多旋翼飞行器绪论

人们为什么最终选择了多旋翼飞行器？

基本概念

（1）固定翼
优点：续航时间最长、飞行效率最高、载荷最大
缺点：必须要助跑，降落的时候必须要滑行
（2）直升机
优点：垂直起降
缺点：续航时间没有优势，机械结构复杂、维护成本高
（3）多旋翼
优点：垂直起降、机械结构简单、易维护
缺点：载重和续航时间都更差

一般受力特点：

1. 合成拉力垂直桨盘平面
2. 拉力、重力

四旋翼和六旋翼有何分别？
• 无本质区别，3个力矩+拉力
• 六旋翼控制分配更灵活

无人驾驶飞机和航模

（1）无人驾驶飞机（Unmanned Aerial Vehicle）：简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。微小型无人机英文“Drone”
（2）航模（Model Aircraft）：在国际航联制定的竞赛规则里明确规定“航空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有发动机的，可遥控的不能载人的航空器。”

多旋翼操控和评价

（1）悬停

其中螺旋桨1、3逆时针旋转；2、4顺时针旋转
• 拉力抵消重力
• 四个螺旋桨拉力产生的滚转、俯仰力矩为零
• 偏航力矩为零，四个螺旋桨反扭矩效应均被抵消

多数直升机即单旋翼直升机都有一个小垂直尾桨来抵消反作用力矩，或者采用共轴双桨，上下两个螺旋桨转动方向相反，从而抵消之间的反扭矩的作用。
（2）升降运动
同时同量地增加四个螺旋桨的转速，则螺旋桨产生的总拉力增大，力矩和依然为零。
拉力大于重力时，四旋翼就会上升

左手遥感控制上下，右手遥感控制左右运动
（3）前后运动
同时同量减少螺旋桨#1、#4的转速，同时同量增加螺旋桨#2、#3的转速，会引起四旋翼向前俯仰。然后，拉力会产生向前的分量。

可以看到，改变俯仰后，拉力的垂直分量会减小，将不再等于多旋翼的重力，因此需要增加拉力。
（4）左右运动
同量减小螺旋桨#1、#2的转速，同时同量增加螺旋桨#3、#4的转速，这将产生不平衡力矩使机身向右滚转倾
斜。然后，拉力会产生向右的分量。
（5）偏航运动

同量减小螺旋桨#2、#4的转速，同时同量增加螺旋桨#1、#3的转速，这将使前后飞行和左右飞行
的力矩为零。但顺时针的偏航力矩增加了，飞机顺时针偏航。

顺时针偏航

多旋翼评价

（1）对比

（2）局限性（该方式不宜推广到大尺寸的多旋翼）
1）桨叶尺寸越大，越难迅速改变其角速度

在这个假设下，我们最终得到，桨叶的角加速度与多旋翼的特征长度平方的倒数成正比，也就是多旋翼尺寸越大，角加速度越小，即机动性低。
2）在大载重下，桨叶上下挥舞会导致刚性大的桨很容易折断

因此，多旋翼该方式不宜推广到大尺寸，改进方式如Volocopter VC200

时势造英雄，多旋翼是时间的产物。
一体机改变了体验，使飞行简单化。