讨论下对称双桨x8的效率问题
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发表于2014-12-27
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大家都知道x8相对米8优势是便捷，相对4轴动力充沛，稳定性好。，但很多人也在纠结效率问题。姑且认为X8没有米8效率高，但我感觉X8的机架小了，少了机臂，轴距要短，重量上要少一些，最终续航能力和米8不分上下，况且X8体积小，便于携带
影响效率的因素很多，桨距、桨型、电机配置等等，因素太多，变量太多，组合起来能有数十至上百种配方，现在市场上的配件种类也太多，碰巧了做出高效的机子，碰不巧就只能黑暗中摸索，不少模友是看别人做的很好，自己一做就不是那么回事了。最近查阅了点资料，直机共轴双桨效率高的原因一个是因为省略了尾桨的功耗损失，更有一个是因为减少了旋翼直径，减轻了发动机负载，还有个原因是采用了刚性桨叶，去除了挥舞铰机构，提升了气动效率，而我们的多轴其实是直机的变形缩小版，其气动结构受到大气环境影响被缩小了很多，所以一些单桨叶结构的弊端没有被显现出来例如前行桨叶和后行桨叶升力不一致，桨叶尖端接近音速结构不稳定等等，所以在有人机领域，共轴双桨克服了空心轴的刚性问题后得到了跨越式的进步。而且得益于电控系统的发展，旋翼头的尺寸也被减小，提升了主轴输出效率。按照流体力学和空气动力学的计算，曾经有一个对共轴效率的计算论文，他描述的还是比较可以接受的，我也测试过，平铺双电机，在同样拉力的情况下，他的转速大概只有共轴双桨的85%左右，因为是用魔镜测得转速，不是很准确，但是也可以作为参考，通常我们说的共轴效率低，可能就是这多出来的一点点转速耗费了额外的电流。但是这个前提是相同的电机相同的桨相同的拉力下，同电机数的平铺多轴效率高于共轴双桨多轴。
我觉得很多人有个误区，喜欢把X8和X4相提并论，这是个极端错误的比较对象，X8 Y6的对手是使用同样电机同样桨的V6 V8结构，在这个前提下，共轴双桨在轴距，便携性，飞行稳定性方面占据了绝对的优势，如果相同轴距的多轴，X8 Y6可以装备更大号的桨叶和电机来实现续航的提升。 对于共轴双桨结构效率损失，我们要从空气动力学的角度谈起，众所周知，机翼以及螺旋桨，都是通过其翼面高速运动于空气中造成上下压力差，在上部形成低压区来提供升力的，而共轴双桨的气动布局，使得上层桨叶下部气压比平铺八轴的桨叶下部气压低，所以其上部桨叶所提供的升力也较低，需要更高的转速来获得同等平铺电机压力差。同理，下部桨叶工作在上部桨叶的下洗气流中，其叶片上部压力比平铺多轴桨叶上部压力要高，也需要更高的转速来获得相同升力，所以，电机需要更多功率做功，但是也得益于其高速的下洗气流，共轴双桨模式，相同转速的时候，其电机电流要小于平铺八轴，原因和风车一样啦。
还有，我要吐槽一下，现在的飞控都喜欢上层一个转向，下层另一个转向，其实这不科学，下层电机的转速是要高于上层电机的，但是要保持平衡扭力却要使下层电机和上层电机的转速接近，这导致下层桨叶并没有工作在他合适的转速区间中，我觉得应该试一下交错转向的效率，但是那会不会导致姿态不稳。。还有待实验啊
现在的双桨电机采用的是相同的配置，下层桨运行在上层桨的气流中，气流速度较高，所以可以试试采用上下层不同的电机和转速： 上层采用 慢速桨型，提升桨效，下层采用 高速桨型，提升高速气流的桨型，并且由于差动，考虑采用不同kv的电机。就像是发动机的高压压气机一样，每级压气机的叶片都不是一样的，越到高压部分，叶片越小。而且形状也不一样。感觉要提高效率可以往这方面试试。
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