螺旋槳本身就是旋轉的機翼,機翼的升力怎麼出來的螺旋槳升力(推力,吹風)就是怎麼出來的


無人機的嚴格定義是:無人駕駛飛機

所以,如果要以「飛機」這個概念定義無人機,那麼無人機其實應該長這樣:

不過大多數國人(非航空圈人士或航空相關從業者)理解的無人機是這樣的(截圖自tb):

但是,其實,第二種根本算不上無人機,為何?請看飛機的定義:飛機(aeroplane,airplane)是指具有一具或多具發動機的動力裝置產生前進的推力或拉力,由機身的固定機翼產生升力,在大氣層內飛行的重於空氣的航空器。飛機是最常見的一種固定翼航空器。按照其使用的發動機類型又可被分為噴氣飛機和螺旋槳飛機。(固定翼的通俗解釋是:有翅膀的飛機)

所以,大多數人所了解的「無人機」的官方名稱應該是無人駕駛輕型航空器,而不是無人機,圖一那樣的,才能叫無人機。

圖二那樣的,其實可以稱為四軸飛行器,或者四旋翼飛行器,大疆等比較廣為人所知的「無人機」均屬於這類範疇,它的升力來源於四個旋翼(俗稱螺旋槳),兩個旋翼正轉,兩個旋翼反轉,以相互抵消其反扭力,從而獲得穩定的懸停狀態。

那麼,為何大行其道的不是真正的無人機,而是這種不算正統的,甚至在載人航空領域不存在的飛行器呢?

最早出現的飛機無疑是固定翼飛機,也就是萊特兄弟搞出來的那個東西,固定翼飛機可以看作是氣動理論的集大成者,它依靠氣流吹拂過機翼,產生壓力差作為飛機升力,將飛機托上天空,所以,固定翼飛機是完完全全在在「借用」空氣的力量,這也使得固定翼飛機能在很低的推重比下就能飛行(主流民航客機/公務機的巡航推重比一般小於0.2,也就是說只要提供不到20%飛機自身重力的推力,飛機就能正常飛行。),這種飛機效率最高。一架同等重量,設計優良的固定翼無人機,若採用相同的電池,其續航時間會遠遠長於四旋翼無人機。

雖然固定翼飛機的效率很高,但是它有一個致命的缺陷:需要滑跑起降(沒有速度,就沒有足夠的升力)。隨著科技的發展,直升機出現了。如果說固定翼飛機是氣動理論的集大成者,直升機可以看做是機械工程的集大成者。話不多說,請看直升機部分機械結構:

主減速組

自動傾斜器

旋翼軸

還不包括尾槳的傳動機構。直升機的旋翼不僅需要旋轉,還需負擔變距、揮舞等調節飛機姿態的運動,不可謂不複雜。可是,越複雜的機械結構,會帶來越高的故障率和越高的不可靠性。在有專人維護的機庫中,飛機的保養和維修非常得當,但是如果這樣的無人機你買回了家中,你有足夠的機械知識維護它嗎?另外就是效率的問題,由於直升機的升力完全依賴於它的旋翼,所以它要求的推重比就是1,也就是它的推力需要完全抵消它的自身重力,相當於它是把自己生拉硬拽上天的,可以說,除了不需要跑道,在其他方面直升機被固定翼全方位吊打。

最後就是今天的主角多旋翼無人機了。這種飛機在載人航空領域中不存在,為何?因為這貨的安全性比直升機低,其他的跟直升機一毛一樣(除了直升機維護複雜,但是在專業人員的手上這不是事兒)。為何說它安全性低呢?因為如果它一台發動機掛掉了或者飛控掛掉了,這飛機就玩完啦!而四台發動機,有一台發生故障的概率,肯定大於一台相同的發動機,自身發生故障的概率。或許有人問,那直升機的發動機掛掉以後,不也沒動力直接玩完了嗎?當然不是!直升機也是有自己的氣動布局的,人家有個多旋翼永遠學不來的操作:熄火降落!這個我就不贅述了,直接說效果,就是如果直升機在足夠高的高度下,發動機發生故障停車,直升機可以完好無損的不依賴發動機降落在地上。那麼既然說的多軸如此「一無是處」呢?為何它在民用級領域如此大行其道呢?因為它可以視作是電子技術的集大成者,由於其四個旋翼,且這四個旋翼只能旋轉,沒有變距與揮舞運動的布局,只要有一個旋翼轉速稍有不正常,或者一陣側風,它就會直接翻過來墜毀!很多小夥伴也許不同意我的觀點:我的大疆四級風下懸停穩如狗啊!那是因為人家的飛控系統先進!飛控系統會直接感知飛機的姿態,在飛機姿態略微有偏移的時候(往往這個便宜人類的肉眼還沒有覺察到的時候),飛控就會直接指令四個旋翼調整轉速,使飛行器回歸穩定狀態,所以四旋翼無人機在飛行的時候,飛控永不停歇的在幫助飛行員穩定這架飛機,一旦飛控系統罷工,以人類的反應速度,飛行器會在零點另幾秒內喪失穩定,並墜毀。

所以在0幾年的時候,根本沒有多旋翼,只有固定翼和直升機無人機,因為這倆貨完全不需要飛控,也可以正常飛行。不過技術一成熟,多旋翼就大行其道,因為它的操縱難度和維護難度,基本上是個智商正常的人類就可以直接上手。給你個固定翼,沒有數月的模擬器與實戰練習,您能掌握接班起降?給你個直升機,沒數個月的學習與實操,您能維護好它?這兩種飛機入門的複雜程度勸退了不計其數的萌新。多旋翼則不同,看著說明書,直接上手,一飛衝天,完美滿足了萌新們想開著飛機上天的成就感,雖然它的安全性不足以支持載人飛行,但是如果上面就掛個小相機呢?出事了也不會傷及人命,who cares? 總之,感謝科技的發展吧~


題主是不是被那些錯誤的升力原理圖誤導了?

普通的固定翼飛機也一樣是向下吹風的,飛機飛過的空氣大體是向下流動的,否則飛機自身獲得升力的動量如何守恆?


我非常不理解以及無法想像你對升力的定義是什麼。

如果你說固定機翼產生的升力,那麼我可以給你說,無人機只是沒人駕駛的飛機,並不是只有多旋翼無人機才是無人機。只是這貨成本低,穩定性比較好,普及的比較多而已。


大疆?靠升力沒法懸停,怎麼拍照。拍出來藝術感太強不容易欣賞


醒醒,螺旋槳葉不就是翼片嗎


推薦閱讀:
相关文章