多旋翼的案例
多旋翼無人機：新設計、新應用及新發展
多旋翼無人機經歷十年的高速發展，已經從單一場景應用向廣域場景蔓延，從單機飛行到多機協同再到集群控制。伴隨著技術的突飛猛進，無人機在結構上不斷迭代創新，在載荷上持續推陳出新，以適應行業發展的需求。本文首先介紹了多旋翼無人機最新發展的設計結構，然后羅列了多旋翼無人機在各行業的應用場景，最后描述了多旋翼無人機的發展趨勢。
引言
自多旋翼飛行器的誕生至今已有百年之久，但科研人員在多旋翼飛行器上的探索卻沒有停止。近年以來，在技術、材料和制造等方面的極速發展態勢下，多旋翼無人機在民用領域和軍用領域應用逐漸廣泛，備受青睞。為適應行業發展的新需求，多旋翼無人機的結構設計也發生的諸多變化，不再是簡單地增加旋翼數量和擴大軸距，比如加裝籠式裝置既保護了無人機的旋翼又避免旋翼割傷損壞周圍的人員和物品；通過改裝使機體結構模塊化，方便更換任務載荷以適應多場景；設計專用消防無人機來彌補傳統消防器材的不足……總之，科技發展的促進和行業應用的倒逼將會促使無人機技術邁向更高的臺階。
多旋翼無人機的新設計
多旋翼無人機的形態設計已經多種多樣，但新的結構形式仍在不斷涌現。多旋翼無人機的新設計主要體現在無人機本身結構的設計，比如可折疊多旋翼無人機、全向多旋翼無人機等，也體現在無人機外部加裝結構的設計，比如帶機械臂多旋翼，還有多旋翼與固定翼的復合形態設計，比如垂直起降固定翼無人機、尾座式多旋翼無人機、升力翼多旋翼無人機，同樣還有異構設計，比如雙旋翼無人機、多棲多旋翼無人機。
1.1 籠式多旋翼無人機
為解決多旋翼無人機帶來的安全性問題，設計者研發了籠式多旋翼，將多旋翼放置于一個籠式結構中，即使無人機在飛行過程中發生失誤，由于有保護籠裝置，可以有效降低人身傷害或螺旋槳損壞的風險。
展開 從工業設計角度談多旋翼無人機的設計
4.1用途
近年來隨著多旋翼無人機技術的高速的發展，應用場景越來越多的，在軍事方面，多旋翼無人機分為偵察機和靶機，偵察機用于完成戰場偵察和監視、定位校射、毀傷評估、電子戰等；民用方面，如邊境巡邏，物流運輸，航空攝影，航空探礦，災情監視，交通巡邏等；
在工業設計上，需要考慮的是多旋翼無人機具體的應用場景，融合行業應用的特點進行設計。
4.2功能
功能是多旋翼無人機與用戶之間的基本關系，用戶在使用多旋翼無人機時，從產品的功能中獲得滿足。多旋翼無人機的功能設計體現了產品的實用性原則。在合乎實用性設計原則之上，再考慮多旋翼無人機的創新與藝術性原則，功能即是無人機工業設計的核心點。
4.3結構
對于多旋翼無人機結構常見的有有四旋翼，六旋翼，八旋翼等，無論多旋翼無人機尺寸大小，都基本包括：中心板，機臂，飛控，電調，接收機，高度計，數傳電臺，GPS，IMU，升力裝置和動力裝置等。對于行業應用的多旋翼一般還配有，云臺，圖傳，避障裝置，VR設備，任務載荷等。多旋翼無人機的結構關乎產品功能需求。設計需要根據是產品定位和市場為導向。
4.4形式
形式美是構成多旋翼無人機的外部材料的自然屬性，以及它們的組合規律所呈現出的獨特的審美特性。無人機的產品美是無人機與形式高度統一的復合體。視覺是用戶認知無人機最直接手段，多旋翼無人機的外觀在依附于功能和性能，在滿足功能和性能的前提下，好的工業設計設計能刺激客戶購買欲望。
展開 多旋翼+螺旋槳型eVTOL飛行器飛行性能簡要評估
多旋翼+螺旋槳型 eVTOL 飛行器實際上是電動版的復合式直升機。電動多旋翼相當于復合式直升機的單/雙旋翼，是專門用于提供升降力的推進器，電動螺旋槳是專門用于前向飛行的推進器，多旋翼的支撐結構可作為飛行短翼，在前向飛行時減輕多旋翼的升力負擔。
共軸雙槳復合式直升機
同多旋翼型 eVTOL飛行器和機翼+螺旋槳+多旋翼型eVTOL飛行器一樣，在此簡要評估一下此種類型 eVTOL 飛行器的飛行性能：
Eve Air Mobility Eve V3 網址：https://evtol.news/embraer/
垂直飛行性能：
多旋翼+螺旋槳型 eVTOL 飛行器，可靈活設計電動旋翼的直徑尺寸、功率載荷、旋翼數量，電動螺旋槳數量以及安裝位置、結構布局。
懸停狀態飛行：電動旋翼安裝位置距離飛行器重心遠，控制力矩大；電動旋翼在水平面上多位均勻布局，量化了方位角度，控制響應快；電動旋翼同型號的數量多，便于設計交替冗余使用。遇有強風干擾，電動螺旋槳能夠逆風推進，提高飛行器的抗風性能。
起降狀態飛行：垂直起飛時，電動螺旋槳能夠快速強力推進飛行器，加快從懸停到前飛狀態的過渡時間，減少懸停能量消耗；降落進近時，電動螺旋槳能反向推進為飛行器剎車，避免機頭上揚影響駕駛員著陸操縱視線。
前向飛行性能：
多旋翼+螺旋槳型 eVTOL 飛行器，專門由電動螺旋槳提供前向水平推進動力，能夠保持多旋翼槳盤平面處于水平狀態，使各個電動旋翼能夠均勻提供升力，避免了前后電動旋翼功率需求差異過大的困境。
電動旋翼支架結構能夠進行翼型設計，前向飛行時產生附加升力，提高飛行器的升阻比。
展開 多旋翼無人機的振動實驗和仿真分析
摘 要：
對多旋翼無人機的結構振動問題進行了設計研究。在小型多旋翼無人機上，激光振動儀驗證了加速度傳感器測量振動的可靠性，發現圓形碳纖維臂具有較強的阻尼能力，z軸方向振動最強。實驗表明，多旋翼無人機臂的主要振動為300 Hz以下的低頻振動，主要產生扭轉和彎曲模態。該研究還提出了一種抑制多旋翼無人機振動的改進策略。
關鍵詞：多旋翼無人機;結構振動;低頻;扭轉模態;彎曲模態;
現在無人機系統正朝著提高無人機自主能力方向發展，主要集中在提高其智能化水平上，如環境感知[1]、規劃[2,3]和控制[4]等，但是對于無人機結構本身關注的不太多。作為下一代新型交通工具的候選者，多旋翼無人機的安全性和乘坐舒適性無疑是至關重要的，因此，對無人機振動帶來結構性損壞以及噪聲影響也應該得到更加廣泛關注。
文獻[5]對微型四旋翼飛行器氣動和振動特性進行了分析，探討了螺旋槳對振動的影響。文獻[6]提出了一種自動風險評估的通用方法，為復雜環境下空中作戰風險評估提供了一個模塊化的、數據驅動的框架。還有很多學者通過研究無人機局部振動信息來提升穩定性，如文獻[7]通過對小型多旋翼無人機結構振動分析得到敏感的電子設備安裝位置，文獻[8]設計了一款抗振模塊來保護敏感電子設備。文獻[9]研究電機振動與無人機穩定性的關系，防止在飛行過程中無人機電機振動過大而對無人機造成更大的損害。也有很多文獻研究無人機整體振動的影響，如文獻[10]利用風洞對多旋翼無人機進行實驗，確定力和力矩以及電功率與風速、旋翼速度和飛行器姿態的函數關系。
本文基于已有的數據，通過仿真和實驗獲取小型多旋翼無人機振動模態基礎上，使用相同的方法，利用計算機輔助設計工具設計載人無人機，通過仿真和實驗數據，獲取載人無人機主要位置的振動模態數據，該數據也有對后續對無人機減振改進提供實驗數據。
展開 
無人機航測是選擇固定翼還是多旋翼？
相較于航拍無人機，具有以下四個特點：
1、 快速航測反應能力
2、突出的時效性和性價比
3、監控區域受限制小
4、地表數據快速獲取和建模能力
首先明確無人機分為兩大類：固定翼和多旋翼
今天我們來了解下固定翼與多旋翼無人機的區別，在航測工作中如何選擇合適的無人機來進行作業。
多旋翼無人機
多旋翼無人機的優點：操作簡單，輕便，造價相對低廉，可以定點懸停
多旋翼適合航拍、環境監測、偵查、建筑建模、特殊物體運輸等小區域應用
多旋翼無人機的特點是它可以懸停，垂直升降對起飛場地要求低，但速度比較慢，續航時間段，所以在很多環境復雜，范圍不大的區域比較適合，比如：航拍，監控，偵查，建筑建模等。操作簡單，經過簡單的培訓就可以操作。
市面上像大疆，零度等消費級的無人機都是旋翼無人機。通常旋翼無人機續航時間都在20分鐘左右，載重基本就是個微單相機了。
而工業級旋翼無人機，有的最高載重在7KG，續航能達到40分鐘，相比普通消費級旋翼，也是大大提升了作業效率與適應力，在城區、礦區、災害應急等涉及區域不大的測繪有著不俗的表現。
固定翼無人機
固定翼無人機優點：續航時間長，抗風性能好，拍攝面積廣。
固定翼適合航測、區域監控、管道巡線、應急通訊等
固定翼無人機在飛行原理上與飛機類似，靠螺旋槳或者渦輪發動機產生的推力作為飛機向前飛行的動力，主要的升力來自機翼與空氣的相對運動。固定翼無人機必須要有一定的無空氣的相對速度才會有升力來飛行。
固定翼飛行器具有飛行速度快，運載能力大的特點。在有航程和高度的需求時，一般選擇固定翼無人機，比如 低空攝影測量，電力巡線，公路的監控等等。
固定翼無人機一般都是工業應用比較多，要經過系統的培訓才能操作。
展開 多旋翼無人機在工程方量測繪中的應用
相對于載人飛機和固定翼無人機航空攝影測量而言，多旋翼無人機更加機動靈活，具有飛行可靠性高、安全性高、效率高、起飛和著陸場地要求低、操作簡便、影像分辨率更高等特點，在天氣晴朗、風力較小(5級以下)的情況下，可獲得精度更高的航攝數據，是小范圍航空攝影的發展重要趨勢。
2 多旋翼無人機測繪原理
2.1飛控平臺
多旋翼無人機作為一種微型飛行器，在飛行過程中不僅易受由身物理特性(空氣動力特性、重力特性、陀螺效應和旋翼慣量矩等)限制的影響，還很容易受到氣流等外部環境的干擾。因此，飛行控制技術對保證無人機穩定性、安全性至關重要。多旋翼無人機的飛行控制系統包括三大部分：姿態控制、位置控制和高度控制。姿態控制通過由陀螺儀、加速度計、磁強計輸出的角速度、加速度、磁強信息融合得到的姿態估計而獲取反饋信息，并對反饋信息進行計算輸出三個姿態控制參量，這三個控制參量與最終的轉速分配，直接影響著電機轉數，進而完成無人機位置、姿態和速度的控制，通過GPS與光流傳感器獲取位置信息、速度信息，進而實現無人機的位置控制。高度控制包括對無人機高度和爬升速度的控制，其通過GPS、超聲測距傳感器、加速度計、氣壓計數據進行融合得到的數據獲取高度反饋信息，通過高度反饋信息計算相應的控制參量，將其輸入到轉速分配中，通過改變旋翼轉速實現對高度的控制[2]。
2.2影像采集及處理
無人機影像采集根據任務的要求對測區進行航線規劃(起降位置、飛行航線、重疊度、相機角度)，在航線規劃系統中將規劃好的航線上傳至遙感空中控制子系統。無人機地面控制子系統按照規劃的航線控制無人機的飛行，遙感空中控制子系統則按照預設的航線和拍攝方式控制照相進行拍攝。照相機將拍攝的影像及POS數據將自動寫入到飛機存儲器中[3]。
展開 變槳距多旋翼無人機研究進展
變槳距多旋翼無人機研究進展
趙勃，徐豐羽，岳東，蔣國平
（南京郵電大學自動化學院、人工智能學院，江蘇 南京 210023）
摘要：目前廣泛應用的多旋翼無人機均采用螺距角不可變的固定槳距旋翼，此種旋翼結構雖降低了機身復雜度，卻限制了動力機構的控制品質和能量效率，且犧牲了動力失效下挽救墜機的能力，而引入變槳距結構則可以很好地解決上述問題。文中總結闡述了變槳距多旋翼無人機的原理、特點、應用場景及研究進展，并提出了其關鍵技術問題及發展趨勢。其研究內容為旋翼式無人機研究領域中的基礎和關鍵技術，對促進多旋翼無人機及其他構型的無人機自主飛行控制研究有較好的推動作用。
來源：民用無人機產業
展開 氫航科技攜全球最大的氫動力多旋翼亮相深圳無人機展
氫航科技攜173公斤的氫動力多旋翼亮相展會。
據了解，這架氫動力多旋翼可以攜帶30公斤載荷飛行1小時以上，創造了多個世界第一：
l 以起飛總重和有效載荷計，它是迄今為止見諸報道的最大的氫燃料電池驅動的多旋翼無人機；
l 同體量電動多旋翼中航時最長；
l 總功率最大的氫動力多旋翼。驅動這架多旋翼的是氫航科技24千瓦額定功率的輕量化燃料電池陣列。
據介紹，這架飛機的電源設計采用了氫航科技特有的分布式氫動力技術，由8臺自帶智能電源管理的3千瓦電堆組成24千瓦功率的總電源。這種分布式電源管理技術不要求每個電堆出力均勻，當一臺電堆故障時它會自動退出服務，不會影響整機安全。
這是氫航科技第一架展示其分布式氫動力技術廣闊應用前景的無人機。這種技術允許電堆組成任意功率，沒有上限。據悉，該公司將在兆瓦級固定發電應用上采用同樣的技術，在新疆示范風電制取綠氫，為電網做儲能調峰。
氫航科技會展人員介紹，這架飛機的電堆在湖州德清總部制造，氫航具備從CCM涂覆、MEA封裝、雙極板設計到組堆測試的全套研發和小量產能力。目前自主開發的膜電極、電堆和燃料電池測試設備已交付國內多家客戶。在技術創新方面，氫航氫動力無人機已成功完成零下20攝氏度的高寒測試，氫燃料電池系統也完成了0~5300米高海拔性能測試。
本次展會展出的分布式氫動力技術，將為UAM類飛行器突破航時瓶頸提供新的動力，為氫燃料電池的規模化大功率應用開辟一條全新的道路。
展開 氫航科技攜全球最大的氫動力多旋翼亮相深圳無人機展
氫航科技攜173公斤的氫動力多旋翼亮相展會。
據了解，這架氫動力多旋翼可以攜帶30公斤載荷飛行1小時以上，創造了多個世界第一：
l 以起飛總重和有效載荷計，它是迄今為止見諸報道的最大的氫燃料電池驅動的多旋翼無人機；
l 同體量電動多旋翼中航時最長；
l 總功率最大的氫動力多旋翼。驅動這架多旋翼的是氫航科技24千瓦額定功率的輕量化燃料電池陣列。
據介紹，這架飛機的電源設計采用了氫航科技特有的分布式氫動力技術，由8臺自帶智能電源管理的3千瓦電堆組成24千瓦功率的總電源。這種分布式電源管理技術不要求每個電堆出力均勻，當一臺電堆故障時它會自動退出服務，不會影響整機安全。
這是氫航科技第一架展示其分布式氫動力技術廣闊應用前景的無人機。這種技術允許電堆組成任意功率，沒有上限。據悉，該公司將在兆瓦級固定發電應用上采用同樣的技術，在新疆示范風電制取綠氫，為電網做儲能調峰。
氫航科技會展人員介紹，這架飛機的電堆在湖州德清總部制造，氫航具備從CCM涂覆、MEA封裝、雙極板設計到組堆測試的全套研發和小量產能力。目前自主開發的膜電極、電堆和燃料電池測試設備已交付國內多家客戶。在技術創新方面，氫航氫動力無人機已成功完成零下20攝氏度的高寒測試，氫燃料電池系統也完成了0~5300米高海拔性能測試。
本次展會展出的分布式氫動力技術，將為UAM類飛行器突破航時瓶頸提供新的動力，為氫燃料電池的規模化大功率應用開辟一條全新的道路。
展開 像鳥一樣滑翔——升力翼多旋翼無動力飛行分析及迫降控制
升力翼多旋翼無動力飛行分析及迫降控制
[D] 北京航空航天大學本科學位論文，北京。”
源自：可靠飛行控制研究組
ElectraFly公司測試單人多旋翼、傾轉機翼復合推進飛行器
美國一家研發單人混合動力電動多旋翼飛行器的初創公司ElectraFly，目前正在研究公司產品的潛在軍事應用，作為軍事后勤保障和士兵運送工具。ElectraFly公司已簽署諒解備忘錄，將于2019年初在猶他州的德塞雷特（Deseret，美國猶他州的別名）無人機系統（UAS）試驗場進行試飛。
公司的創始人約翰·曼寧表示，ElectraFly公司的成立是為了解決多旋翼飛行器的行動范圍和有效載荷受限的問題。這家初創公司的目標是開發混合動力電動私人飛行器，但預計在產品初始階段，主要的用途將是無人機快遞運送。
01
ElectraFlyer原型機作為概念驗證機，展示了飛行器性能和飛行能力。
與傳統的四軸旋翼飛行器相比，ElectraFly公司開發的ElectraFlyer有一些明顯的區別。為了克服限制多旋翼無人機有效載荷和飛行范圍的電池能量密度較低的問題，該飛行器配備了渦輪發動機，在垂直起降過程中渦輪發動機可以向下傾斜產生推力，在平飛時渦輪發動機水平傾轉，產生向后的推力推動飛行器向前飛行。
在重量為75磅飛行器上，渦輪噴氣發動機在其重心附近可產生大約50磅的推力。曼寧表示，這將飛行器垂直起降過程中旋翼需要產生的升力降低到30磅。在初期生產的飛行器中，電力系統與渦輪發動機相互獨立，但渦輪發動機可用于產生電能。
多軸旋翼無人機往往是利用處于同一水平面的旋翼保持空中懸停和盤旋飛行，當機頭向下傾斜時向前飛行前進。曼寧表示，這種飛行方式將導致飛行器的升力降低、阻力增加。
展開 
多旋翼無人機方面的疲勞耐久仿真與實驗
最近在學習多旋翼無人機的知識，想了解下多旋翼無人機方面的疲勞耐久仿真與實驗，網上也沒找到相關的資料，請問有了解這方面的朋友嗎？有哪些機構可以提供相關的培訓
系留式多旋翼無人機在水面靶標實現技術研究
系留式多旋翼無人機在水面靶標實現技術研究
王海濤 閻肖鵬
（91550部隊43分隊大連 116023）
摘 要：提出一種在水面靶標實現的系留式多旋翼無人機技術方案， 根據海上試驗保障需求， 給出系統組成、工作原理，討論了無人機飛行控制、起降、光電復合光纜及收放單元、遙控軟件等關鍵技術實現思路。相比較以陸地或艦船為起降平臺的常規無人機方式，具有對起降場地要求低、空中停留時間長和可靠性高的優點，特別是在干擾條件下的反艦武器脫靶量監測、海上通信中繼等方面有較大優勢，有利于提高海上試驗效率，具有較強的可操作性。
無人機行業現狀與未來發展趨勢
進入21世紀，隨著輕型復合材料的廣泛應用，衛星定位系統的成熟，電子與無線電控制技術的改進，尤其是多旋翼無人機結構的出現，整個無人機行業進入快速發展階段。
無人機的飛行平臺主要分為固定翼無人機、多旋翼無人機、直升無人機、其它無人機等，各飛行平臺的優勢、劣勢、特點如下：
一、多旋翼無人機系統
多旋翼無人機系統主要由機架機身、動力系統、飛行控制系統、遙控系統、輔助設備系統五部分組成。
圖：多旋翼無人機
A.機架機身
無人機的機架機身指無人機的承載平臺，一般選擇高強度輕質材料制造，例如：玻纖、玻纖維、ABS、PP、尼龍、改性塑料、改性PC、樹脂、鋁合金等。無人機所有的設備都是安裝在機架機身上面，支架數量也決定了該無人機為幾旋翼無人機。優秀的無人機機架設計可以讓其他各個元器件安裝合理，堅固穩定，拆裝方便。
B．動力系統
無人機動力系統，就是為無人機提供飛行動力的部件，一般分為油動和電動兩種。電動多旋翼無人機是最主流的機型，動力系統由電機、電調、電池三部分組成。無人機使用的電池一般都是高能量密度的鋰聚合電池，由于一些客觀原因，傳統每300g鋰電池，可以為無人機500g（含電池）自重，提供17分鐘飛行時間。氫燃料電池、太陽能電池等受制于現有的技術水平和成本，暫時還無法普及。無人機主要在露天作業，對電機、電調系統的穩定性要求較高，需要定期進行檢查、保養、防水、防潮。
C．飛控系統
飛控系統就是無人機的飛行控制系統，不管是無人機自動保持飛行狀態（如懸停）還是對無人機的人為操作，都需要通過飛控系統對無人機動力系統進行實時調節。一些高階的飛控系統除了保證飛機正常飛行導航功能以外，還有安全冗余、飛行數據記錄、飛行參數調整和自動飛行優化等功能。
展開 會變形的eVTOL無人機Transwing
美國南加州的一家公司PteroDynamics變形的無人機引起了人們的注意,它可以從多旋翼切換到固定翼由小變大,可以說是最高效eVTOL無人機的設計。Transwing無人機系統在完全折疊和完全伸展狀態之間的所有過渡階段都是空氣動力學上是無害的，所以當你從懸停狀態轉移到機翼省長狀態時，不會失去控制。與需要機艙傾斜以實現水平移動的多旋翼設計相比，它將使乘客更加舒適。
Transwing 承諾真正卓越的 eVTOL 效率、航程和載貨能力，占地面積極小
這架無人機名為Transwing，它與其他無人機相比完全是一種全新的設計。不像Volocopter 2X那樣是最基本多旋翼飛機，也不是像Archer Maker或Vertical Aerospace VA-1X那樣的升降和巡航設計，也不是像Joby S4或Lilium Jet那樣的矢量推力配置，也不是典型的傾斜機翼設計。
它使用了折疊翼設計（已獲得專利），推進吊艙上的螺旋槳分布在一組很長的機翼上。
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