固定翼无人机(Fixed-Wing)

  • 转弯原理:通过副翼(Aileron)方向舵(Rudder)的协同控制实现。
    • 副翼:控制机翼两侧的舵面偏转,使一侧机翼升力增加,另一侧减少,产生滚转力矩(即侧向旋转)。
    • 方向舵:控制垂直尾翼的偏转,产生偏航力矩(即绕垂直轴旋转)。
  • 特点:转弯速度较快(通常需5-10秒),适合长距离航拍或巡逻,但需跑道起降。
  • 例子:农业植保无人机、测绘无人机。

多旋翼无人机(Multirotor)

  • 转弯原理:通过电机转速差桨叶方向调整产生滚转力矩。
    • 电机转速差:通过控制部分电机加速或减速,改变升力分布,产生滚转力矩。
    • 桨叶方向:部分桨叶反转(如“螃蟹模式”),直接产生侧向推力。
  • 特点:转弯灵活(几秒内完成),适合低空作业,但续航较短。
  • 例子:消费级无人机(如大疆Mavic系列)、航拍无人机。

固定翼+多旋翼混合无人机(Hybrid VTOL)

  • 转弯原理:结合固定翼和多旋翼的特性。
    • 固定翼阶段:使用副翼和方向舵转弯。
    • 多旋翼阶段:通过电机转速差或桨叶反转实现快速转向。
  • 特点:兼顾固定翼的航程和多旋翼的垂直起降能力,转弯性能介于两者之间。
  • 例子:部分军用侦察无人机、长航时测绘无人机。

垂直起降固定翼无人机(VTOL Fixed-Wing)

  • 转弯原理:类似固定翼,但通过矢量喷口可动尾翼增强机动性。
    • 矢量喷口:通过尾喷口角度调整产生推力方向变化。
    • 可动尾翼:方向舵和垂直尾翼可动态调整,提升转弯灵活性。
  • 特点:兼顾垂直起降和固定翼的航程,转弯速度较快。
  • 例子:一些工业检测无人机、边境巡逻无人机。

特殊设计无人机

  • 涵道风扇无人机(Ducted Fan):通过涵道内的风扇产生推力,转弯时通过电机偏转或桨叶方向调整实现。
  • 伞翼无人机(Parawing):利用伞翼的柔性特性,通过电机转速差或方向舵调整转弯。

技术关键点

  1. 飞控系统:实时计算电机转速、桨叶角度和方向舵位置,确保转弯平稳。
  2. 传感器:如陀螺仪、加速度计、GPS等,提供姿态和位置数据。
  3. 电机与螺旋桨:高效动力输出和扭矩控制,影响转弯响应速度。

应用场景

  • 农业:多旋翼无人机快速喷洒农药,固定翼无人机长距离巡检。
  • 测绘:混合无人机兼顾航程和灵活性。
  • 物流:垂直起降无人机快速配送。
  • 军事:侦察和攻击无人机需快速转向。

通过合理设计动力系统、飞控算法和结构布局,无人机可以实现灵活转弯,适应不同任务需求。