无人机分类

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更新日期:2016-12-16来源:慧飞原创作者:慧飞总部

如何区分飞行器?

1903年莱特兄弟的飞机成功飞行,飞机的发展已经有百年的历史,在这百年内飞行器快速发展,飞机的机翼由两层三层发展到单层,飞机的动力由内燃机螺旋桨发展到涡喷,飞行的速度由每小时200公里左右发展到现在的接近每小时4000公里。同时,飞行器的类型也出现了多样的变化,在主流固定翼飞行器之外,直升机、旋翼机、飞艇也都在快速发展。下面,我们就常见的三种无人机飞行器类型分别进行介绍。


航空器按照结构差别进行划分

什么是固定翼飞行器?

固定翼飞行器,是飞机机翼固定无需旋转,依靠经过机翼的气流提供升力的飞行器类型。我们生活常见的民航客机例如A320、波音737,以及战斗机J-10F-16都属于固定翼飞机的范畴,同时,固定翼飞机也是世界上保有量最大的载人飞行器。


常见的固定翼民航客机

固定翼飞行器是自稳定系统,其在升空后动力系统工作正常的情况下,固定翼飞行器可以自主抵抗气流的干扰保持稳定。另外,从飞行器姿态控制来说,固定翼是完整驱动系统,意思是它在任何姿态下可以调整到任何姿态,并且保持住这个姿态。从实际操作来看,也就是固定翼飞行器可以在正常飞行情况下,进入到另外一个复杂的飞行姿态并能够回复到之前的状态。

固定翼飞行器的优点是在三类飞行器里续航时间最长、飞行效率最高、载荷最大、飞行稳定性高,缺点是起飞的时候必须要助跑或者借助器械弹射,降落的时候必须要滑行或是利用降落伞降落。

因为固定翼飞行器的自身特点,固定翼无人机广泛应用在军用、民用等各个领域,如美国军用无人机全球鹰可实现航程26000KM,续航时间42小时,可从美国本土起飞到达全球任何地点进行侦察。在民用领域,固定翼无人机广泛应用在测绘、巡逻、航拍等各行各业。同时,载人固定翼飞机也是大面积化学植保作业的主力机型,在美国以及中国大面积连块耕地都有成熟应用。


什么是旋翼飞行器?

直升机飞行器是由一个或者两个主旋翼提供升力的垂直起降型飞行器。常见的机型是一个主旋翼,同时机尾有尾翼来抵消主旋翼产生的自旋力。直升机主旋翼有极其复杂的机械结构,用以控制飞行器的飞行动作。


直升机巡检机型

直升机飞行器是不稳定系统,升空之后如果不施加控制,飞行器无法保持飞行稳定。同时,从飞行控制来说直升机属于完整驱动系统,可以自由调整姿态。这是因为直升机的桨面不但可以产生相对机身向上的推力,也可以产生相对机身向下的推力。所以直升机虽然不稳定、很难控制,但是当姿态失去平衡时,完全可以控制回到正常的姿态。

直升机飞行器的特点是可垂直起降、无需跑道、地形适应能力强,缺点是机械结构复杂、维护成本高、续航及速度都低于固定翼飞行器。

直升机无人机在军事方面的应用低于固定翼无人机,常见机型有美国的火力侦察兵无人机;在民用领域,直升机无人机主要应用于航拍、农业植保以及电力巡线等方面。同时,载人直升机也是大面积连块耕地植保航空飞防的重要组成部分,在我国农业大省如黑龙江有不少应用。



什么是多旋翼飞行器?

多旋翼飞行器是指拥有三个或者更多旋翼的直升机类飞行器,能够垂直起降,属于直升机飞行器的一种,一般称之为多旋翼飞行器,而不再称之为直升机飞行器。多旋翼机械结构非常简单,螺旋桨直接连接电机,全机的运动部分只有桨叶和电机。目前,多旋翼飞行器主要应用在无人飞行器,载人多旋翼飞行器多处于研发阶段,还没有成熟应用。


大疆MG-1多旋翼农业植保机

多旋翼属于不稳定系统,其在飞行及悬停过程中无法实现自稳定;同时,多旋翼飞行器也不是完整驱动系统(或者欠驱动系统),螺旋桨只能产生相对机身向上的升力。所以多旋翼飞行器自身的稳定性在三种主要的飞行器当中是最低的,其正常的飞行必须借助自稳定系统的辅助。

多旋翼飞行器的特点是能够实现垂直起降,并且自身机械结构简单,无机械磨损;缺点是其续航及载重在三种飞行器当中是最低的。


固定翼、旋翼、多旋翼无人机分别有什么优势?

在续航和载重方面,固定翼无人机可以以较低功率进行巡航,而直升机类无人机螺旋桨产生的升力必须一直大于或等于机身的重量,所以固定翼无人机的飞行效率是最高的;而直升机与多旋翼相比,其螺旋桨直径更大,气动效率更高。

在起降便利性方面,固定翼无人机,其起降必须借助跑道或者专用器械,所以其起降的便利性是最低的;多旋翼和直升机都属于垂直起降型飞行器,起降便利差别不大。

在操作难易度方面,拥有自稳系统的多旋翼无人机起降简单、操作易上手,其操纵难度是最低的;固定翼起降较复杂、空中操作较简单;直升机操作复杂、并且其在飞行时会产生较大的气浪声,容易对操纵造成心理压力。

在工作可靠性方面,多旋翼无人机没有传动部件,唯一旋转的部件就是螺旋桨,所以其工作可靠性是较高的;固定翼无人机工作可靠性也较高,但是其内部有进行传动控制的结构,降低了可靠性;直升机无人机拥有复杂的传动结构、减速结构、控制结构,工作可靠性相对较低。

从以上的比较来看,多旋翼飞行器主要的优点在于操纵简单、起降方便、工作可靠,这也是其在短短十几年时间迅速发展,成为航拍、影视、植保主要飞行器平台的原因。

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