1、固定翼(fixed wing)。平时坐(zuò)的波音747空客A380,还有F-16歼-15之类的都是固定翼飞(fēi)机。顾名思义(yì)就是翅膀形状固定,靠流过(guò)机翼的风(fēng)提供升力。动力系统包括(kuò)桨和助推发动机。固定翼(yì)根据机翼(yì)尺(chǐ)寸的不同还(hái)有很多小的分类,在(zài)此不细说。固(gù)定翼(yì)飞行器的优点是在三类飞行(háng)器里续航(háng)时间最长、飞行效率最高、载(zǎi)荷最大,缺点是起(qǐ)飞的时候必须(xū)要助跑,降落的(de)时候必须要滑行。固定翼是自稳定系统,简单说(shuō)就是固定翼飞上(shàng)天、助推发动机稳(wěn)定工作之后,不需要怎么控制,固定翼就(jiù)能自己抵(dǐ)抗气流(liú)的干扰保持稳定。此外对于飞行器姿(zī)态控制来说,固定翼是完整驱动系统,意思(sī)是它在任何姿态下(xià)可以调整(zhěng)到任何姿态,并且保持(chí)住这个(gè)姿态(tài)。
2、直升机(helicopter)。特点(diǎn)是靠一个或者两个主旋翼提(tí)供升(shēng)力。如果只有一(yī)个(gè)主旋翼的(de)话(huà),还必须要有一(yī)个小的尾(wěi)翼抵(dǐ)消主旋翼产生的(de)自旋力。为了能往前后左右飞,主(zhǔ)旋翼(yì)有极其复杂(zá)的(de)机械(xiè)结构,通过控制旋翼桨面的变化来调整升力的方向。动(dòng)力系统包括(kuò)发动(dòng)机、整套复杂(zá)的桨调节系(xì)统、桨。直升机的优点是可以垂直起降,续(xù)航时间(jiān)比较(jiào)中(zhōng)庸(yōng),载荷也比较(jiào)中(zhōng)庸。缺点(diǎn)是极其复杂的机(jī)械结(jié)构导(dǎo)致了比较高的(de)维(wéi)护成(chéng)本。直升机是不稳(wěn)定系统,飞上天之后如果不施(shī)加控(kòng)制(zhì),一阵风(fēng)吹来就翻了(le)。不过(guò)还好的是,直升机(jī)也是完整驱动系统,可(kě)以自(zì)由(yóu)调整姿态。这(zhè)是因为直升机的桨面不但(dàn)可以产(chǎn)生相对机身向上的推力,也可(kě)以产生相对机(jī)身向下的推力。而且直升机没(méi)有失速的问题,什么时候都能调整姿态,可以在天上如散步(bù)一般自由(yóu)运动。所以直升机(jī)虽(suī)然不稳定、很难控制好(hǎo),但(dàn)是姿(zī)态翻了的时候(hòu)完全可以(yǐ)控制回到正常的姿(zī)态。
3、多旋翼(multi-rotor)。四个或者更多个旋翼的(de)直升机,也(yě)能垂直起降(jiàng),但是通常只有(yǒu)直升机叫(jiào)直(zhí)升机,多旋翼就叫多旋(xuán)翼,而不叫(jiào)多旋翼直升机。四(sì)旋翼特别叫做quadrotor。多旋(xuán)翼机械(xiè)结构非常简单,动力(lì)系统(tǒng)只需(xū)要电(diàn)机直接连桨就(jiù)行。下图是直升机的(de)动力系统结(jié)构(gòu),再下图是多(duō)旋(xuán)翼的动力系统结(jié)构。不懂机械的人(rén)也(yě)能看出多旋翼简单(dān)得(dé)多。多旋翼的优点是(shì)机(jī)械简单,能垂直起降,缺点是续航时(shí)间最短,载(zǎi)荷也最(zuì)小。多(duō)旋翼是不稳定系统,也不是完整驱动系统(或者叫欠驱(qū)动系(xì)统)。它的桨只能产生相对机身向上的升力。所以它不稳(wěn)定、很(hěn)难控(kòng)制好,飞行器翻过来之后基本没办法控制回来,就坠机(jī)了。
上述飞行器作为系统有稳定不稳定、驱动完整(zhěng)不完整的区别,所(suǒ)以固定翼和直(zhí)升机让人控(kòng)制(zhì)难度相对不(bú)高;多旋翼让人来控制难(nán)度相对高,最好(hǎo)有(yǒu)自动控制器来(lái)控制(zhì)飞行器的姿(zī)态(tài)。对于自动控制器(qì),固定翼的自动(dòng)控制器比较好做,直(zhí)升机(jī)和(hé)多旋翼的自(zì)动控制(zhì)器比较难(nán)做。让事情更加难办(bàn)的是,飞行器自动控制(zhì)器通常需要惯(guàn)性导航系统获取自(zì)身的姿态,而在20世(shì)纪90年代之前(qián),惯性导航(háng)系统一般是十几公斤的大铁疙(gē)瘩。为了把这么重的东西(xī)放到(dào)一(yī)个多(duō)旋翼(yì)飞行器上(shàng),飞行(háng)器的(de)载(zǎi)荷必须很大,可是人们(men)发现(xiàn),不管(guǎn)是用油机(jī)还是电机做多旋翼飞(fēi)行器的动力系统,都很难得(dé)到足够的载荷。同时,因为固(gù)定翼和直升机已经很够实际使用了,所以没有人愿意(yì)多花功夫去研究多旋翼飞(fēi)行器这个棘手的(de)问题。很长一段时(shí)间里,只有美国一些研(yán)发性的项目做(zuò)出了多(duō)旋翼飞(fēi)行器的样机。

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