多旋翼载人飞行器的各种方案比较和发展趋势  斑斓航空

近年来载人飞行器市场的打开，多旋翼载人飞行器以优异的控制功用和可笔直起降的方便性等利益灵敏获得了宽广消费集体的注重，成为迄今为止最热销的产品。多旋翼无机人相较于其它载人飞行器具有得天独厚的优势，与固定翼飞机比较，它具有能够笔直起降，能够定点回旋改动的利益；与单旋翼直升机比较，它没有尾桨设备，因此具有机械结构简略、安全性高、运用成本低一级利益。多旋翼载人飞行器的许多利益使它在载人飞行器b端商场远景被看好，但也面临着许多的问题，在电力巡航、物流运送、消防、植保等领域电动载人飞行器的载重及续航时刻成为制约其打开的重要因素。此刻，燃油动力多旋翼载人飞行器仰仗其大载重与长航时的利益为b端商场带来曙光。

油动多旋翼常见分类

常见的油动多旋翼载人飞行器有四旋翼、六旋翼、八旋翼，多旋翼其最大特点就是具有多对旋翼，并且每对旋翼的转向相反，用来抵消彼此反扭力矩。

多旋翼载人飞行器在飞行过程中需要不断地调整各个旋翼产生的升力来保持飞行姿态的平稳。常用改变升力的方式有两种。一种是发动机转速恒定，通过调整螺旋桨的螺距改变升力，称为变桨距方式;另一种是螺旋桨的螺距恒定，通过调整发动机转速改变升力，称为调速方式。两种方式各有什么特点呢?

变桨距，也称为变距、调距：优点是响应速度快。缺点是需要复杂的机械结构来调整桨距，造价成本高，维护费用也高。

调速，也称为变转速、变速。优点是机械结构简单，调速多发直驱方式无传动结构，发动机直接驱动螺旋桨。造价成本较低，维护费用低。缺点是响应速度较慢。

常见油动多旋翼能源提供方式有纯油动和油电混合两种类型。纯油动按控制方式又可分为上面所说的油动变桨距和油动调速;油动变桨距又可细分为单发传动和多发传动;常见的油动调速只有多发直驱类型。油电混合常见的只有调速控制方式一种，又可分为油发电和油加电两种。

油动单发传动变桨距多旋翼

采用一个发动机提供动力，通过复杂的传动结构将动力传到各旋翼并改变旋转方向。各旋翼转速相同，以调整螺旋桨螺距的方式改变升力保持姿态平稳。

优点：发动机数量少，发动机的维护工作量小。响应速度快。

缺点：发动机动力传输到各旋翼的传动机械结构复杂，各旋翼又需要独立的变桨距机械结构，导致机械结构非常复杂，机身整体重，制造成本高，机械维护难度大，总体维护费用高。

油动多发传动变桨距多旋翼

采用多个发动机提供动力，每个发动机带动一个旋翼，各发动机转速相同，以调整螺旋桨螺距的方式改变升力保持姿态平稳。发动机和旋翼之间需要传动结构。可以使用正反转发动机，也可以只使用正转发动机，通过传动机构换向。

优点：传动结构简单，响应速度快。

缺点：发动机个数多，发动机维护工作量大。各旋翼又需要独立的传动结构和变桨距机械结构，机械结构较复杂，机身整体重，制造成本高，总体维护费用高。

油动多发直驱多旋翼(燃油直驱多旋翼)

常见油动调速多旋翼都是采用多发调速直驱方式，通常称为油动直驱多旋翼。

油动直驱多旋翼采用多个发动机提供动力，每个发动机带动一个旋翼，旋翼螺距固定，通过调整发动机节气门控制转速改变升力，旋翼直接安装在发动机的转轴上，无需传动结构。

优点：无需传动结构、机械结构简单，零部件个数少、制造成本低，维护费用较低。

缺点：发动机个数多，发动机维护工作量大。机身整体较重，效率与响应速度一般。

油电混合多旋翼

油电混合多旋翼，按照动力方式划分，可分为油发电与油加电共同发电两种。

油发电多旋翼

油发电多旋翼是以单个发动机提供动力带动发电机发电，再以此电能驱动各旋翼上的电机产生升力，无需配备动力电池。各旋翼直接固定在电机转轴上，无传动结构。

优点：只消耗燃油，补充能源便捷。电机响应速度较快。

缺点：需要发动机和发电机，机身整体较重，载重量较小。

油加电多旋翼

油加电多旋翼一般以单个发动机带动主旋翼提供升力，多个电动旋翼调整姿态，需配备动力电池。旋翼直接固定在电机或发动机的转轴上，无传动结构。

优点：无需发电机，无传动结构，机身整体较轻。电机响应速度较快。

缺点：需要添加燃油和携带动力电池，补充能源不便捷。

以上各种方案基本都有成功首飞的案例。由于多发直驱方案具有机械结构简单，维护方便，载重量大等显著优点，目前已有较好的商业应用。

多旋翼未来发展趋势

油动多旋翼的发展趋势主要在于两方面，一个是发动机，一个是旋翼。

电喷：电喷发动机是采用电子控制装置，取代传统的机械系统(如化油器)来控制发动机的供油过程。使用电喷发动机具有省油、提升可靠性、提升响应速度及环境适应力等优点。

再说旋翼机的发展。多旋翼载人飞行器想在效率方面突破，就不得不考虑将固定翼的原理与优缺点，与多旋翼相结合，从而得出更好的解决方案。

复合翼：采用固定翼结合多旋翼的复合翼布局形式，结合多旋翼可垂直起降，无需借助跑道滑行起飞的优点，兼具固定翼载人飞行器航时长、速度高、距离远的特点，有效提升效率。

油动多旋翼解决的是载重和续航两个问题，或者说是载重和续航的乘积(载重续航积)，有些方案可以解决续航问题，但是受限于功率密度，载重量无法显著提高，比如氢燃料电池。目前，油动直驱多旋翼商业化推广较好，实际使用中发动机的环境适应能力是相对比较突出的问题。

飞控对油机的控制如何实现较好的响应，具体在多旋翼上是怎么实现的?

不同的油动多旋翼方案，飞控对发动机的控制策略是不同的。响应速度对抗风能力有影响，但是抗风性能涉及多个因素，可以通过其他方面弥补响应速度的问题。

天津斑斓航空科技有限公司，成立于2016年，成立之初是做华为企业网业务的代理商，原名天津瑞鼎创展科技有限公司。2019年公司由九个怀有飞之梦想的人组成团队转型研发电动垂直起降飞行器，致力于自主研发电动垂直起降载人飞行器，为高效的低空出行提供解决方案。