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无人机的七个幻(huàn)想

 

1,我想(xiǎng)飞得更(gèng)高

飞行的相对高度对于一(yī)般的(de)无(wú)人(rén)机使(shǐ)用(yòng)者而言是并不重(chóng)要的性能,因为绝大(dà)多数用途都(dōu)在低空甚至(zhì)是“贴地飞(fēi)行”,即使是航拍也不会飞太高,太高了看看不清底面(miàn)。但是飞行(háng)的海(hǎi)拔高度对于高原地区的用途而言则是一个非常重要(yào)的参(cān)数。

高空(kōng)空气稀薄,一方面会(huì)让螺旋桨的效(xiào)率下(xià)降;另一方面也会(huì)让动力系统的效率(lǜ)下(xià)降(jiàng)。目(mù)前业内燃油动力的无人机(jī)一般使用自(zì)然吸气的二冲(chōng)程发动机,随(suí)着空(kōng)气的稀 薄(báo)进气效率降低(dī),动力(lì)自然也就会下降(jiàng),同时因为气(qì)压(yā)的(de)下降汽油的沸点也随之下降(jiàng),到一定高度会在常温中沸腾。这些活塞(sāi)式的油动的无人直升(shēng)机一般空载(zǎi)最高只 能飞到两三千(qiān)米,满载的高度(dù)会更低。

倒是电动(dòng)机对海拔(bá)不那么敏(mǐn)感,在(zài)高海拔地区还可以飞行。但是高原地区(qū)的低温则会(huì)让电池的容(róng)量降低。让本(běn)就不长的(de)续(xù)航时间更捉襟(jīn)见肘。

2,我想飞(fēi)得(dé)更远

无人机的飞行活动半径是(shì)绝大(dà)部分用户都关注的问(wèn)题,也(yě)是个重要指标(biāo)。但飞行半径(jìng)却不(bú)是(shì)想大(dà)就能大的。制约无人机飞行半径的有两(liǎng)方面:飞机的机械极限与电台的(de)控制半径。

无(wú)人机本身因为续航时间的限(xiàn)制,其(qí)飞行半(bàn)径就是有极限的。尤其电动多(duō)旋(xuán)翼,任务飞行时间只有20分钟左(zuǒ)右(yòu),再考(kǎo)虑(lǜ)起(qǐ)飞降落的时间,飞控(kòng)半(bàn)径(jìng)一般都在(zài)1公里(lǐ)左(zuǒ)右。

同(tóng)时(shí)因(yīn)为微波的物理性质,地面对无人机的操控距离和(hé)无人机(jī)图传回来的(de)距离都不会太远。无人机手(shǒu)动控制的(de)遥控器,其(qí)频率为2.4G,波长很(hěn)短,基本(běn)没有绕射能力,其控制半径只能(néng)到1公里(lǐ),而且很怕遮(zhē)挡(dǎng)。

中大型的无人(rén)机可以装机载(zǎi)数传电台,频率在(zài)几百兆的跳频数传电台,波长稍(shāo)长,稍有一定的绕射能力。但是也比较怕遮挡,不(bú)光(guāng)担心遮蔽,也担心多路(lù)径效应。原则 上(shàng)来说也是要求“通视”的。很不幸的是我们所在的地球是圆的,所以受制于地球曲率(lǜ)的影响,低空飞行(háng)的遥控距离(lí)也不会太长。所(suǒ)以(yǐ)中型的(de)无人机遥控距离25公 里,大型的也(yě)是如此。有些无人直升机标称控制(zhì)半径很远,能到150公里(lǐ),但要达到如此远的距(jù)离(lí)需要飞到极限(xiàn)升限(xiàn)3000米高。这么高的飞行高度,一般的光学设(shè)备(bèi)已(yǐ)经难(nán)以看清地(dì)面,失去了实用价值(zhí)。

一(yī)些人想到用3G或(huò)者4G移动网络实现类似“星通”的效(xiào)果,但很可惜就算(suàn)抛开高额(é)的数据(jù)流(liú)量价格不(bú)说,其可行性上也(yě)有问题。一方面(miàn)从平面地图上(shàng)来说(shuō)移动网(wǎng)络是以各个基站(zhàn)为圆心的圆所组成(chéng)的蜂窝,交接处信号有盲区,在飞(fēi)行中非常明(míng)显;一方面从立体(tǐ)空(kōng)间来讲(jiǎng),移动网络(luò)是以基站信号塔为中心的向下伞状覆盖(gài),移动网 络只在地表信号(hào)好,在空中这(zhè)个盲区(qū)更(gèng)厉(lì)害。

3,我(wǒ)想再飞一会儿

毫无疑(yí)问,续航(háng)时间对(duì)于(yú)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半(bàn)径与飞行相对(duì)高度的(de)最重要因素就是(shì)无人机本身(shēn)机械部分(fèn)的续航。客户也(yě)经常会问(wèn):你们的无(wú)人(rén)机,续航时间能长一点(diǎn)吗?

通常情况下:不(bú)能!显而易见,不管是(shì)无(wú)人机还是(shì)有人机,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(de)这(zhè)些飞(fēi)行器而言飞行(háng)的每一分钟都在与重力(lì)搏斗。

对于燃油动力(lì)的(de)无人机,能源的载(zǎi)体就(jiù)是燃油。不(bú)管是汽油,柴油还是航空煤(méi)油,其热值(zhí)都是一定的(de)。飞得(dé)时间久就需要多带(dài)油;多带油就需(xū)要更大的飞机;更大的飞 机也就(jiù)更费油。对于电动(dòng)的无(wú)人机(jī)而言,续(xù)航时间则更加捉襟见肘(zhǒu)。尤其对于多旋翼而言,由于电(diàn)动机的响应快(kuài)容易控制,电动(dòng)是其福音(yīn)。然(rán)另一方面电动又是制约其续航时间的一个巨大难题。

因为电能(néng)的载(zǎi)体是电池(chí),然电池的重量很(hěn)大且(qiě)空电池不会变轻(qīng),而且对(duì)于电(diàn)动机而言随着负载(zǎi)的增大(dà)其耗电量会激增。所(suǒ)以电(diàn)动无人机不是往上堆砌电池续(xù)航时间就(jiù)能增加的,而是一个函数取极值的问题。

4,我想风雨无阻

你们的无人机能抗几级风?这是客户很关(guān)心,也是我们(men)很关注的一个实(shí)际问题。无人机(jī)的飞(fēi)行介质就是在(zài)风中行(háng)走,有风就(jiù)相当于路(lù)不好走。无人直升机的抗风性平(píng)心而论(lùn)还是相对(duì)比较不错(cuò)的, 五(wǔ)六(liù)级风都能飞(fēi),因为其(qí)重心低而(ér)升力点再上(shàng),即使风大些(xiē)也未必出问题。当然(rán)风大了,风险总还是会增(zēng)大,就好比路(lù)太烂坦克也怕翻车。一个(gè)是怕超过极限(xiàn)失控, 还一个是(shì)怕螺旋桨因柔性而与其它(tā)部分打(dǎ)架。尤其是双(shuāng)桨共轴的无人机直升机。

不过对于多旋翼而言,情况恐怕就没有那么乐观了。因为多旋翼(yì)像走平衡木,升力点并没比重心高多(duō)少(shǎo),非稳(wěn)定结构,也非(fēi)完全控制结构。所以就(jiù)算是很大的(de)八旋翼,诸如(rú)昆明劲鹰1000型(xíng)八轴航(háng)拍航测无人机(jī)能抗(kàng)5级风也就(jiù)很勉强了。

你们的无人机能(néng)防雨吗?

不能(néng)!无(wú)人机的电(diàn)子设备尤其是舵机,发热(rè)量是很大的,防雨做(zuò)的(de)太好(hǎo)会导致散热不好。所以即使是油动直(zhí)升机,也不过是短暂防淋雨,突(tū)然(rán)下(xià)雨(yǔ)赶紧返航可以,冒雨飞行不行。

5,我想靠谱

厂商们(men)大都(dōu)回避一个问题:风险。一方面确实有些小厂的无(wú)人机土法上(shàng)马(mǎ),或者太激进,可靠性不佳,另一方面,无人机飞行有风险是不可避免(miǎn)的,除(chú)了故障还有(yǒu)不可(kě)抗(kàng)力。

为了提高可靠性,飞机会(huì)采用(yòng)成熟的机体或者冗余度更高的设(shè)计。但不管再可(kě)靠的机器都不敢保证万无一失,而(ér)且飞机在天上飞还要考虑环境(jìng)因素的影(yǐng)响。“绝对可靠”是不现实(shí)的。所以无人机的飞行必须规避人口密集区、飞机有异常就得检修,就不能逞能,不管(guǎn)有多少钱的合同,多大的领导期(qī)望(wàng)。

我(wǒ)们不妨再换一个角度(dù)想这个问题:用户为什(shí)么要买无人机?为啥不用有(yǒu)人机呢?

无人机(jī)本质上说(shuō)就是让电脑代替飞(fēi)行员去开(kāi)飞(fēi)机(jī),同样(yàng)载荷的无人机必然(rán)会比(bǐ)有人机贵(guì)。为啥非要(yào)买无人机呢?还不是因(yīn)为飞(fēi)行有风险,尤其这些(xiē)低空飞行,地形复(fù)杂气流(liú)乱,最近的通用航空接二连三的出(chū)悲剧,每次事(shì)故(gù)都伴随着惨烈的伤亡。

所以无(wú)人机之所以(yǐ)越来越(yuè)火,并不是因为飞行很安全,而是飞(fēi)行很(hěn)不安(ān)全(quán)。我们在(zài)做的事情,只是让机(jī)器代替人去冒险(xiǎn)。

6,我想(xiǎng)接地气

你们的无人机超预算了,能(néng)便宜点不?——不能!

一分钱,一分(fèn)货。亘(gèn)古不变的真理,就像你不(bú)能指望奥迪双钻的(de)四驱车(chē)跑达喀尔拉力赛,你(nǐ)也不(bú)能指望奔驰G55卖到奥拓的(de)价(jià)格。无人(rén)机作为飞行器对可(kě)靠性的要(yào)求 更高,相应的成本控制难度也(yě)就(jiù)更(gèng)大(dà)。无(wú)人机是个若干子系统共(gòng)同运作(zuò)的一个复杂系统,每个子系统出问题都是致(zhì)命的,因此为了省钱而采用质量稍次(cì)的部件都是得不(bú)偿失(shī)的。

电池能用(yòng)便宜的吗(ma)?电脑能用经济的吗(ma)?电台(tái)能换成(chéng)4G手机吗?减震垫(diàn)片能凑合(hé)一(yī)下吗?飞机能(néng)换成山寨的(de)吗(ma)?飞控能(néng)换成ACE吗……

我的回答是都(dōu)不能,而且对(duì)此非常无奈。不止一个客户图(tú)便宜,买了(le)便(biàn)宜货(huò),摔了又想起来找我们,有意思吗?

7、我(wǒ)想省吃(chī)俭用

无人机的(de)后(hòu)期维护保养与使(shǐ)用成本也(yě)是厂家总要回避的问(wèn)题。但对用户而言这个(gè)问题(tí)非常(cháng)棘手。

在油动无人直升机中,发动机等硬件的使用寿命(mìng)是个非常(cháng)关键的问题。目前比较常用的是活塞式发动(dòng)机,这种发动(dòng)机一点(diǎn)也不先进(jìn),对海拔敏感,但是其优势就是耐用,寿命可以有数百个飞行小时。也正如汽车摩(mó)托车(chē),如果保养(yǎng)良好,其(qí)实际使用寿命可以长于设(shè)计寿(shòu)命(mìng)。有些比较先进的机型会使用(yòng)涡轮发动机,但小型涡(wō)轮机就(jiù) 算是大型国(guó)家研究所的产品,其寿命也仅有几十个小时。

对(duì)于固定翼无人机而言,机(jī)体(tǐ)的寿命则是关键。固定翼的采购价比较(jiào)便宜,但受(shòu)制于使用(yòng)环境(jìng)和飞手水(shuǐ)平,一般只(zhī)能(néng)伞降(jiàng)或者撞网回收。有(yǒu)客户跟我(wǒ)们抱怨之前用的固定(dìng)翼无(wú)人机总要换(huàn)机翼(yì),然实际上经常更(gèng)换机翼恰恰 是说(shuō)明飞机质量好,质量稍差些的机体本(běn)身的损耗率(lǜ)也很(hěn)吓人。转自(zì):无人机世界

图(tú)示:劲鹰八轴多旋翼

劲鹰8轴(zhóu).jpg

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