直起降型多旋翼飞行器出现在上世纪20年代,但是在当时没有引起人们的广泛关注。二十世纪二十年代,人们设计出了第一个四旋翼飞行器原型机,由于操作复杂飞行员能力不足等原因,在第一次尝试带负载飞行时就失败了。该四旋翼飞行器是靠垂直于主旋翼的螺旋桨来产生推力,因此并不是完全意义上的四旋翼飞行器,更像一架固定翼螺旋桨飞行器。在早期发展中多旋翼飞行器的设计受困于电动机功率不足,桨片韧度不够,结构不合理,无谓耗能太多,起飞高度往往只能达到几米甚至更低,因此在之后的几十年内,多旋翼飞行器的发展基本停滞。直到上世纪五十年代,科学家设计出了第一架标准意义上的多旋翼飞行器,第一次试飞就取得巨大成功,这个飞行器自重很大,通过两个在当时功率强大的发动机可以完成空中停车和低强度飞行,飞机的动力主要来自主旋翼旋转产生的升力。但是,由于这架飞机各项参数标准很低,难以维护和持续飞行,但该多旋翼飞行器在飞行速度和续航能力上存在巨大缺陷故无法与当时的主流飞行器竞争,因此人们对这个项目失去了兴趣,研究也暂时停止,只能说是一次试验性质的研究,不具有实际意义。 多旋翼无人飞行器的数学建模与matlab仿真(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_80633.html