四轴飞行器
旋翼機使用四個轉子 / 维基百科,自由的 encyclopedia
四旋翼飞行器(quadrotor aircraft),又称四轴直升机(quadcopter)、四转子(quad)或无人驾驶飞机(Drone),是用四个旋翼产生升力的多轴飞行器,是直升机的一种。和固定翼飞机不同,它通过旋翼提供的推力使飞机垂直起降、悬停、进行各种飞行。它的四个旋翼大小相同,分布位置接近对称,其中两个旋翼与另两个转动方向相反。对于简单的设计来说,仅仅通过调整不同旋翼之间的相对速度来调节不同位置的推力,并克服每个旋翼之间的反扭力矩,就可以控制飞机维持姿态、或完成平飞、转向、翻滚、倒飞和侧飞等各种机动飞行。这一点和常见的只有一个主旋翼的单旋翼直升机不同,单旋翼直升机的尾桨只起到抵消主旋翼产生的反扭矩,控制飞机偏航运动的功能。
早期飞机设计中,四轴飞行器被用来解决旋翼机的扭矩问题。主副旋翼的设计也可以解决扭矩问题,但副旋翼不能提供升力,效率低。且使用尾桨的设计在结构上比使用多旋翼要复杂很多。因此四轴飞行器是最早的一批比空气重的垂直起降飞行器。[1]但是早期的型号性能很差,难于操控和大型化。[2]尤其是油门的控制难以做到精确和迅速。更加上传统的直升机构型在巡航时的效率要优于四轴飞行器。故此在直升机的技术问题得以解决后,四轴飞行器迅速从飞行器设计方式中销声匿迹了。
近来四轴飞行器在无人机领域获得了新生。随着智能手机的发展,带动电子陀螺仪、GPS、电传飞行控制系统的发展,并以及油门响应速度迅速的电动机作为动力系统,克服了四轴飞行器的主要缺点。四轴飞行器飞行稳定,操控灵活,可以在户内和户外使用。[3][4]和直升机相比,它有许多优点:它的旋翼角度固定,结构简单。[5]每个旋翼的叶片比较短,叶片末端的线速度慢,发生碰撞时冲击力小,不容易损坏,对人也更安全。有些小型四轴飞行器的旋翼有外框,避免碰撞。[6]
因为四轴飞行器体积小、重量轻,携带方便,能轻易进入人不易进入的各种恶劣环境。常用来制作模型,也用来执行航拍电影取景、实时监控、地形勘探等飞行任务。[7][8]