关于可变螺距多轴的意义

串列翼

近段时间一直在致力于可变螺距四轴的研究工作，也跟很多朋友讨论过相关问题开贴来普及一下变距四轴的真正意义所在，跟大家也可以互相讨论一下

1、变距四轴的意义究竟在哪？

在跟朋友提出变距四轴的时候，大家第一个反应就是，普通四轴最大的优势就是机械结构简单，费半天劲多装上四个舵机，控制复杂，结构复杂，意义何在？
前几天有朋友发了MIT变距四轴的视频，其中演示了倒飞的片段，很多朋友会认为最大的优势在于可以倒飞，实际上并不止如此。

我们先来说一下普通多轴飞行器飞行中遇到的问题，相信朋友们在实际飞行中都会有体会

首先，也是最明显的一个，是快速下落中的摇摆问题，这个原因很简单，因为快速下落的时候油门必须收的很小，也就意味着螺旋桨推力非常小，推力小就意味着对飞行器的姿态控制能力会很弱，摇摆甚至于失控的情况都可能发生，这属于飞行原理的硬伤，跟飞控算法水平关系不大。

然后就是操控性稳定性跟效率的矛盾，论坛上大部分朋友做多轴一开始都是飞着玩的，后来肯定就会有一定的fpv或者航拍需求，对于偏专业的航拍需求来说，至少有效任务负载要到2kg，目前商品多轴能达到这个标准的几乎没有。目前大家玩的四轴用的最多的就是10寸左右的桨，这种尺寸的桨，不管配什么电机，最大效率一般在6-7g/w。

如果需要载重，现在大家有两个路子
一个是做6轴、8轴甚至12轴，但是这样又带来了机器本身重量大、结构复杂等劣势，更关键的是由于本身效率提不上去，重载续航很难实现。

第二个就是用大直径桨配盘式低kv电机，个人测试过的某品牌盘式电机搭配15寸桨，效率最高可以推到接近10g/w，这样一来续航及载重就可以兼得了。看上去很美，但是用这种动力配置的多轴，操控性远不如用10寸桨的，抗风性差、容易摇晃。这其中就牵扯到多轴的飞行原理了，多轴的姿态控制是靠轴上推力变化来实现的，推力变化又是由螺旋桨转速改变而来。由此我们就可以得知多轴的操控性跟动力的转速响应关系非常大。转速响应又跟转动部分的转动惯量息息相关，本身大桨就要比小桨重不少，盘式电机的转子转动惯量又比小电机大很多，所以转速响应会非常之慢，之所以很多盘式电机配的大直径桨都是超轻的碳纤桨，也正是为了尽量减重，提高转速响应。退一步说，盘式电机的售价，也是非常之高的。。。

在这里说一点题外话，现在做盘式电机的越来越多，卖点都是效率高，不可否认，盘式电机效率的确要比普通电机要高一点，但是这一点也就是最多百分之几的量级，推力效率高主要还是大直径桨的功劳。

说到大直径桨这里，这里才是效率的关键，从空气动力学上来讲，桨径越大，静推力效率就越高。这点大家也可以看的出来，涵道没有螺旋桨效率高，小桨没有大桨效率高。15寸碳纤桨最高效率可以推到近10g/w，但是我自己用450直机实测，全油门，10.5°螺距，推力超过4kgf，电机功率约410w。这么算效率一样接近10g/w，这还没有扣除尾桨及传动的动力损失。另有人测试过，盘式电机直驱500级别的大桨，最高效率超过15g/w。这些还都是用的普通的双凸3d桨，如果可以改用平凸桨的话，效率还能有进一步的提高。

大桨很美好，但是多轴能用么？大桨就意味着更大的重量，更大的重量意味着转速响应将会慢到非常严重的地步，几乎无法操控，任何飞控都没办法，因为问题出在动力部分。

想要大负载高效率，又要足够的操控性，怎么解决这个问题呢，答 案就是，变距！

通过变距来改变推力，大桨转速不会大范围改变，这样推力的响应速度跟舵机是同步的，最慢的舵机也要比最快的电机响应快，两者的响应速度不是一个级别的。

变距系统的意义就在此。当然，抗风性更好，能倒飞，可以用单个汽油机驱动，这些都是变距带来的其他好处。

2、变距系统很复杂？故障率很高？

变距多轴比普通多轴多了N个舵机，机械结构会很复杂，很难维护，已损坏。大家都会这么说，果真如此么？玩过直机的都知道直机的尾变距系统是什么结构，没有人会认为电机直驱尾桨会比尾变距系统来的优秀。更何况尾变距系统的结构其实并不复杂，没有十字盘、不需要调平，定期检查上油即可。变距四轴的变距部分结构相似，亦是如此。

有的朋友会说，弄这么麻烦，我不如玩直机去了。其实直机也是一样要用4个舵机的，因为十字盘就要用3个嘛。系统复杂程度来说，会比多轴更麻烦一点点，而且，最关键的是直机本身也不便宜，更何况没有便宜的飞控，修起来也会比多轴麻烦些。





说实话，用来干活还是直机好，大桨带来了更高的效率和更加的稳定性。有人说多轴比直机稳、好飞，那是因为多轴有电子辅助设备，没有辅助设备根本飞不起来，直机本身稳定性就要比多轴好，如果加上同级别的电子辅助设备，只会更好飞，但是直机相对来说危险大一点、成本高一点。很多场合不适用，不是非常专业的就没必要用了。

而变距多轴正是一种介于直升机和多轴之间的航拍工具。

以我设计的折叠变距四轴来说，用450的动力系统，450大桨，单轴最大推力4kg，安全负载推力2kg，这样安全起飞重量8kg，空机带设备不到3kg，其他的重量自由分配，整体成本3000左右。有直机的载重和稳定能力，有多轴的价格优势和收纳能力。对于航拍应用应该是非常合适的。

码了这么多字，头晕眼花的不知所云，欢迎讨论。最后附上两张机架图让大家批






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梦翔航空

沙发上！呵呵

航模战队

这个好 我正需要