Масштаб модели на вашем изображении не очень реалистичен. При таком размере эффективнее иметь два винта, как у V-22 Osprey.

Чтобы четыре винта были осуществимы, вам понадобится гораздо больший корпус самолета, так что четыре винта необходимы для стабилизации. Я не авиационный инженер, но я подозреваю, что причина, по которой дроны используют четырехроторные винты, заключается в том, что они больше заботятся о стабильности и простоте пилотирования, чем об эффективном соотношении веса и тяги.

Тяжелый грузовой самолет с четырьмя винтами был бы довольно крутым, если бы во вселенной существовало разумное оправдание желанию VTO/L версии C-5 Galaxy.

Нет, потому что прямой подъем стоит дорого, а закон квадрата-куба

Во-первых, прямая подъемная сила, т. е. ваши двигатели, обеспечивающие прямую направленную вверх силу, всегда «дорого» в том смысле, что для ее достижения требуется много топлива/мощности двигателя. Непрямая подъемная сила, например, с использованием аэродинамических профилей / крыльев, намного дешевле и эффективнее.

«Единственный» недостаток непрямого подъема заключается в том, что вам нужна расширенная полоса подходящей земли в качестве взлетно-посадочной полосы.

Во-вторых, закон квадрата-куба означает, что маленькие квадрокоптеры не превращаются в большие коптеры.

Вообще говоря, закон квадрата-куба означает, что если вы увеличиваете что-то в размере, т. е. увеличиваете или уменьшаете ширину, высоту и глубину в одном и том же отношении, то все площади поверхности увеличиваются на квадрат изменения, но объем и, следовательно, вес увеличивается на куб.

Итак, если вы удвоите что-то в размере (умножьте на 2), все площади поверхности увеличатся в 2 раза в квадрате, т.е.$2 \cdot 2 =4$, но его вес увеличится на 2 куба, то есть$2\cdot2\cdot2=8$.

Это проблема для винтокрылых аппаратов, потому что прямая подъемная сила, необходимая винтокрылым аппаратам для взлета и посадки, примерно пропорциональна площади поверхности диска ротора . Но площадь поверхности увеличивается только в квадрате масштаба, а вес, а вместе с ним и гравитационная сила, которую нужно преодолеть, увеличивается в кубе масштаба.

Таким образом, даже если маленький квадрокоптер может легко взлететь, большому будет не хватать мощности.

Вертикальный взлет и посадка активно использовались с тех пор, как Вторая мировая война показала, что то, что вы называете «аэродромами», ваш враг называет «огромными неподвижными целями»; это магниты для бомб. И да, вертолет может достигать вертикального взлета и посадки, ура! Но вертолету вообще не хватает во всех других областях, с которыми хорошо справляются самолеты с неподвижным крылом: скорость, грузоподъемность, выносливость.

К сожалению, это относится и к квадрокоптерам. И это не становится лучше, когда вы замечаете, что квадроциклу нужно, чтобы все роторы вращались и вращались синхронно, чтобы оставаться на плаву и не упасть с невероятной силой .

Основная проблема заключается в том, что подъемная сила пропорциональна площади, охватываемой роторами.

Это делает большинство квадрокоптеров менее мощными, чем вертолет того же размера. На вашем снимке вы увидите большой зазор между роторами по центру корабля. Если бы у вас был один ротор большего размера, вы могли бы генерировать большую подъемную силу.

Одним из способов сделать это является конструкция с тремя квадрокоптерами , которая дает вам большую площадь ротора, но простые роторные двигатели квадрокоптера.

Есть две основные проблемы с изображением, которое вы разместили, одна - "крылья" не наклоняются. это уберет 1/5 тяги, которая вам нужна. Если бы крылья были наклонены, у вас не было бы этой блокирующей силы.

Во-вторых, время реакции двигателя слишком медленное, компьютер, контролирующий стабильность, выполняет около 1000 вычислений в секунду, и многие дроны «младших моделей», использующие двигатели вместо двигателей, имеют большие проблемы в этой конкретной области. Переход с двигателей на двигатели решит эту проблему.

Что касается производительности, создание квадрокоптера с лопастями с переменным шагом, например вертолета и самолета, значительно повысит производительность, но это огромная проблема для моделей размером 250–500 мм.

Что касается размера гребного винта, то он во многом зависит от оборотов двигателя и шага гребного винта. Вопреки тому, что Стив упоминает в комментариях, пропеллеры могут быть не слишком маленькими, маленькие пропеллеры увеличивают маневренность и ускорение, но за счет расхода топлива, тогда как более крупные пропеллеры (в зависимости от шага) увеличивают время полета и/или максимальную скорость. (Представьте себе колеса меньшего или большего размера на машине)