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无人机(jī)的七个幻(huàn)想

 

1,我想飞得更高

飞行的相对高度对于一般的无人机使用者而言是并不重要的(de)性能(néng),因(yīn)为绝大多数用途都在低空甚至是“贴(tiē)地飞行”,即使(shǐ)是航拍也不会飞太高,太高了看(kàn)看(kàn)不清底(dǐ)面。但是(shì)飞(fēi)行的海拔高度对于高原地区的用途而(ér)言则是一个(gè)非常(cháng)重(chóng)要的参数。

高空空气稀薄,一方面会让螺旋桨的(de)效率下降;另一方面也会让动力系统的(de)效(xiào)率下降。目前业内燃油动力的无人机一般使用自然吸气的二冲(chōng)程发动机,随着空气的(de)稀(xī) 薄进气效(xiào)率降低,动(dòng)力自然也就会下降(jiàng),同时因为气压的(de)下降(jiàng)汽油(yóu)的沸点(diǎn)也随之下降,到一定高(gāo)度会在常温中(zhōng)沸腾。这些活塞式(shì)的油动的无人(rén)直升机一般空载最高只(zhī) 能飞(fēi)到两三千米,满(mǎn)载的高度会(huì)更低。

倒是电(diàn)动机对海拔不那么敏感,在(zài)高海拔地区还可以飞(fēi)行。但是(shì)高原地区的低温则会让电池的容量降低。让本就不长的续航时间更捉(zhuō)襟见肘。

2,我想飞得更(gèng)远

无人机(jī)的飞行活动半(bàn)径是绝大(dà)部分用户都关注的问题,也是(shì)个重要指标。但飞行半(bàn)径却不是想大(dà)就(jiù)能大的。制约无人(rén)机飞行(háng)半(bàn)径的有两(liǎng)方(fāng)面:飞机的机械极限(xiàn)与电台(tái)的控制半径。

无人(rén)机本身因为续航时间的限制,其飞行(háng)半径就是有极限的(de)。尤其电动(dòng)多旋翼(yì),任务飞行(háng)时间只有(yǒu)20分钟(zhōng)左右,再考虑起飞降落(luò)的时间,飞控(kòng)半径一般都在1公里左右。

同时因为微(wēi)波的物(wù)理性质(zhì),地面对无人机的(de)操控距离(lí)和无(wú)人机(jī)图传回来的距离都不会太远。无人(rén)机手动控制的遥控器,其频率为(wéi)2.4G,波长很短,基本没有绕射(shè)能(néng)力(lì),其控(kòng)制(zhì)半径(jìng)只能到1公里,而且很怕(pà)遮挡(dǎng)。

中(zhōng)大型的无人机可以装(zhuāng)机载数传电台(tái),频率在几百兆的跳频数传(chuán)电台,波长(zhǎng)稍长,稍(shāo)有一定(dìng)的绕(rào)射能力(lì)。但是也比较怕遮挡,不光担心遮蔽(bì),也担心(xīn)多(duō)路径效(xiào)应。原则 上来说(shuō)也是(shì)要(yào)求“通视”的。很不幸的是(shì)我们(men)所(suǒ)在的地球是圆的,所(suǒ)以受制于地球曲率的影响(xiǎng),低空飞(fēi)行的遥控距离(lí)也不会(huì)太(tài)长。所以中型的无(wú)人机遥控距离25公 里,大型的也是(shì)如此。有些(xiē)无人(rén)直升机标称控制半径很远,能(néng)到150公里,但要(yào)达到如此远(yuǎn)的距(jù)离需要(yào)飞到极限升限3000米高。这么高的飞行高度,一(yī)般(bān)的(de)光学设备已经难以看清(qīng)地(dì)面,失(shī)去了实用价值(zhí)。

一些人想到用3G或者4G移动网络(luò)实现类似“星通”的(de)效果,但很可惜就算抛开高额的数据(jù)流量价格不说,其可行(háng)性上也有问题。一方面(miàn)从平面地图(tú)上来说移动(dòng)网络是以各(gè)个(gè)基站为(wéi)圆心的圆(yuán)所组成的蜂窝,交接处信号有(yǒu)盲区,在飞行中非常明显(xiǎn);一方面从立体空间来讲,移动(dòng)网络是以基站(zhàn)信号(hào)塔(tǎ)为中心(xīn)的向下伞状覆(fù)盖,移动网 络只(zhī)在(zài)地表信号(hào)好,在空(kōng)中这个盲区更(gèng)厉(lì)害。

3,我想再飞一会儿

毫无疑问(wèn),续航时间对于无人机而(ér)言是个非常重要的指(zhǐ)标。很多情况下制约无人机活动半径(jìng)与飞行相对高(gāo)度的最(zuì)重要因素就是无人机本身机(jī)械部分的续航。客户也经常会问:你们的无(wú)人机(jī),续航时间(jiān)能长(zhǎng)一点吗?

通常(cháng)情况下:不能(néng)!显而易见(jiàn),不管是无(wú)人机还是有人机,制(zhì)约滞空时间的主要都是能源。因(yīn)为(wéi)对于密度大(dà)于空气的这些(xiē)飞(fēi)行器而言飞行的每一(yī)分钟(zhōng)都在与重(chóng)力搏斗。

对于燃油动力(lì)的无人机,能源(yuán)的载体就是燃油。不管是(shì)汽油(yóu),柴(chái)油还是航空(kōng)煤油(yóu),其热值都是一定的。飞得时间久就需要多(duō)带油;多带油就(jiù)需要更大的(de)飞机;更大的飞 机也就更费油(yóu)。对于(yú)电动的无(wú)人机而言,续航(háng)时间则(zé)更加捉襟见肘。尤其对于多(duō)旋翼而(ér)言,由于电动机(jī)的响应快容易控制,电动是(shì)其福音。然另(lìng)一方面电动(dòng)又是制约其续航时间的一个巨大难题。

因为电能的载体是电(diàn)池,然电池的重量很大(dà)且(qiě)空电池(chí)不会变轻,而且对于电动机而言随着负载的增(zēng)大其耗电量会激增。所(suǒ)以电(diàn)动无人机不是往上堆砌电池续航时间就能(néng)增加的(de),而是一个(gè)函数取极值的问题(tí)。

4,我想风雨无阻

你们的无人机能抗几级风?这是客户很关心,也是我(wǒ)们很关注的一个实际问题。无人机的飞行介质就是(shì)在风中行走(zǒu),有(yǒu)风就(jiù)相当于路不好(hǎo)走。无人直(zhí)升机的(de)抗风性(xìng)平心而(ér)论还是相对(duì)比较不错的, 五六级风都能飞,因为其(qí)重心低而升力点再上,即(jí)使风大些也未必出问题。当(dāng)然风(fēng)大了,风险总(zǒng)还是会增大,就好比路太烂(làn)坦克也怕翻车(chē)。一个是怕超过极限失控(kòng), 还(hái)一个是怕螺旋(xuán)桨因柔性而与其它部分(fèn)打(dǎ)架。尤其是双桨共轴的无(wú)人(rén)机直升机。

不过对于多旋翼而言(yán),情(qíng)况恐怕就(jiù)没有那么乐(lè)观了。因为多旋翼像走平衡木,升力点并没比重心高多少,非稳(wěn)定结构,也非完全控制结构。所以就算是很大的八旋(xuán)翼,诸如(rú)昆(kūn)明劲鹰1000型八轴航拍航(háng)测无(wú)人机能抗(kàng)5级(jí)风也就很勉强了。

你们的无人机能防雨吗?

不(bú)能(néng)!无人机的(de)电子设备尤其是舵(duò)机,发热量是很大的,防雨做的(de)太好会导致散(sàn)热不好。所以(yǐ)即使是(shì)油动直升机,也不(bú)过(guò)是短暂防淋雨,突然下雨赶紧返航可以,冒雨飞行不行。

5,我想靠(kào)谱

厂(chǎng)商们大都回避一个(gè)问题:风险。一(yī)方面确实有些小厂的(de)无人机(jī)土法(fǎ)上马(mǎ),或者太(tài)激进,可靠性不(bú)佳,另一方面,无(wú)人(rén)机飞行(háng)有风险是不可避免的,除了故障还有不可(kě)抗力。

为了(le)提高可靠性,飞机会采用成熟的(de)机体或者冗余度更高的设计。但不管再(zài)可靠的机(jī)器都不敢(gǎn)保证万无一失,而且飞机在天上(shàng)飞还要考虑环境因素的影(yǐng)响。“绝对可靠”是不(bú)现实(shí)的。所以无人机的飞行必须(xū)规避人口密集区、飞机有异常就得检修,就不能逞能,不管有多少(shǎo)钱的合同,多大的(de)领导期望。

我们不妨再换(huàn)一(yī)个角度想这个问题:用户(hù)为什么要买无人机?为啥不用有(yǒu)人机呢(ne)?

无人机本(běn)质(zhì)上说就是(shì)让电脑代替飞(fēi)行员去开飞机,同样(yàng)载荷的无人(rén)机必然会比有(yǒu)人机(jī)贵。为啥非要买无人(rén)机呢(ne)?还不是因为飞行有风险,尤(yóu)其这些低空飞行,地形复杂气流乱,最近的通用航空接二连三的出悲剧,每(měi)次事(shì)故都伴(bàn)随着(zhe)惨烈的(de)伤(shāng)亡。

所以无人机之所以(yǐ)越来越火,并不是因为飞行很安全,而是飞行(háng)很(hěn)不安(ān)全。我们在做(zuò)的事情,只是让机器代替人(rén)去冒险。

6,我想(xiǎng)接地气

你们(men)的(de)无(wú)人机超预算了,能便宜点不?——不能(néng)!

一分钱,一(yī)分(fèn)货。亘古不变的真理,就(jiù)像你不能指望奥迪双钻的(de)四驱(qū)车跑达喀尔拉力赛,你(nǐ)也不能指望奔(bēn)驰G55卖到(dào)奥拓的(de)价格。无人机作为飞行器对可靠(kào)性的要(yào)求 更(gèng)高,相应的(de)成本(běn)控(kòng)制难度也就更大。无人机是个若干子系统共同运作(zuò)的(de)一个复(fù)杂系统,每(měi)个子系(xì)统出问(wèn)题都是(shì)致命的,因此为了省钱而采用(yòng)质量稍次的部件都是得不偿失的。

电池能用(yòng)便宜(yí)的吗?电脑(nǎo)能用(yòng)经济的吗?电台能换成4G手机(jī)吗?减震垫片(piàn)能(néng)凑合一下吗?飞机能换成(chéng)山寨(zhài)的吗?飞控能(néng)换成ACE吗……

我的回(huí)答是都(dōu)不能,而(ér)且对(duì)此非常(cháng)无(wú)奈。不止一(yī)个客(kè)户图便宜,买(mǎi)了便宜货,摔(shuāi)了(le)又想起(qǐ)来找我们,有意思吗(ma)?

7、我(wǒ)想省吃俭用

无人机的后(hòu)期维护保养与使用成本也是厂家总(zǒng)要回(huí)避的问(wèn)题。但对用户(hù)而言这个问(wèn)题非常棘手。

在油动无人直升机中,发动机等硬(yìng)件的使用寿命是个(gè)非(fēi)常关键的问(wèn)题。目前比较常用的是活(huó)塞式发(fā)动机,这种发动机一点(diǎn)也不(bú)先进,对海拔敏感,但是其优势就是耐用,寿命可以有(yǒu)数(shù)百个飞行(háng)小时。也正如(rú)汽车(chē)摩托(tuō)车,如果保养(yǎng)良好,其实(shí)际使用寿命可(kě)以长于设计(jì)寿命。有些比较(jiào)先进(jìn)的机型会使用(yòng)涡(wō)轮发动机,但小型涡轮机就 算是大型国家研究所的(de)产品,其寿命也仅(jǐn)有几十(shí)个小时。

对于(yú)固定翼无(wú)人机而言,机体(tǐ)的寿(shòu)命则是关键。固定翼的采(cǎi)购价(jià)比较便宜,但受制于(yú)使用环境和飞手(shǒu)水平(píng),一般只能伞(sǎn)降(jiàng)或者撞网回收。有客户跟我们抱(bào)怨之(zhī)前用的(de)固定(dìng)翼无人机总要换机(jī)翼,然实际上经常更换机翼(yì)恰恰 是说明飞(fēi)机质(zhì)量好(hǎo),质量(liàng)稍差(chà)些(xiē)的机体本身的损耗率也很吓(xià)人。转自:无(wú)人机世界

图示:劲鹰八轴多旋(xuán)翼

劲鹰8轴.jpg

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