現在四軸飛行器的概念是來自三傻大鬧寶萊塢嗎?
首先給出答案:不是。四軸飛行器的概念早在1907年就已經出現了。
下面詳細說明:
四軸飛行器的早期探索
1907年的Breguet-Richet四軸旋翼飛行器
1920年的Oemichen No.2 旋翼飛行器
1922年的de Bothezat 直升機
1956年的可變形Model A四軸旋翼機
1958年的Curtiss-Wright VZ-7 旋翼飛行器
四軸飛行器近期發展
四軸飛行器在最近的數十年間得到了足夠多的重視,這些關注主要是來自小型的四軸無人機。四軸無人機相比於小型無人直升機,控制簡單,機械設計容易實現,所以一經問世就獲得了長足的發展,近期的一些知名四軸飛行器列舉如下(大疆我就不說了):
Bell Boeing Quad Tiltrotor/大名鼎鼎的V44
AeroQuad
Parrot AR.Drone
Nixie UAV
Airbus quadcopter
Zano Drone
Lily Camera
無圖的感興趣的讀者可以對應名稱自行搜索,筆者就不一一列圖啦
謝邀!
樓主想問的是這種概念是不是從印度電影三傻大鬧寶萊塢,首先先了解下什麼是四軸飛行器!
四軸飛行器又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機,簡稱四軸、四旋翼。這四軸飛行器(Quadrotor)是一種多旋翼飛行器。四軸飛行器的四個螺旋槳都是電機直連的簡單機構,十字形的布局允許飛行器通過改變電機轉速獲得旋轉機身的力,從而調整自身姿態。具體的技術細節在「基本運動原理」中講述。因為它固有的複雜性,歷史上從未有大型的商用四軸飛行器。[1] 近年來得益於微機電控制技術的發展,穩定的四軸飛行器得到了廣泛的關注,應用前景十分可觀。國際上比較知名的四軸飛行器公司有中國大疆創新公司、法國Parrot公司、德國AscTec公司和美國3D Robotics公司。
基本運動原理編輯垂直運動,俯仰運動,滾轉運動,偏航運動[1] 。垂直運動圖(a)中,因有兩對電機轉向相反,可以平衡其對機身的反扭矩,當同時增加四個電機的輸出功率,旋翼轉速增加使得總的拉力增大,當總拉力足以克服整機的重量時,四旋翼飛行器便離地垂直上升;反之,同時減小四個電機的輸出功率,四旋翼飛行器則垂直下降,直至平衡落地,實現了沿z軸的垂直運動。當外界擾動量為零時,在旋翼產生的升力等於飛行器的自重時,飛行器便保持懸停狀態。保證四個旋翼轉速同步增加或減小是垂直運動的關鍵。俯仰運動圖(b)中,電機1的轉速上升,電機3的轉速下降,電機2、電機4的轉速保持不變。為了不因為旋翼轉速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變,旋翼1與旋翼3轉速改變數的大小應相等。由於旋翼1的升力上升,旋翼3的升力下降,產生的不平衡力矩使機身繞y軸旋轉(方向如圖所示),同理,當電機1的轉速下降,電機3的轉速上升,機身便繞y軸向另一個方向旋轉,實現飛行器的俯仰運動。滾轉運動與圖(b)的原理相同,在圖(c)中,改變電機2和電機4的轉速,保持電機1和電機3的轉速不變,則可使機身繞x軸旋轉(正向和反向),實現飛行器的滾轉運動。偏航運動四旋翼飛行器偏航運動可以藉助旋翼產生的反扭矩來實現。旋翼轉動過程中由於空氣阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩,為了克服反扭矩影響,可使四個旋翼中的兩個正轉,兩個反轉,且對角線上的各個旋翼轉動方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉速有關,當四個電機轉速相同時,四個旋翼產生的反扭矩相互平衡,四旋翼飛行器不發生轉動;當四個電機轉速不完全相同時,不平衡的反扭矩會引起四旋翼飛行器轉動。在圖(d)中,當電機1和電機3的轉速上升,電機2和電機4的轉速下降時,旋翼1和旋翼3對機身的反扭矩大於旋翼2和旋翼4對機身的反扭矩,機身便在富餘反扭矩的作用下繞z軸轉動,實現飛行器的偏航運動,轉向與電機1、電機3的轉向相反。因為電機的總升力不變,飛機不會發會垂直運動。前後運動要想實現飛行器在水平面內前後、左右的運動,前後運動(2張) 必須在水平面內對飛行器施加一定的力。在圖(e)中,增加電機3轉速,使拉力增大,相應減小電機1轉速,使拉力減小,同時保持其它兩個電機轉速不變,反扭矩仍然要保持平衡。按圖(b)的理論,飛行器首先發生一定程度的傾斜,從而使旋翼拉力產生水平分量,因此可以實現飛行器的前飛運動。向後飛行與向前飛行正好相反。當然在圖(b)圖(c)中,飛行器在產生俯仰、翻滾運動的同時也會產生沿x、y軸的水平運動。側向運動在圖(f)中,由於結構對稱,所以側向飛行的工作原理與前後運動完全一樣。功能和應用編輯小型的四軸飛行器可以自由地實現懸停和空間中的四軸飛行器(6張) 自由移動,具有很大的靈活性。此外,因為它結構簡單,機械穩定性好,所以成本低廉、性價比很高。主要的應用是玩具、航模,以及航拍,新的應用也在不斷的拓展之中。
再來看下四周飛行器的發展歷史
四軸飛行器是微型飛行器的其中一種,也是一種智能機器人。提到四軸飛行器就不得不先回顧一下它的歷史,先拋開小四軸看看這些空中的大塊頭。
1907 年,法國Breguet兄弟製造了第一架四旋翼式直升機,這次飛行中沒有用到任何旋翼式直升機,這次飛行中沒有用到任何的控制,所以飛行穩定性是很差。
1921年,George De Bothezat在美國俄亥俄州西南部城市代頓的美國空軍部建造了另架大型的四旋翼直升機先後進行了一架大型的四旋翼直升機,先後進行了100多次的飛行試驗但是仍然無法很好的控制其飛行,並且沒有達到美國空軍標準。
1924 年,出現了一種叫做Oemichen的四旋翼直升機,直升機首次實現了1km 的垂直飛行。
1956 年,Convertawing造了一架四旋翼直升機,該飛行器的螺旋槳在直徑上超過了19 英尺,用到了兩個發動機,並且通過改變每個螺旋槳提供的推力了來控制飛行器。
美國陸軍研製的VZ-7,被稱做Flying Jeep,有效載荷250KG,425馬力渦輪發動機驅動,容易起飛,但不能滿足軍方速度和高度要求,1960年被退還給發明人,美國航空事業先驅-柯蒂斯。維基百科-Curtiss-Wright VZ-7
在此之後的數十年中,四旋翼垂直起降機沒有什麼大的進展。近十幾年來,隨著微系統、感測器以及控制理論等技術的發展四旋翼垂直起降機制理論等技術的發展,四旋翼垂直起降機又引起人們極大的興趣。研究集中在小型或微型四旋翼飛行器的結構、飛行控制以及能源動力等方面。
這部片都放影好幾年,三傻這部片算得上是喜劇片,不過它的定位淡化了其中深刻意義,劇情好像中國教育體系下成長的八十年代後的人,才有對這片產生共嗚的,也不算講得最好,直得大家去看的印度佳作,不過我只知道,四軸飛行器起飛,是要來遙控才能起到作用……
四軸飛行器是一個在空間具有6個活動自由度(分別沿3個坐標軸作平移和旋轉動作),但是只有4個控制自由度(四個電機的轉速)的系統,因此被稱為欠驅動系統(只有當控制自由度等於活動自由度的時候才是完整驅動系統)。四軸飛行器研製成功的時間比那部電影早很多,所以,肯定不是來自三傻大鬧寶萊塢的。
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