旋翼載人飛行器飛行平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用
旋翼載人飛行器飛行平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用 斑斕航空
載人飛行器根據(jù)平臺(tái)配置的不同進(jìn)行劃分，主要包括固定翼載人飛行器、旋翼載人飛行器和復(fù)合載人飛行器。與固定翼載人飛行器相比，旋翼載人飛行器具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如對(duì)起降場(chǎng)地要求低，無(wú)需跑道或軌跡，垂直起降，空中懸停等。
多旋翼平臺(tái)配置
多旋翼載人飛行器是根據(jù)螺旋槳的多少來(lái)定義的。以常規(guī)布局的四個(gè)旋翼為例，四個(gè)螺旋槳產(chǎn)生升力和推力，相鄰兩個(gè)螺旋槳前后布置抵消反向力矩。機(jī)械上只需要保持重量分布均勻，重心位于中心板的垂直線上，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)身振動(dòng)小。飛行力學(xué)方面，多旋翼載人飛行器通過(guò)螺旋槳轉(zhuǎn)速的變化來(lái)調(diào)節(jié)速度和力矩，從而實(shí)現(xiàn)多旋翼載人飛行器的飛行運(yùn)動(dòng)。但對(duì)于載人飛行器的多旋翼槳葉來(lái)說(shuō)，一方面槳葉尺寸越大，越難快速改變轉(zhuǎn)速。也正因?yàn)槿绱?，直升機(jī)主要通過(guò)改變俯仰而不是速度來(lái)改變升力。另一方面，在重載下，葉片的剛度需要進(jìn)一步提高。恒定槳距的葉片上下振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致剛性高的葉片容易折斷，所以葉片的柔性很重要，可以減少葉片來(lái)回旋轉(zhuǎn)對(duì)葉根的影響。所以大載荷多旋翼載人飛行器的大葉片很少見(jiàn)。
電動(dòng)多旋翼
多旋翼載人飛行器具有原理簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、靈活輕便等一系列優(yōu)點(diǎn)。由于無(wú)刷電機(jī)、電池和飛行控制技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)多旋翼機(jī)近年來(lái)取得了巨大的成功，在小載荷、低速、短距離的應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。比如植保，航拍等。
油動(dòng)多旋翼
油動(dòng)多旋翼載人飛行器由多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)固定螺距的旋翼，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的油門控制速度來(lái)改變升力，旋翼直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，沒(méi)有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。它具有不需要減速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，負(fù)載能力大，電池壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。而油動(dòng)多旋翼載人飛行器的驅(qū)動(dòng)方式和控制原理與大尺寸電動(dòng)多旋翼載人飛行器基本相同，同樣受到空氣動(dòng)力學(xué)原理的限制。大尺寸固定螺旋槳導(dǎo)致飛行速度低，抗風(fēng)能力差，振動(dòng)大。
油驅(qū)多旋翼載人飛行器由于技術(shù)原理上的缺陷，目前只適用于貼近地面低速飛行的農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域。在需要重載高速、遠(yuǎn)程、高飛行高度的應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)法與無(wú)人直升機(jī)競(jìng)爭(zhēng)。
電動(dòng)混合多旋翼
電動(dòng)混合多旋翼，按動(dòng)力方式可分為油發(fā)電型和油加電型兩種。油電直驅(qū)發(fā)電方案具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、負(fù)載能力相對(duì)較大等優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用廣泛。油發(fā)電型其實(shí)就是普通的電動(dòng)多旋翼，用油動(dòng)發(fā)電機(jī)代替驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力電池。通過(guò)油動(dòng)發(fā)電，利用了燃料的高能量密度，續(xù)航時(shí)間大大提高。無(wú)刷電機(jī)和旋翼采用直流驅(qū)動(dòng)，保留了電傳動(dòng)運(yùn)行靈活的特點(diǎn)。但由于部分載重量需要用于運(yùn)載油動(dòng)發(fā)電裝置和燃油，所以該機(jī)型載重量較小，振動(dòng)和噪音比電動(dòng)多旋翼大。
載人飛行器的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用要考慮成本、市場(chǎng)規(guī)模、平臺(tái)性能指標(biāo)、應(yīng)用場(chǎng)景等要求。根據(jù)需求分析矩陣對(duì)需求進(jìn)行多維度的論證和分析。選擇最符合要求的載人飛行器平臺(tái)。所以載人飛行器發(fā)展的動(dòng)力是載人飛行器在行業(yè)的應(yīng)用。對(duì)于旋翼載人飛行器平臺(tái)，各種飛行平臺(tái)各有利弊。只有結(jié)合具體的行業(yè)應(yīng)用，才能發(fā)揮平臺(tái)的最大優(yōu)勢(shì)。才能推動(dòng)載人飛行器的快速發(fā)展。
