当下航拍以及工业级应用里, 多旋翼无人机中六旋翼无人机当属主流机型其一, 不少人对其飞行原理满怀好奇。身为一名从事航模工作达十几年之久的从业者,我每日接待客户之际六旋翼无人机的工作原理, 常常会撞见这样的问题。六旋翼当中, 相较于四旋翼而言增添了两个电机, 其架构更趋稳定, 抗风能力也更强。这篇文章会以最为通俗易懂的方式, 将六旋翼无人机的工作原理阐释剖析明白, 令你不会再被那些专业术语搞得晕头转向。
六旋翼无人机的工作原理是什么
机身周围均匀分布着六个旋翼, 这构成了六旋翼无人机的核心结构, 每两个相邻旋翼的旋转方向相反, 此点极为关键, 四个向外倾斜的旋翼用以产生升力, 而机身中央的两个垂直旋翼主要是维持机身姿态稳定, 所有电机同时运作时, 六个旋翼产生向上的升力, 当升力大于无人机总重量时, 飞行器便会腾空而起。
六旋翼的那种布局方式, 决定了它的平衡性相较于四旋翼而言是更好的。多出来的两组旋翼, 能够分担更多的负载, 所以在真正飞行的时候, 当遇到阵风, 或者载重出现变化时, 六旋翼的反应会更为稳健。这便是很多专业航拍团队更愿意去选择六旋翼机型的缘由所在。然而, 多出来的电机意味着耗电变得更快, 续航时间相对就要大打一些折扣了。
了解六旋翼的原理, 实际上能够从最为简单的受力剖析开始着手。每个电动发动机带动一个螺旋推进器围绕轴线作圆周旋转运动, 螺旋推进器促使空气朝着下方移动, 空气转而给旋翼一个朝着上方的反向作用力, 这便是升力得以产生的源头。六个旋翼所产生的升力的合力方向只要垂直于地面并且通过重心位置, 无人驾驶飞机就能够稳稳当当地停留在空中。
六旋翼怎么实现前后左右的移动
不少人觉得无人机仅能上下飞行, 实际上它前后、左右以及旋转都是依靠改变各个电机的转速达成的。要是想让六旋翼往前飞, 只需使机尾方向的两组电机加速, 与此同时让机头方向的电机减速, 如此一番机身就会向前倾斜, 升力产生向前的分力, 飞行器便朝着前方飞去。整个进程特别快, 飞控电脑在毫秒级别内完成调节。
前后移动的原理跟左右移动是相同的, 仅仅倾斜方向不一样。六旋翼的飞控系统会依据遥控器的指令, 实时算出每个电机要调整的转速, 接着分别操控六个无刷电机的输出功率, 达成精准的姿态变化。这种调节速度极快, 普通人靠肉眼是察觉不到的, 故而看起来无人机就如同在空中随意飘荡那般灵活。
通过使一侧电机加速而另一侧减速, 以此来达成转弯。举例而言, 若要让无人机进行逆时针旋转, 机身右侧的电机转速会得以提升, 左侧会予以降低, 因这扭矩差, 机身就会围绕垂直轴进行转动显示。六旋翼鉴于具有对称布局, 与四旋翼相比, 转动起来会更显平滑, 不会呈现出明显的顿挫感。
六旋翼无人机的飞控系统是怎么工作的
对于六旋翼无人机而言, 其飞控系统担当着“大脑”的角色, 在这个系统内部, 集成了诸如陀螺仪、加速度计、气压计以及磁力计等多种不同类型的传感器。这些被集成的各类传感器,会以每秒数百次这样较为高频的频率六旋翼无人机的工作原理, 去采集飞行器呈现出的姿态方面的数据。之后, 飞控芯片会依据所采集到的这些数据, 进而计算得出无人机此刻的当前状态, 紧接着就在瞬间对六个电机的转速进行调整, 以此来维持无人机的平衡状态。整个由采集数据到计算状态再到调整电机转速维持平衡的过程, 都是自动完全完成的, 而操作者仅仅只需要借助遥控器, 朝着无人机给出意图指令就可以了。
无人机处于悬停状态之际, 飞控会持续不断地微调各个电机的转速借此抵消外界干扰, 有一阵风吹过来之时, 陀螺仪即刻感知到机身的倾斜, 飞控随即命令迎风一侧的电机加速, 用以对抗风的影响, 并使飞行器恢复至水平姿态, 优秀的飞控算法能够让六旋翼在恶劣天气状况下依旧保持稳定飞行, 这亦是高端机型价格更为高昂的主要缘由。
值得说一下的是, 现今的六旋翼无人机多数都能够支持多种飞行模式进行切换, 于定点模式之时, 借助GPS辅助能让飞行器更精确地停留在某个位置, 在运动模式当中, 飞控会放宽姿态控制的灵敏程度, 使得飞行器反应更为灵敏, 用户能够依据自身的飞行场景挑选适宜的模式, 既能够享受到稳定的航拍画面, 又能够体验操控所带来的乐趣。
