如何區(qū)分飛行器?
自1903年萊特兄弟的飛機(jī)成功飛行,飛機(jī)的發(fā)展已經(jīng)有百年的歷史,在這百年內(nèi)飛行器快速發(fā)展,飛機(jī)的機(jī)翼由兩層三層發(fā)展到單層,飛機(jī)的動力由內(nèi)燃機(jī)螺旋槳發(fā)展到渦噴,飛行的速度由每小時(shí)200公里左右發(fā)展到現(xiàn)在的接近每小時(shí)4000公里。同時(shí),飛行器的類型也出現(xiàn)了多樣的變化,在主流固定翼飛行器之外,直升機(jī)、旋翼機(jī)、飛艇也都在快速發(fā)展。下面,我們就常見的三種無人機(jī)飛行器類型分別進(jìn)行介紹。
航空器按照結(jié)構(gòu)差別進(jìn)行劃分
什么是固定翼飛行器?
固定翼飛行器,是飛機(jī)機(jī)翼固定無需旋轉(zhuǎn),依靠經(jīng)過機(jī)翼的氣流提供升力的飛行器類型。我們生活常見的民航客機(jī)例如A320、波音737,以及戰(zhàn)斗機(jī)J-10、F-16都屬于固定翼飛機(jī)的范疇,同時(shí),固定翼飛機(jī)也是世界上保有量最大的載人飛行器。
常見的固定翼民航客機(jī)
固定翼飛行器是自穩(wěn)定系統(tǒng),其在升空后動力系統(tǒng)工作正常的情況下,固定翼飛行器可以自主抵抗氣流的干擾保持穩(wěn)定。另外,從飛行器姿態(tài)控制來說,固定翼是完整驅(qū)動系統(tǒng),意思是它在任何姿態(tài)下可以調(diào)整到任何姿態(tài),并且保持住這個姿態(tài)。從實(shí)際操作來看,也就是固定翼飛行器可以在正常飛行情況下,進(jìn)入到另外一個復(fù)雜的飛行姿態(tài)并能夠回復(fù)到之前的狀態(tài)。
固定翼飛行器的優(yōu)點(diǎn)是在三類飛行器里續(xù)航時(shí)間最長、飛行效率最高、載荷最大、飛行穩(wěn)定性高,缺點(diǎn)是起飛的時(shí)候必須要助跑或者借助器械彈射,降落的時(shí)候必須要滑行或是利用降落傘降落。
因?yàn)楣潭ㄒ盹w行器的自身特點(diǎn),固定翼無人機(jī)廣泛應(yīng)用在軍用、民用等各個領(lǐng)域,如美國軍用無人機(jī)全球鷹可實(shí)現(xiàn)航程26000KM,續(xù)航時(shí)間42小時(shí),可從美國本土起飛到達(dá)全球任何地點(diǎn)進(jìn)行偵察。在民用領(lǐng)域,固定翼無人機(jī)廣泛應(yīng)用在測繪、巡邏、航拍等各行各業(yè)。同時(shí),載人固定翼飛機(jī)也是大面積化學(xué)植保作業(yè)的主力機(jī)型,在美國以及中國大面積連塊耕地都有成熟應(yīng)用。
什么是旋翼飛行器?
直升機(jī)飛行器是由一個或者兩個主旋翼提供升力的垂直起降型飛行器。常見的機(jī)型是一個主旋翼,同時(shí)機(jī)尾有尾翼來抵消主旋翼產(chǎn)生的自旋力。直升機(jī)主旋翼有極其復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),用以控制飛行器的飛行動作。
直升機(jī)巡檢機(jī)型
直升機(jī)飛行器是不穩(wěn)定系統(tǒng),升空之后如果不施加控制,飛行器無法保持飛行穩(wěn)定。同時(shí),從飛行控制來說直升機(jī)屬于完整驅(qū)動系統(tǒng),可以自由調(diào)整姿態(tài)。這是因?yàn)橹鄙龣C(jī)的槳面不但可以產(chǎn)生相對機(jī)身向上的推力,也可以產(chǎn)生相對機(jī)身向下的推力。所以直升機(jī)雖然不穩(wěn)定、很難控制,但是當(dāng)姿態(tài)失去平衡時(shí),完全可以控制回到正常的姿態(tài)。
直升機(jī)飛行器的特點(diǎn)是可垂直起降、無需跑道、地形適應(yīng)能力強(qiáng),缺點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)成本高、續(xù)航及速度都低于固定翼飛行器。
直升機(jī)無人機(jī)在軍事方面的應(yīng)用低于固定翼無人機(jī),常見機(jī)型有美國的火力偵察兵無人機(jī);在民用領(lǐng)域,直升機(jī)無人機(jī)主要應(yīng)用于航拍、農(nóng)業(yè)植保以及電力巡線等方面。同時(shí),載人直升機(jī)也是大面積連塊耕地植保航空飛防的重要組成部分,在我國農(nóng)業(yè)大省如黑龍江有不少應(yīng)用。
什么是多旋翼飛行器?
多旋翼飛行器是指擁有三個或者更多旋翼的直升機(jī)類飛行器,能夠垂直起降,屬于直升機(jī)飛行器的一種,一般稱之為多旋翼飛行器,而不再稱之為直升機(jī)飛行器。多旋翼機(jī)械結(jié)構(gòu)非常簡單,螺旋槳直接連接電機(jī),全機(jī)的運(yùn)動部分只有槳葉和電機(jī)。目前,多旋翼飛行器主要應(yīng)用在無人飛行器,載人多旋翼飛行器多處于研發(fā)階段,還沒有成熟應(yīng)用。
大疆MG-1多旋翼農(nóng)業(yè)植保機(jī)
多旋翼屬于不穩(wěn)定系統(tǒng),其在飛行及懸停過程中無法實(shí)現(xiàn)自穩(wěn)定;同時(shí),多旋翼飛行器也不是完整驅(qū)動系統(tǒng)(或者欠驅(qū)動系統(tǒng)),螺旋槳只能產(chǎn)生相對機(jī)身向上的升力。所以多旋翼飛行器自身的穩(wěn)定性在三種主要的飛行器當(dāng)中是最低的,其正常的飛行必須借助自穩(wěn)定系統(tǒng)的輔助。
多旋翼飛行器的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降,并且自身機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,無機(jī)械磨損;缺點(diǎn)是其續(xù)航及載重在三種飛行器當(dāng)中是最低的。
固定翼、旋翼、多旋翼無人機(jī)分別有什么優(yōu)勢?
在續(xù)航和載重方面,固定翼無人機(jī)可以以較低功率進(jìn)行巡航,而直升機(jī)類無人機(jī)螺旋槳產(chǎn)生的升力必須一直大于或等于機(jī)身的重量,所以固定翼無人機(jī)的飛行效率是最高的;而直升機(jī)與多旋翼相比,其螺旋槳直徑更大,氣動效率更高。
在起降便利性方面,固定翼無人機(jī),其起降必須借助跑道或者專用器械,所以其起降的便利性是最低的;多旋翼和直升機(jī)都屬于垂直起降型飛行器,起降便利差別不大。
在操作難易度方面,擁有自穩(wěn)系統(tǒng)的多旋翼無人機(jī)起降簡單、操作易上手,其操縱難度是最低的;固定翼起降較復(fù)雜、空中操作較簡單;直升機(jī)操作復(fù)雜、并且其在飛行時(shí)會產(chǎn)生較大的氣浪聲,容易對操縱造成心理壓力。
在工作可靠性方面,多旋翼無人機(jī)沒有傳動部件,唯一旋轉(zhuǎn)的部件就是螺旋槳,所以其工作可靠性是較高的;固定翼無人機(jī)工作可靠性也較高,但是其內(nèi)部有進(jìn)行傳動控制的結(jié)構(gòu),降低了可靠性;直升機(jī)無人機(jī)擁有復(fù)雜的傳動結(jié)構(gòu)、減速結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu),工作可靠性相對較低。
從以上的比較來看,多旋翼飛行器主要的優(yōu)點(diǎn)在于操縱簡單、起降方便、工作可靠,這也是其在短短十幾年時(shí)間迅速發(fā)展,成為航拍、影視、植保主要飛行器平臺的原因。