航拍無(wú)人機(jī)為何是多旋翼脫穎而出？

無(wú)人機(jī)廠(chǎng)家簡(jiǎn)述常見(jiàn)飛行器通常被分為固定翼、直升機(jī)和多旋翼。在2010年之前，固定翼和直升機(jī)無(wú)論在航拍還是航模運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，基本上占有主流的地位。然而，在之后的幾年中，因優(yōu)良的操控性能，多旋翼迅速成為航拍和航模運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的新星，但這仍然需要專(zhuān)業(yè)人員調(diào)試或裝配飛機(jī)。

對(duì)于目前多旋翼產(chǎn)品，一般分半自主控制方式和全自主控制方式。半自主控制方式是指自動(dòng)駕駛儀的控制算法能夠保持多旋翼飛行器的姿態(tài)穩(wěn)定（或定點(diǎn)）等，但飛行器還是需要通過(guò)人員遙控操縱。在這種控制方式下，多旋翼屬于航模。全自主控制方式是指自動(dòng)駕駛儀的控制算法能夠完成多旋翼飛行器航路點(diǎn)到航路點(diǎn)的位置控制以及自動(dòng)起降等。在這種控制方式下，多旋翼屬于無(wú)人機(jī)，而地面人員此時(shí)進(jìn)行任務(wù)級(jí)的規(guī)劃。作為無(wú)人機(jī)，多旋翼飛行器可以在無(wú)人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和搭載各種負(fù)載任務(wù)，可以被看作是“空中機(jī)器人”。

無(wú)人機(jī)廠(chǎng)家介紹多旋翼無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)：

1.簡(jiǎn)單好用輕松教會(huì)

正所謂沒(méi)有對(duì)比就沒(méi)有傷害，在評(píng)價(jià)一樣?xùn)|西好壞的時(shí)候，我們常用的方法就是進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于多旋翼無(wú)人機(jī)而言，他的主要“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手”有固定翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人直升機(jī)。

在低空航拍領(lǐng)域，除了大范圍/遠(yuǎn)距離測(cè)繪之外，固定翼無(wú)人機(jī)并沒(méi)有凸顯出任何優(yōu)勢(shì)，相比于多旋翼或是直升機(jī)，固定翼無(wú)人機(jī)需要跑道或者彈射起飛裝置，要求較高。此外，固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)法以較低的速度在較低的空域飛行，這就限制了它在航拍領(lǐng)域的作用。

因而，在本文的比較中，多旋翼無(wú)人機(jī)的主要對(duì)比對(duì)象實(shí)則是功能與其更接近的無(wú)人直升機(jī)，下文就進(jìn)行兩者的主要對(duì)比工作。

2.操縱原理簡(jiǎn)單

多旋翼的操縱原理很簡(jiǎn)單，操控器四個(gè)遙感操作對(duì)應(yīng)飛行器的前后、左右、上下和偏航方向的運(yùn)動(dòng)。在自動(dòng)駕駛儀方面，多旋翼自駕儀控制方法簡(jiǎn)單，控制器參數(shù)調(diào)節(jié)也很簡(jiǎn)單。相對(duì)而言，學(xué)習(xí)直升機(jī)的飛行可不是一件簡(jiǎn)單的事情。直升機(jī)飛行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生通道間耦合，自駕儀控制器設(shè)計(jì)困難，控制器調(diào)節(jié)也很困難。

3.可靠性高

無(wú)人機(jī)廠(chǎng)家向您介紹多旋翼的結(jié)構(gòu)相比于直升機(jī)要簡(jiǎn)單很多。從旋翼系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，多旋翼的“旋翼”實(shí)則就是空氣螺旋槳，并且不存在總距或者周期變距的變化，更不存在揮舞運(yùn)動(dòng)，機(jī)械連接部件因而會(huì)比較簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使其可以被設(shè)計(jì)得相當(dāng)可靠。而直升機(jī)就不一樣了，其旋翼不僅存在總距桿、周期變矩桿，還會(huì)產(chǎn)生揮舞運(yùn)動(dòng)，而揮舞運(yùn)動(dòng)與變距運(yùn)動(dòng)及直升機(jī)姿態(tài)變化運(yùn)動(dòng)相耦合，槳葉因而產(chǎn)生復(fù)雜的變形，這就對(duì)槳葉及其機(jī)械聯(lián)接、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求更高，使得直升機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)更難，無(wú)法做到多旋翼那般高的可靠性。

4.可維護(hù)性好

同樣是因?yàn)槎嘈淼慕Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其電機(jī)、電調(diào)、電池、螺旋槳或者是機(jī)架損壞了，維修、更換都很簡(jiǎn)單，新手都能做到。但直升機(jī)就不一樣了，斷了根周期變矩桿的話(huà)，不上個(gè)專(zhuān)業(yè)人士，這機(jī)器多半就報(bào)廢了。

多旋翼無(wú)人機(jī)的劣勢(shì)：

1.續(xù)航性能弱

續(xù)航能力弱一向都是多旋翼無(wú)人機(jī)的劣勢(shì)，主要還是由于多旋翼拉力的變化是通過(guò)直接改變旋翼轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這就注定了其能量轉(zhuǎn)換效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通過(guò)改變槳距的直升機(jī)旋翼要來(lái)得低。

2.負(fù)載能力低

無(wú)人機(jī)廠(chǎng)家介紹到負(fù)載能力低也是多旋翼無(wú)人機(jī)的一個(gè)弱點(diǎn)。這主要是由于雖然多旋翼有四個(gè)旋翼，但是與相同尺寸的直升機(jī)相比，其總的旋翼槳盤(pán)面積還是要小很多，相同拉力下槳盤(pán)載荷就會(huì)大很多，對(duì)應(yīng)的功率需求就更大，因而負(fù)載能力就會(huì)弱得多。

多旋翼無(wú)人機(jī)的未來(lái)——依賴(lài)于相關(guān)學(xué)科新技術(shù)的發(fā)展

1.動(dòng)力技術(shù)

動(dòng)力技術(shù)的革新主要在于新型電池的研發(fā)（例如鋁電池、氫電池等）以及混合動(dòng)力（通過(guò)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電量驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)）等方面。但是有些新構(gòu)型多旋翼也考慮了一些比如地面供電（電纜線(xiàn)）或者無(wú)線(xiàn)充電解決方案等思路。

2.導(dǎo)航技術(shù)

導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展直接影響了無(wú)人機(jī)定位的精度，對(duì)于無(wú)人機(jī)的飛行控制等都有著重要作用，目前來(lái)說(shuō)除了GPS定位之外，還會(huì)采用多信息源定位方式，來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)定位方式的不足。

3.避障技術(shù)

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，避障技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步?，F(xiàn)在的視覺(jué)分析可謂進(jìn)展神速，后期無(wú)人機(jī)的自主避障能力應(yīng)該會(huì)有極大改進(jìn)。此外，無(wú)人機(jī)避障技術(shù)還有不少仿生技術(shù)應(yīng)用的前景，比如聲吶系統(tǒng)避障技術(shù)。

總的來(lái)說(shuō)，多旋翼無(wú)人機(jī)的未來(lái)主要還是以需求為導(dǎo)向，不同的任務(wù)場(chǎng)景將需要搭載不同的設(shè)備，對(duì)于多旋翼無(wú)人機(jī)硬件平臺(tái)的建設(shè)也提出了更高的要求。近期常常在某些問(wèn)答平臺(tái)上看到是否存在“多旋翼無(wú)人機(jī)”取代“直升機(jī)”的問(wèn)題，可以說(shuō)，從目前來(lái)看，這還是不可能的。只能說(shuō)各有各的好，隨著技術(shù)的更迭，更可能出現(xiàn)交叉耦合互相學(xué)習(xí)借鑒的情況。