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多旋翼飞行器下沉速率与稳定性的关系

教程 SB-DJI 12366浏览 1评论  赞 1

飞过多旋翼飞行器的朋友都知道,多旋翼飞行器正常飞行时,爬升速率往往都大于下降速率。而面向广大消费者的产品,操控人零基础的场合尤其如此,而高速爬升并不会影响飞行器稳定性,而高速下沉时,机体则会出现较大晃动,甚至坠机。
下面以市面销售最大的DJI 大疆创新的已上市产品特性为例,力求说明原委。
古语有云:“没图!你说个JB”… 作者力求多用图,用好图,用无码图。
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(上图可以很清晰的观察气流回洗现象)

因消费者无相关基础知识,高下沉速率而导致的事故频发,DJI 大疆创新的RTF成品套机上(精灵1~3,Inspire1),下沉速率更是被严格限制,最新版APP DJI GO(前身为DJI Pilot),甚至将精灵3的一键返航下沉速率限制为1.5米/秒,可控状态下为3米/秒,精灵2最后的固件版本限制为2米/秒。
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Inspire1则被限制为4米/秒,NAZA系列等供航模爱好者把玩的飞控,则提供了4.5米/秒的指标,WKM,A2等专业人员使用的飞控,则提供了高达6米/秒(姿态与GPS模式)下沉速率。
当然,切换至手动模式,也可体验惊心动魄6米以上高速下沉。
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高下沉速率时,因机体稳定性下降,航向控制也会变得很不稳定,精灵2在最大下沉速率时,更是直接在飞控层面,知(duan)书(zi)达(jue)理(sun)的不响应航向指令。Inspire1在最大4米/秒下沉速率时,航向操纵也会变得手感怪异。
高下沉速率是洪水猛兽么?为什么面向普通消费者的机型,都严格限制下沉速率?

精灵2全速2米/秒下降时GIF动画,飞行器移动速率低,晃动剧烈:
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还是精灵2全速2米/秒下降,移动速率提高到4米/秒以后,晃动幅度变小:
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为什么低移动速率下沉或者是原地高下沉速率,就会导致多旋翼飞行器晃动严重呢?

简单的说,螺旋桨与空气相对运动产生的高压下洗气流,在螺旋桨半径以外回流到低压的螺旋桨上方,重新进入高压的下洗气流,形成涡环流,降低螺旋桨的实际出力,导致升力丧失。
高下沉速率很容易导致飞行事故,所有多旋翼飞行器都可能出现涡流环问题,而小桨高转速的机型(精灵2、精灵3之类),则使得涡流环问题进一步恶化。

所以当高速下降出现严重晃动及加速掉高时,应操纵机体姿态,使多轴飞行器下沉(或上抬)任意方向一侧机体(如打舵仰俯或者横滚达到一定移动速率),增加螺旋桨和空气的相对速度,脱离涡流环,但前提是还有足够的离地高度可以改出涡流环状态。
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又或者,适当降低下降速度来缓解涡流环问题。
大疆创新通过售后反馈,不断修正飞控固件,最终将3S动力的精灵2限制在了2米/秒,4S动力的精灵3限制在3米/秒,6S动力的Inspire1限制在4米/秒。
一切都不是偶然,而是厂家针对零基础消费群体的产品,反复斟酌而得出的动力冗余和气动安全下限。
任你在4~5级风下,原地收完油门下降,有飞控的下沉速率限制,也不至于最后…翻车、炸鸡、骂厂家,正所谓!有了尿不湿,生活好滋味…
而专业级飞控,则把更多控制权交给了飞手,而不是依赖飞控限制,飞手必须明确了解,手里的操控输出意味着什么。
如,用着专业飞控,没了尿不湿。又缺课多旋翼飞行器的气动特性,再不谨慎驾驶,多湿也只能自己兜着啦~~

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(该图与本文无关)

另补充一点关于对云台的影响,在高下沉速率时由于稳定性变差,机体会大幅度晃动。这种程度的晃动相对GOPRO级别和无滑环机构,设置了横滚机械限位或软件限位的云台,则容易达到极限。比如很多GOPRO云台横滚限位只有30度上下,而机体晃动超过限度后,云台横滚结构会有硬接触限位的可能,且大量云台在接近极限行程时增稳效果变差,从而产生画面中无法消除的抖动。

以上算是对多旋翼下沉速率与稳定性关系的一个简单说明,学问无多,如有谬误之处还望指出,海涵~~

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网友最新评论 (1)

  1. 这篇文章写得好 解释了为何多轴快速下降需要斜坡下降
    条哥2年前 (2015-11-07)回复