【簡(jiǎn)介：】我最近買了一架四軸飛行器的遙控飛機(jī)來(lái)玩，玩了兩天之后，我必須承認(rèn)，在我玩過(guò)的所有飛機(jī)中，四軸飛行器無(wú)論是操作性還是穩(wěn)定性都非常優(yōu)秀，在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域里面最頂尖的大疆，也是做這樣

我最近買了一架四軸飛行器的遙控飛機(jī)來(lái)玩，玩了兩天之后，我必須承認(rèn)，在我玩過(guò)的所有飛機(jī)中，四軸飛行器無(wú)論是操作性還是穩(wěn)定性都非常優(yōu)秀，在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域里面最頂尖的大疆，也是做這樣形狀的四軸飛行器的。但是我發(fā)現(xiàn)，四軸飛行器的飛行結(jié)構(gòu)，似乎只出現(xiàn)在無(wú)人機(jī)里面，而并沒有載人的四軸飛行器。

這里面的原因十分值得學(xué)習(xí)。

一個(gè)垂直的旋翼旋轉(zhuǎn)，可以產(chǎn)生升力，帶動(dòng)飛行器上升，但是這有一個(gè)顯著的問題：螺旋槳朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，會(huì)給整個(gè)飛行器帶來(lái)這個(gè)方向的扭力，使得整個(gè)飛行器都在旋轉(zhuǎn)，為了克服這個(gè)問題，大部分直升機(jī)采用的辦法是在后端加一個(gè)側(cè)面的小旋翼，這個(gè)旋翼的氣流抵消大旋翼的扭力，使得整個(gè)直升機(jī)能夠平穩(wěn)的上升。

改變后端小旋翼的旋轉(zhuǎn)速度，可以提供不同的力量，使得飛機(jī)按照需要來(lái)水平旋轉(zhuǎn)，而諸如前進(jìn)，側(cè)飛等行為則通過(guò)直升機(jī)的大槳葉的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)。

四軸飛行器擁有四個(gè)旋翼，但是每個(gè)旋翼的旋轉(zhuǎn)方向并不是相同的，然而每個(gè)槳葉有著不同的角度，使得最終的氣流都是下行的。旋轉(zhuǎn)方向的不同，使得每個(gè)槳葉的扭力能夠相互作用從而保持平衡，四軸飛行器有著一套全自動(dòng)的控制系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的中樞是諸如陀螺儀，氣流儀等感應(yīng)儀器，飛行器可以實(shí)時(shí)獲得自己的姿態(tài)，一旦有一陣風(fēng)吹來(lái)之類的，通過(guò)調(diào)節(jié)各軸電機(jī)速度，可以使得飛行器快速再次獲得平衡狀態(tài)。

四軸飛行器看似非常完美，事實(shí)上當(dāng)它作為無(wú)人機(jī)或者玩具，體積不太大的時(shí)候，也確實(shí)如此，但是一旦它的體積長(zhǎng)大到能夠載人，那么問題就來(lái)了。

我們知道，槳葉越大，轉(zhuǎn)速越慢，效率就越高，四軸的槳比較小，所以效率比較低，而且四個(gè)槳的氣流還會(huì)互相干涉。另一個(gè)方面，如果載人四軸使用電動(dòng)，那么續(xù)航是個(gè)問題，四軸跟普通的飛機(jī)不一樣，升力100%依靠螺旋槳帶來(lái)的下洗氣流，飛行器的螺旋槳無(wú)時(shí)無(wú)刻不在克服著地心引力；而電池又不會(huì)隨著電力的釋放而降低重量。所以，電池電量增加帶來(lái)的是大量的死重。因此，在電池技術(shù)有著革命性的突破之前，四軸電動(dòng)飛行器的體積注定不會(huì)太大，在重量和續(xù)航中間尋找一個(gè)平衡，也就是這樣了。

一陣風(fēng)吹來(lái)，機(jī)身吹歪了，有桶滾的趨勢(shì)。電動(dòng)四軸，反向的電機(jī)提高輸出功率，提高轉(zhuǎn)速只需要加點(diǎn)兒電壓就夠了，全部電子自動(dòng)化控制，基本不會(huì)有什么延遲功率輸出就上來(lái)了。而采用的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的話，那就得改變總距，同時(shí)增加供油，提高發(fā)動(dòng)機(jī)出力。但這樣一來(lái)，無(wú)論如何也得有那么點(diǎn)兒延遲。很有可能1/10秒的延遲就已經(jīng)導(dǎo)致升力指向出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的變化，造成墜機(jī)。

總結(jié)一下原因，可能就是在于：當(dāng)體積很小的時(shí)候，四軸飛行器比其它飛行器都穩(wěn)定，但是當(dāng)體積和重量大到一定程度之后，這種穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)不出來(lái)了，并且四軸飛行器的效率很低，且機(jī)動(dòng)性能難以達(dá)標(biāo)。

事實(shí)上，歷史上曾經(jīng)有過(guò)不少四軸載人飛機(jī)，但都由于上述的一些問題而放棄了。

1907年8月24日，Breguet兄弟設(shè)計(jì)制造的第一架旋翼飛行器“Breguet-Richet Gyroplane”進(jìn)行了試飛，成功離地50厘米。該機(jī)采用四副雙層四葉旋翼結(jié)構(gòu)。

1921年，George De Bothezat與其助手Ivan Jerome設(shè)計(jì)制造了De Bothezat直升機(jī)，由一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)四個(gè)直徑26英尺的旋翼。該機(jī)實(shí)現(xiàn)了多次低空、低速飛行，巡航高度僅為5米，存在動(dòng)力不足、反應(yīng)慢和可靠性差等問題。

標(biāo)致汽車公司工程師Etienne Oemichen設(shè)計(jì)了歷史上最早的能夠懸停的四旋翼飛機(jī)，將當(dāng)時(shí)的直升機(jī)飛行時(shí)間世界紀(jì)錄刷新至14分鐘。

早期的四軸飛行器都額外設(shè)置有垂直于主翼的旋翼，用于驅(qū)動(dòng)飛行器前進(jìn)。20世紀(jì)50年代，Convertawings公司設(shè)計(jì)制造了Convertawings Model A飛行器。該機(jī)通過(guò)兩臺(tái)互為備份的引擎驅(qū)動(dòng)四個(gè)直徑達(dá)5.79旋翼，通過(guò)改變每個(gè)螺旋槳上的推力，來(lái)控制飛行器的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)懸停和機(jī)動(dòng)。該機(jī)并未添加額外的旋翼來(lái)提供機(jī)動(dòng)所需的拉力或推力，因此更接近現(xiàn)代意義上的四軸飛行器。