四轴机架重心与稳定性

在组装四轴飞行器的时候我们都会遇到各种问题,最重要的是重心的问题,很多人问,四轴重心与螺旋桨平,与机架臂平,比机架略低,这三点哪个飞行的更稳?

多轴飞行器是由飞控感知和各桨差速来控制横滚和飞行姿态,飞行姿态修正速度快、动作大,重心远离轴心造成的轴向惯性摇摆和震荡现象影响明显,同时由于没有翼面来抑制非操控横滚,进一步放大了惯性横滚的负面影响,因此重心远离轴心负面影响大于正面影响。由于多轴运动中各有相当重量的电机和桨高速旋转所造成的陀螺效应的影响对飞行器运动轨迹起着关键和及其重要的作用,所以多轴运动轴心和力学平面的计算相当复杂(等专业人士点拨),一般认为由各电机带桨时,旋转部件的重心位置构成的平面为其四轴飞行器的运动平面,重心靠近这个平面飞行器惯性摇摆越小,整体质量越靠近这个平面的中心点惯性摇摆越小(重量越集中在中心板上越好,当然,也要考虑电调等的相互干扰),多数情况下运动平面都平行并高于中心板(电机位高过中心板),这就是为什么有人在中心板上方放瓶矿泉水,四轴反而更稳。
当然,四轴安装中,重心高过运动平面比低过运动平面更有害(运动时会有不稳力臂叠加),但重心过低了大机动时相当不利。之所以有人感官上觉得四轴重心低点会更稳些,是因为重心低时四轴的姿态变化速度会变慢,到达舵量点时会柔和些,所以感觉稳些,但飞控会很辛苦,被惯性荡来荡去(肉眼不易察觉)

重心无论在上还是下对稳定性没有什么影响,lz要知道即使重心低也不能使四轴和直升机这两类飞行器的稳定能力增加,因为普通四轴在飞行的时候螺旋桨产生的拉力始终是垂直于四个螺旋桨平面的(四个桨在同一平面),飞行器并不会产生一种可以使其重的部位朝下而轻的部位朝上的力矩,这不同于我们提篮子时篮子收到的力,篮子收到的力是始终竖直向上的,所以重的部位才会下垂,而在空气中飞行则不会有始终向上的力,机身一旦偏转那么拉力也跟着偏转了。除非只有一种情况下低重心才能起到稳定效果,那就是像固定翼那样,机翼有上反角,四轴则是四个螺旋桨朝向中心安装,未完稍后继续。
对于普通四轴而已,重心离开螺旋桨平面越远只能增加飞行器的惰性,(无论重心在上还是下都是一样的效果),为什么会这样呢?因为重心越远,机身做伏仰和侧倾动作的时候螺旋桨所需要克服的力矩会大大增大,所以使动作变得缓慢迟钝,不适合机动飞行,控制变得缓慢而笨重,此时如果还是使用原来的参数则会显得过底,所以需要把感度调高才行,再次强调:重心在上在下只要距离一样那效果也是一样的,除非螺旋桨内倾才能显出区别!!!

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