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无人机的七(qī)个幻想

 

1,我想飞得(dé)更高

飞行的相对高度对(duì)于一般的无人机使(shǐ)用者而言是并不重要的性能,因为绝(jué)大多数用途(tú)都在低空甚至是“贴地飞行(háng)”,即使(shǐ)是(shì)航拍也不会飞(fēi)太高,太(tài)高了看看不清底面(miàn)。但是飞行的海拔高度对于高原(yuán)地区的用途而言则是一个非常重要的参(cān)数。

高空空气稀薄,一(yī)方面会让螺旋桨的(de)效率下降;另一方面也会(huì)让动(dòng)力系统(tǒng)的效率下降(jiàng)。目前业(yè)内燃(rán)油(yóu)动力(lì)的无(wú)人机一(yī)般使用自然吸(xī)气(qì)的二冲程发(fā)动机,随着空气的稀 薄进气效(xiào)率降低,动力自然也就会(huì)下降(jiàng),同时因为气压的下降汽油的沸点也(yě)随之下降(jiàng),到一定高(gāo)度会(huì)在常温(wēn)中沸腾。这些活塞式的油(yóu)动的无人直升机一(yī)般空载(zǎi)最高只 能飞到两三千米,满载的高度会更低。

倒是(shì)电(diàn)动机对海拔不(bú)那么敏感,在高海拔地区还可以飞(fēi)行(háng)。但是高原地区的低温(wēn)则会让电池的(de)容量(liàng)降低。让(ràng)本就不长的续航时间更捉襟见肘(zhǒu)。

2,我想飞得更远

无人机的飞行活动半径是绝大(dà)部分用户都关注的问(wèn)题(tí),也是个重要指标。但飞行半径却不是想(xiǎng)大(dà)就能大(dà)的。制约无人(rén)机飞行半径的有两方面:飞机(jī)的机械极限(xiàn)与电台的控制半径(jìng)。

无(wú)人机本身因为续航时(shí)间的限制(zhì),其飞行半(bàn)径就是有极限的。尤其电(diàn)动多旋翼,任务飞行时间只有20分钟左(zuǒ)右,再考虑(lǜ)起(qǐ)飞降落的时间,飞控半径(jìng)一般都在1公里左右。

同时因为微(wēi)波的物理性(xìng)质,地面对无(wú)人机(jī)的操控距离和无人(rén)机图传回来的距离都不(bú)会太远。无人(rén)机手(shǒu)动控制(zhì)的(de)遥控器(qì),其(qí)频(pín)率为2.4G,波长很短(duǎn),基本没(méi)有绕射能力,其控制半(bàn)径只能到1公(gōng)里,而且很怕遮挡。

中大型(xíng)的无(wú)人(rén)机可以装机载数传电(diàn)台,频率在几百兆的(de)跳频数传电(diàn)台,波长稍长,稍有一定的绕射能(néng)力。但(dàn)是也比较怕(pà)遮(zhē)挡,不光担心遮蔽,也担心多路径(jìng)效(xiào)应。原则 上来说也是要(yào)求“通视”的。很不幸的是我们所在的(de)地球(qiú)是圆的(de),所以受制于地球曲率的影响,低空飞行的(de)遥控距离也不会(huì)太长。所以(yǐ)中型的(de)无人机遥控距离25公(gōng) 里,大型的也是如(rú)此(cǐ)。有些无人直升机标称控制半径很远,能(néng)到150公里,但要达到如(rú)此远的距离需要飞(fēi)到极限升限3000米高。这么高的飞行高度(dù),一般的光学设(shè)备已经(jīng)难以看清地面,失去了(le)实用价值。

一些人想到用3G或者4G移(yí)动网络实(shí)现类似“星通”的效果,但很可(kě)惜就算抛开高额(é)的数据流量价格(gé)不(bú)说,其可行性上也有问题。一方面(miàn)从平面(miàn)地图上来说移动网(wǎng)络是以各(gè)个基站为圆(yuán)心(xīn)的(de)圆所组(zǔ)成的蜂窝(wō),交接处信号有盲区,在飞(fēi)行中非常明显;一方面从立体空(kōng)间来讲,移动网络是以基站(zhàn)信(xìn)号塔为(wéi)中心的向下(xià)伞状覆盖(gài),移动网 络只在地表信号(hào)好,在空中(zhōng)这个盲区(qū)更厉害。

3,我想再飞一会儿(ér)

毫无(wú)疑(yí)问,续航时(shí)间对(duì)于无人机而言是个非常重要的指标。很多情况下制约无人机活动(dòng)半径与飞行相对高度的(de)最重要(yào)因素就是无人(rén)机本(běn)身机械部(bù)分的续航。客(kè)户(hù)也经(jīng)常会问:你(nǐ)们的无人机,续航时间能长一点吗?

通常情(qíng)况下:不能(néng)!显(xiǎn)而易见,不(bú)管是无(wú)人机(jī)还是有人机(jī),制约滞空时间的主要都(dōu)是能源。因为对于密度大于空气的这些(xiē)飞行器而言飞(fēi)行的每一分钟都在与重力搏(bó)斗(dòu)。

对于燃油动(dòng)力的无人机,能源的载体就是燃油。不管(guǎn)是汽油,柴油还(hái)是航空煤(méi)油(yóu),其热值都是(shì)一定的。飞得时间(jiān)久就需要多(duō)带(dài)油;多带油就(jiù)需要更大的飞机;更大的飞 机也就更费油。对于电动的无(wú)人机而言,续航(háng)时间则更加捉襟见肘(zhǒu)。尤(yóu)其对于多旋翼而(ér)言,由于电动机(jī)的响应快(kuài)容(róng)易控(kòng)制,电(diàn)动(dòng)是(shì)其福音。然另一方(fāng)面电动又是制约其续航时间的一个巨大难题。

因(yīn)为电能的载体(tǐ)是电池(chí),然电池的重量很大且(qiě)空电池不会变轻(qīng),而且(qiě)对于电动机而言随着(zhe)负载的增(zēng)大其耗电量会激增。所以电(diàn)动无人机(jī)不是往(wǎng)上堆(duī)砌(qì)电池续航时间就能(néng)增加(jiā)的,而是(shì)一(yī)个(gè)函数取极值的问题(tí)。

4,我(wǒ)想风雨无阻

你们的无人机能(néng)抗几(jǐ)级风?这(zhè)是客户很关心,也是我们很关注的一个实际(jì)问(wèn)题(tí)。无人机的飞(fēi)行介质就是(shì)在风中(zhōng)行走,有(yǒu)风就(jiù)相当于(yú)路不好走。无人直升(shēng)机的(de)抗风性(xìng)平心而论还是相(xiàng)对比较不错(cuò)的(de), 五(wǔ)六级风都能飞,因为其(qí)重心低而升(shēng)力点再上,即使风(fēng)大些也未必出问(wèn)题。当(dāng)然风大了,风险总还是(shì)会增大,就好比路太烂坦克(kè)也怕(pà)翻(fān)车。一个是怕超过极限(xiàn)失(shī)控, 还(hái)一个是怕螺旋桨因(yīn)柔性而与其(qí)它部分(fèn)打架。尤其是(shì)双桨共轴的无人机(jī)直(zhí)升机。

不过对于多(duō)旋翼而(ér)言,情况恐怕就没有那么(me)乐观了。因(yīn)为多旋(xuán)翼像(xiàng)走平(píng)衡木(mù),升力点并没比重心(xīn)高多少,非稳定结构,也非(fēi)完(wán)全控制结构。所以就算是(shì)很(hěn)大的八旋翼,诸如昆明劲鹰1000型八轴航(háng)拍航(háng)测无人(rén)机能(néng)抗5级风也就很(hěn)勉强(qiáng)了(le)。

你们的无人机能(néng)防雨吗?

不能(néng)!无人机(jī)的(de)电子设备尤其是舵机,发热量是很大(dà)的,防雨做的太好会导致散(sàn)热不好。所以即使是油动直升机(jī),也不过是短暂(zàn)防淋雨,突然下(xià)雨赶紧返航可以,冒雨飞(fēi)行(háng)不行。

5,我想靠谱

厂商们大都回(huí)避一个问题(tí):风险。一方面确实有些小厂的无人机土法上马,或者太激进,可靠性不佳,另一方面,无人机飞行有风(fēng)险(xiǎn)是不可避免的,除(chú)了故障还(hái)有不可抗力。

为了提高可靠性,飞(fēi)机会采用成熟的(de)机体或(huò)者冗余度(dù)更高的(de)设(shè)计。但不管再可靠的(de)机器(qì)都不敢(gǎn)保证(zhèng)万无一失,而且飞机在天上(shàng)飞还要考虑环(huán)境因(yīn)素的影响(xiǎng)。“绝对可靠”是不现实(shí)的(de)。所以(yǐ)无人机的(de)飞行必须规避人口密集(jí)区、飞(fēi)机(jī)有异常就得检(jiǎn)修,就不能(néng)逞(chěng)能(néng),不管有多少钱的(de)合同(tóng),多大的领导期望。

我们不妨再(zài)换一个角度想这个问题(tí):用户为什么要买无人机?为啥(shá)不用有人机呢?

无人(rén)机本质上说就是让电脑代替飞行(háng)员去开飞机,同样载荷(hé)的无人机(jī)必然会比有人机贵。为啥非要买无人机呢?还不是因(yīn)为(wéi)飞行有风险,尤其(qí)这些低空飞行,地形复杂气流乱,最(zuì)近的通(tōng)用航空接二连三的出悲剧(jù),每次事故都伴随着惨烈的伤亡。

所以无(wú)人机之所以越(yuè)来越火,并不是因为飞(fēi)行很安全,而是飞行很不安全。我们在做的事情,只是让机器代替人去冒(mào)险(xiǎn)。

6,我想接地气

你们的无人机(jī)超预算了,能便(biàn)宜点不?——不能!

一分钱,一(yī)分货(huò)。亘古不变的真理,就(jiù)像你不能(néng)指(zhǐ)望奥(ào)迪双钻的四(sì)驱车跑达喀尔拉力赛,你也不能指望奔驰G55卖到奥拓的价格。无人机作为飞行(háng)器对可靠性的要求 更高,相应的成本控制难(nán)度也就更大。无人(rén)机是个若干子(zǐ)系统共同运作的一个复杂系统,每个子系统(tǒng)出问题都是致命的,因此为(wéi)了(le)省(shěng)钱而(ér)采用质(zhì)量稍次的部件(jiàn)都是得(dé)不(bú)偿失的(de)。

电池能(néng)用便(biàn)宜(yí)的吗?电脑能用经济的吗?电台能换成4G手机吗?减震垫片(piàn)能凑(còu)合一下吗?飞机能(néng)换成山寨(zhài)的吗?飞控能换成ACE吗(ma)……

我的回答是都不能,而且(qiě)对此非常无奈。不止一个客户图(tú)便宜,买(mǎi)了便宜货,摔了(le)又想起来找我们,有意思吗?

7、我想省(shěng)吃俭用

无人机的(de)后期维护(hù)保养与(yǔ)使用成本也是厂家总(zǒng)要回避的(de)问题。但对用户(hù)而(ér)言这个问题非常(cháng)棘手。

在油动无人直升机(jī)中,发动(dòng)机等硬件的使用寿命是个非常关键的问题。目前比较常(cháng)用的是(shì)活塞式发动机,这种发(fā)动(dòng)机一点也不先进,对海(hǎi)拔(bá)敏感,但是其优势就(jiù)是耐(nài)用,寿命可以有数百个飞行小(xiǎo)时(shí)。也正如汽(qì)车(chē)摩托车,如果保养(yǎng)良好,其实际使用寿命可以长(zhǎng)于设计寿(shòu)命。有些比较先进(jìn)的机型会使用涡(wō)轮发动机,但小型涡轮机就 算是(shì)大型国家研(yán)究所的产品,其(qí)寿(shòu)命也仅有(yǒu)几十个小时。

对于固定翼无人机而言,机体的寿命则是关键。固定翼(yì)的采购价比较便(biàn)宜(yí),但受制于(yú)使用环(huán)境(jìng)和(hé)飞手水平,一般(bān)只能伞降或(huò)者撞(zhuàng)网回收(shōu)。有客户跟(gēn)我们抱怨之前用的固(gù)定翼无人机(jī)总要(yào)换机翼,然(rán)实际(jì)上经常更换机翼恰恰(qià) 是(shì)说明飞机(jī)质(zhì)量好,质(zhì)量稍差些的机体本身的损耗率也很吓人。转自:无人(rén)机世界

图示:劲鹰八(bā)轴多(duō)旋(xuán)翼

劲鹰8轴.jpg

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