O design do quadcopter é escalável? [duplicado]

Projetos de ventiladores conduzidos como quadcopters são, de certa forma, um pouco mais simples de projetar e construir do que helicópteros de rotor único, porque a natureza do projeto significa que os rotores não precisam das complexas ligações mecânicas do rotor principal de um helicóptero; os quatro rotores podem controlar o passo e a inclinação simplesmente variando as RPMs, e assim cada um pode ser uma hélice de passo fixo. O projeto se torna mais estável com um projeto de rotor de passo variável, pois a possibilidade de variar o impulso com uma velocidade constante do rotor reduz os momentos indesejados do rolo por forças giroscópicas, mas isso lança o argumento da simplicidade pela janela (e os helicópteros têm problemas potenciais de rolo durante a aceleração). também, alguns dos quais tiveram que ser resolvidos antes que a coisa pudesse decolar).

A guinada é um pouco mais complicada e um fator limitador potencial para aumentar o design. O problema é que, com todos os quatro rotores em uma orientação vertical fixa, que é a mais simples mecanicamente, não há nada para produzir impulso lateral para girar a aeronave em torno do eixo Z (direto do solo pelo helicóptero em vôo nivelado). As opções incluem:

• Um ventilador montado lateralmente. Simples de projetar, mas você está adicionando mais uma ventoinha a um projeto com muitas peças giratórias de alta velocidade, e a ventoinha teria que parar e começar em direções opostas com muita frequência (fácil com um pequeno motor DC e plástico em um modelo, muito mais difícil quando ampliado), ou o passo da lâmina teria que ser variável, para permitir um empuxo variável para ambos os lados enquanto o rotor gira em uma direção), o que aumenta a complexidade novamente.

• Dois ventiladores laterais, um voltado para cada direção; variando seu poder (eles provavelmente estarão girando em baixa rotação durante o vôo), você fornece uma guinada. A vantagem é a simplicidade mecânica de cada ventilador, a desvantagem é não ter quatro, não cinco, mas pelo menos seis ventiladores, reduzindo o "tempo médio entre falhas" de pelo menos um deles, aumentando a manutenção necessária e muito mais para garantir que isso não ocorra em voo .

• Organizar os quatro rotores principais, de modo que cada rotor gire da mesma maneira que o rotor no canto diagonalmente oposto e oposto aos outros dois. Ao reduzir a potência dos ventiladores girando em uma direção e aumentar a potência da outra, você pode induzir a guinada, pois a embarcação guinará na direção oposta aos rotores mais rápidos devido ao desequilíbrio de torque, sem fazer com que a aeronave também incline ou gire. as forças totais nesses planos permanecem constantes. A vantagem é reduzir a necessidade de rotores adicionais; os quatro rotores principais podem fornecer movimento nos três planos. A desvantagem serão as taxas de guinada mais lentas e o aumento dos requisitos de empuxo máximo de cada rotor, basicamente permitindo que dois rotores mantenham a elevação necessária (um bom requisito para ter, não é bom confiar todos os dias).

• Colocar os rotores principais em montagens de inclinação e incliná-los de maneira rotacionalmente simétrica para induzir guinada. É uma maneira intuitiva de induzir guinada, e o mesmo sistema de rotor de inclinação também reduziria a quantidade de afinação necessária para toda a aeronave produzir movimento para frente; basta inclinar os rotores e manter o nível da fuselagem. As desvantagens incluem o aumento da complexidade mecânica e a precessão giroscópica induzida pela tentativa de inclinar uma massa rotativa que pode fazer com que a embarcação se solte do seu vetor de elevação.

Outros problemas em potencial com o design do quad-rotor incluem garantir uma distribuição de energia confiável (incluindo manter algum controle se um rotor ou um motor desistir completamente), a menor inércia dos rotores menores, reduzindo a eficácia da autorotação em uma emergência, a necessidade de muitos clientes em potencial para dobrar o design de forma mais compacta do que sua configuração de vôo, e a fragilidade inerente ao design com ventiladores conduzidos em pivôs nos cantos da aeronave, tornando-o mais vulnerável a danos fatais em "ambientes de combate" do seu lado atirando no que eles têm com você). Como as forças armadas dos EUA têm sido um grande cliente de aeronaves de asa rotativa e uma fonte primária de financiamento de P&D, a capacidade de sobrevivência do projeto contra coisas como fogo de armas pequenas, das quais um helicóptero normalmente pode receber alguns ataques, é um ponto de consideração definido .

O último problema que aflige o quadrotor é mais fundamental, e é a falta de resposta a essa pergunta simples: o que uma aeronave quadrotor de "tamanho normal" pode fazer que já não pode ser feita de maneira tão eficaz e barata com um helicóptero tradicional? A principal razão pela qual os quadrotores produzem bons VANTs é que é mais fácil para um sistema computadorizado fly-by-wire mantê-los estáveis, mas essa é a única vantagem deles até o momento em comparação com um helicóptero de rotor único, até que o carro se torne um grave problema legal e legal. possibilidade de engenharia e as pessoas querem uma aeronave de rotor tão fácil de pilotar quanto um carro (ou pelo menos mais fácil do que um helicóptero em que você praticamente não pode deixar de lado o cíclico), o quadrotor provavelmente permanecerá em pequena escala.