多旋翼载人飞行器的旋翼数量是由什么决定的?斑斓航空
多旋翼载人飞行器旋翼的数量由飞行器稳定性、几何尺寸和单发动态性能之间的平衡决定。
先说稳定性的影响。基本上我们可以认为多旋翼载人飞行器的稳定性中八旋翼>六旋翼>四旋翼。当然,原因很好解释。对于一个具有一定运动特性的飞行器来说,能够参与控制的量越多,自然就越容易获得良好的控制效果。四旋翼载人飞行器还是欠驱动系统。六旋翼载人飞行器已经是全驱动系统了。复杂是一回事,但如果能得到更好的结果,也是值得的。
另一个不容易被注意到的好处是,当旋翼数量较多的载人飞行器时,对动力系统故障的容忍度也会增加。毕竟多引擎飞机的一个引擎突然失灵的情况并不少见。航模级的飞机,射桨也是常见的。在这种情况下,八旋翼和六旋翼都可以承受双发/单发故障,飞行器仍然可控。如果是四旋翼载人飞行器,只要单引擎出现故障,除非旋翼上出现周期性变桨,否则唯一的选择就是坠毁。(但是为什么要在四个旋翼上安装周期桨距呢?)
但当旋翼数量增加时,会对载人飞行器的几何尺寸产生负面影响。
因为旋翼数量多了,每个旋翼之间的距离自然会减小。四轴载人飞行器每隔90度放一个旋翼,六轴载人飞行器每隔60度放一个旋翼,八轴载人飞行器每隔45度放一个旋翼。假设在相同的拉力下,几个旋翼的桨叶总面积相同(这个不太准确,但可以作为一个粗略的参考),就很容易得到几种结构形式所需的旋翼直径。
同样,多个旋翼的旋翼位置在设计上也不能互相干扰。因此,很容易得到几种结构形式下旋翼中心与飞行器几何中心的距离。
很容易看出,旋翼中心与飞行器几何中心的距离增加的速度比旋翼直径减小的速度快。不幸的是,旋翼数量越多,飞行器的尺寸就越大。
再者,旋翼越多,多旋翼载人飞行器折叠存放越困难。六旋翼还能折叠,八旋翼却无能为力。即使只是简单地拆下旋翼臂,旋翼越多,现场组装的时间就越长。而且因为多旋翼飞机有旋翼安装顺序的要求。安装的旋翼越多,潜在的误差就越大。因此,在军队等地方实际使用的多旋翼飞机几乎无一例外地采用四旋翼的形式。
说到这里,可能有人会说:不是有上下叠放的那种多旋翼载人飞行器吗?即在一个臂上同时放置一组同轴的反螺旋桨动力装置,这样可以在不增加飞行器尺寸的情况下增加旋翼的数量。喜欢以下形式:这个想法看起来不错。但是有一个重要的缺点,就是同轴对桨的上下旋翼的气流会相互干扰,从而影响这种动力组合的效率。

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。