这个设计简单,直观,但是也有不少问题。大家都知道飞机的电子系统和电池等主要占体积的部件,都在机身内,机臂的空间基本上是放不了什么东西,纯粹只是为了撑开四个螺旋桨而已。因此我们会尽量把机臂做的细细的,这样才能尽少的阻碍螺旋桨的下洗气流。虽然机臂细了,但是电机和螺旋桨却得要那么宽,因为细了会牺牲动力系统的效率。因此可以看到,这种设计折叠后,中间能放电池和电子器件的主机身,只占整体体积的1/3,而红框中的机臂,电机,桨(合称动力系统吧),反而占了整体体积的2/3,折叠后有大量空隙和没有利用上的体积,因此是相当低效率的折叠方式。 还有一种,会好一些,就是把前后机臂上下错开(我最初想用的办法): 这次,由于上下错开了,动力系统占得宽度就少了些。从2/3变到了1/2左右。不过上图有些理想化,因为实际折叠桨会比这个宽,就算在我们优化后(后面会细讲),折叠桨折叠后的宽度依然是机臂的3倍。因此,这个设计还有不少优化空间 。因为折叠桨占用了大部分的宽度,机臂本身细很多,所以机臂和机身之间还会有比较大的空隙,没有利用到。 美国Lockheed Martin有一款无人机,设计就介于上面两种之间,是这样的(图片来自网络,侵删):
没有地方放云台,形态也不美观,折叠后体积利用率不是很高。 那么应该如何最小化折叠后的体积呢?可以看看Mavic的机身(为了让大家看清,我先把折叠桨取下来了。图片都是我自己随便用手机拍的工程样机,晚些如果有空换些好看点的图): 从上面看,机臂很细,减少了对螺旋桨下洗气流的阻碍,与机身紧密贴合,尽少占用宽度。机身后方两个凹坑,容纳电机。电机之间的 宽度刚好用来放置一块高性能GPS天线。几乎没有空间浪费。 从下面看也差不多,机臂与机身贴合,云台后方两个凹坑容纳电机,电机之间的宽度刚好用来放置散热风扇(底部是一体化镁合金散热底壳,有时候会比较热,大家使用的过程中稍微注意一下)。唯一浪费的空间是云台左右两边比较空。 从侧面看,机臂宽度较宽,增加了强度,同时也没有增加整机的体积。云台收纳在机身前面凹陷内,一体性和保护性都很好,也不需要每次拆下来才能储存运输。脚架也很巧妙的与机臂做成一体,收纳在了一个不占空间的地方。 最巧妙的是螺旋桨,因为螺旋桨本身就是片状的零件,只要与其他面贴合在一起,是可以几乎不占体积的,因此我们让折叠桨平顺的贴合在了机身的上面和下面,几乎没有增加整机的体积。到这里,折叠后的形态就比较完美了,模块各司其职,各安其位,紧凑的结合在一起,没有多少浪费的空隙和空间。 用Mavic模拟了一下对比图:左边是采用我们独特布局的Mavic,右图是采用一般布局的Mavic(上下错开了前后支臂,但是螺旋桨只是靠在了机身两边,没有贴合在机身上下表面),可以看到宽度差异相当大。 接下来就是如何展开了。前面的两个机臂,按照常规方式向前展开就可以。但是由于后面两个机臂的桨,是贴着机身下面的,如果按照传统的转轴翻开,桨面就会对着地面,离地面很近,那么地上有任何不平整的地方,或者下降有侧倾,都会损坏到桨,然后DJI就可以卖出很多桨配件: ) 玩笑话,这当然是不行的,所以当时也想了很多办法,比如在支臂上再加一个转轴,展开支臂后,再把螺旋桨翻上来。比如这个早期prototype中显示的这样:
或者在飞机尾部翻出一个很高的脚架来,让桨离地远一些。或者在机身主干上加个大转轴,一次把后面的两个支臂都翻上去(这些方案也都一并申请了专利)。这些方案虽然也能解决问题,但是并不是上策。因为它们都增加了机身结构的复杂性,重量,降低了可靠性,不是简洁优雅的解决方案。 (责任编辑:本港台直播) |