Должны ли квадрокоптеры иметь одинаковые размеры пропеллеров?

Сегодня я летал на квадроциклах, и внезапно мне в голову пришла мысль — должны ли все пропеллеры в квадрокоптерах быть одинакового размера? У меня есть, но что, если бы два пропеллера были больше, а два других меньше? Дрон по-прежнему будет симметричным, но повлияет ли это на его характеристики? Не могли бы вы объяснить физику вашего ответа?

Контур управления в корабле в основном думает: «Я меняю положение таким образом, что мне нужно увеличить тягу двигателя № 3» (например), и будет продолжать увеличивать ее до тех пор, пока либо корабль не будет под контролем, либо достигнут предел двигателя (что, вероятно, приведет к аварии). Это может также уменьшить другие двигатели, чтобы помочь компенсировать, но подъемная сила ограничена. Обратите внимание, однако, что если контур управления был настроен с одним набором винтов, а вы переключили два на другой винт, настройка, вероятно, будет отключена (он также не будет летать).

Ответы (3)

Суть квадрокоптера в том, что им можно управлять с помощью мощности двигателя, используя гораздо более простые роторы с фиксированным шагом¹. При таком построении нужно иметь возможность отдельно регулировать мощность

  • передний и задний набор винтов для управления шагом,
  • левый и правый набор винтов для управления креном и
  • по часовой стрелке и против часовой стрелки - вращающийся комплект гребного винта для контроля рыскания.

Если бы у вас было два больших и два меньших ротора, то в одной из комбинаций два больших были бы в одном наборе, а два меньших в другом. Из-за этого было бы очень, очень сложно сбалансировать все параметры для поддержания надлежащей управляемости.

Я думаю, что это может быть не совсем невозможно, но это определенно не имеет смысла.


¹ Конечно, как только вы добавите циклическое и коллективное управление, вы сможете летать только с одним несущим винтом (ну, с двумя или с одним винтом с реактивным двигателем), как это делает большинство полномасштабных вертолетов, но тогда вы утратите простоту неподвижные пропеллеры.

В дополнение к циклическому и коллективному управлению полноразмерные вертолеты нуждаются в средствах для компенсации вращения корпуса. Чаще всего хвостовой винт.
@PeterGreen, однороторные подходят. Двухроторные - нет, потому что два ротора компенсируют друг друга - до тех пор, пока к ним может применяться дифференциальный циклический (для тандемных роторов) или дифференциальный коллективный (для соосных роторов).

Нет, они не должны быть одного размера. Вы могли бы даже летать всего с двумя винтами — у «Чинука» так и есть — другая пара понадобится только для управления.

Но их сопоставимость упрощает проектирование квадрокоптера и делает его в целом более маневренным.

Обратите внимание, однако, что Chinook имеет циклическое и коллективное управление на обоих роторах, чего обычно не делают в квадрокоптерах.
… и я думаю, что это действительно важно. У вас будут проблемы с контролем рыскания.
Это также уже не настоящий квадрокоптер с одними роторами .
Да. Но принцип работы квадрокоптера заключается только в изменении тяги. Хотя для этого вам нужно, чтобы он был симметричным относительно оси рыскания, он не обязательно должен иметь четырехугольную симметрию — так проще и намного практичнее.

Нет, вы можете управлять квадрокоптером, используя роторы разных размеров. Меньшие роторы должны иметь более длинное плечо момента относительно центра тяжести, и, как указывает @JanHudec, общий импульс вращения в направлении рыскания также должен обнуляться.

Таким образом, две пары вращающихся в противоположных направлениях роторов, правильно расположенных относительно ЦТ, будут работать.