为什么生活中的飞机不按四旋翼的设计制作？

更新日期： 2017-04-08     关键词：

四旋翼无人机

“为什么生活中的飞机不按四旋翼的设计制作？”这个问题最近小编做了一下总结，大家一起来看一下吧：

1.控制问题（控制飞行方式的不同带来的诸多问题）：四轴飞行器，多依靠陀螺仪、加速度传感器和电子调速器(控制板和电调)来调节各个电动机的输出功率，实现各种机动动作的，就是大家俗称的飞控（飞行控制系统）。通过控制电机输出功率从而达到控制电机转速的目的，这样就可以实现四轴的俯仰、横滚、偏航、上下、前后、左右等动作了。四轴不用飞控系统基本无法稳定飞行，至少目前我没见过不用飞控系统就能飞的稳稳当当还不炸机的四轴。而直升机可以依靠舵机拉动主旋翼，通过改变其倾斜角来完成各种飞行动作，当然还要搭配尾翼的辅助控制，克服负扭矩等问题。附上小资料，直机跟固定翼的区别：直升机的驾驶舱及操纵系统，和固定翼飞机相比有何异同？ - 航空，简要的了解直机跟固定翼之后，你就可以大致明白它们与四旋翼不同点。

四轴飞行姿态的改变即不需要改变旋翼倾斜角也不需要改变空气舵，四轴只需要控制电机的输出就OK了，瞧，多么简单。那么，既然楼主问的是为毛生活中的飞机不按四旋翼的设计控制，我讲上面那些有啥用呢？理论上来说，四轴要想实现平衡需要对动力（四个电机）进行相对准确的分配，显然电机的输出比内燃机更好控制吧？写过飞控代码的人都知道，常见四轴的电机控制部分四个轴的初始参数都是一致的，除了搭配遥控参数跟PID参数的公式稍微不太一样（有的是加有的是减的区别）。懂不懂这些名词或者其中控制原理不是重点，重点在于，如果飞行器体积增大，那么我们势必要考虑动力增加的问题，当飞行器大到一定程度，以目前的技术，你要说电动的马力比油动的马力要大，估计很多人要笑掉大牙，我估计你也不会傻到开着一辆特斯拉而不是悍马进深山老林，你也一定不想带着个超级大的电池疙瘩在天上飞，更无语的是快没电了丫的重量还几乎没变。

还有玩过航模的人应该都知道电池续航是硬伤啊，想要做到用电动飞机天上带着人飞好几个小时那几乎让人难以想象。虽然比喻的有点极端，不过我们知道了对于大型飞行器来说，面对强大动力的需求，显然油动机才是选择，那么我们继续回到控制的问题，因为四轴的稳定需要相对准确控制动力输出，如果用油动四轴的话，我要怎样才能做到准确控制油动机的输出呢？呵呵，这个问题就交给伟大的物理学家跟机械专业的朋友吧，还有自控专业的孩子也别闲着，动手写个牛掰的控制方程让油动机能跟电动机输出一样准确。

好奇的孩子可能会问：干嘛不采用内燃机—发电机—电动机的电传动模式呢？如果内燃机+燃油+发电机的重量优势，不能明显优于电池重量的话，那浪费钱加个发电机干嘛？关于电传动的解决方案，咨询了几个搞航空航天的网友，很多飞机都使用了电传动，不过在飞机上多用于控制部分，主要动力源部分还是靠内燃机（现在流行的涡轮发动机）这个大家族提供。你举的例子很有意思，但试想，如果纯靠电动机提供飞行的动力，那对电量的需求恐怕也是很巨大的吧，产生这个电量的发电机的重量、还有燃油+用于提供机械能的内燃机这些重量你都要算进去，而不仅仅是燃油与电池重量的比较。而且，（燃油+内燃机+发电机+电动机）热能——机械能——电能——机械能，这个能量转化过程不见得比（电池+电动机）化学能——电能——机械能这个转化过程效率更高吧。如果这个方案可行的话，估计很多航空航天就用上了，还有一个就是，巨大的电量势必会对飞机飞行造成干扰，仅仅是电传操纵就对飞机有影响，更别说巨型的发电机加电动机了。

2.效率问题直升机比四轴效率高。本着提供优质回答的原则，回答了属于自己专业范围的控制问题，我就不打肿脸充胖子讲效率问题了，有比我讲的更好的，请各位看官参考下面链接多轴飞行器螺旋桨越多效率越低吗？ - 直升机总结：常见的原因大致就这么多，不过这个也不好细分，因为对于飞机这个整体来说，很多问题是连在一块的，你像电池技术影响着续航，同时又影响着动力，而动力源的不同又影响着飞机重量和控制的复杂程度，这些又关乎着飞机的实用性，另外机身结构对材料有着不同的要求，四轴的那种结构做大的话需要更高强度的材料才能支撑，机身结构的不同又影响着飞机飞行效率……很多问题不能单单拿出来独立，正是因为这些互有联系的问题造成了四轴发展成为大型（相对航模）载人、作战、巡航机的障碍，不过小四轴因为体积小，易操控等优点巡视，航拍倒是挺给力的。怎么说呢，目前这个科技发展状况，就像四轴这种一个霍比特人的基因你非让他去当巨人牵着巨象推长城有点心有余而力不足，小矮人也有小矮人的优点，直升机，喷气机也有他们的短处，正是因为他们不同的优点才有了今天他们不同的优势领域，你用直升机搞航拍恐怕没有四轴那么稳，也没有四轴带个单反照样非得稳稳的那么爽。同时附上类似的问题，大家仁者见仁智者见智吧，采百家之长，你终会找到让你满意的答案。