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多旋翼飞行器下沉速率与稳定性的关系

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发表于2015-8-13 手机看帖 84 9218
飞过多旋翼飞行器的朋友都知道，多旋翼飞行器正常飞行时，爬升速率往往都大于下降速率。而面向广大消费者的产品，操控人零基础的场合尤其如此，而高速爬升并不会影响飞行器稳定性，而高速下沉时，机体则会出现较大晃动，甚至坠机。
下面以市面销售最大的DJI 大疆创新的已上市产品特性为例，力求说明原委。
古语有云：“没图！你说个JB”... 作者力求多用图，用好图，用无码图。

1.jpg
（上图可以很清晰的观察气流回洗现象）

因消费者无相关基础知识，高下沉速率而导致的事故频发，DJI 大疆创新的RTF成品套机上(精灵1～3，Inspire1)，下沉速率更是被严格限制，最新版APP DJI GO(前身为DJI Pilot)，甚至将精灵3的一键返航下沉速率限制为1.5米/秒，可控状态下为3米/秒，精灵2最后的固件版本限制为2米/秒。

2.jpg

Inspire1则被限制为4米/秒，NAZA系列等供航模爱好者把玩的飞控，则提供了4.5米/秒的指标，WKM,A2等专业人员使用的飞控，则提供了高达6米/秒(姿态与GPS模式)下沉速率。
当然，切换至手动模式，也可体验惊心动魄6米以上高速下沉。

3.jpg

高下沉速率时，因机体稳定性下降，航向控制也会变得很不稳定，精灵2在最大下沉速率时，更是直接在飞控层面，知书达理的不响应航向指令。Inspire1在最大4米/秒下沉速率时，航向操纵也会变得手感怪异。

高下沉速率是洪水猛兽么？为什么面向普通消费者的机型，都严格限制下沉速率？精灵2全速2米/秒下降时GIF动画，飞行器移动速率低，晃动剧烈：
4.gif

还是精灵2全速2米/秒下降，移动速率提高到4米/秒以后，晃动幅度变小：
5.gif

为什么低移动速率下沉或者是原地高下沉速率，就会导致多旋翼飞行器晃动严重呢？简单的说，螺旋桨与空气相对运动产生的高压下洗气流，在螺旋桨半径以外回流到低压的螺旋桨上方，重新进入高压的下洗气流，形成涡环流，降低螺旋桨的实际出力，导致升力丧失。
高下沉速率很容易导致飞行事故，所有多旋翼飞行器都可能出现涡流环问题，而小桨高转速的机型(精灵2、精灵3之类)，则使得涡流环问题进一步恶化。
所以当高速下降出现严重晃动及加速掉高时，应操纵机体姿态，使多轴飞行器下沉(或上抬)任意方向一侧机体(如打舵仰俯或者横滚达到一定移动速率)，增加螺旋桨和空气的相对速度，脱离涡流环，但前提是还有足够的离地高度可以改出涡流环状态。

6.jpg

又或者，适当降低下降速度来缓解涡流环问题。
大疆创新通过售后反馈，不断修正飞控固件，最终将3S动力的精灵2限制在了2米/秒，4S动力的精灵3限制在3米/秒，6S动力的Inspire1限制在4米/秒。
一切都不是偶然，而是厂家针对零基础消费群体的产品，反复斟酌而得出的动力冗余和气动安全下限。
任你在4～5级风下，原地收完油门下降，有飞控的下沉速率限制，也不至于最后...翻车、炸鸡、骂厂家，正所谓！有了尿不湿，生活好滋味...
而专业级飞控，则把更多控制权交给了飞手，而不是依赖飞控限制，飞手必须明确了解，手里的操控输出意味着什么。
如，用着专业飞控，没了尿不湿。又缺课多旋翼飞行器的气动特性，再不谨慎驾驶，多湿也只能自己兜着啦～～

另补充一点关于对云台的影响，在高下沉速率时由于稳定性变差，机体会大幅度晃动。这种程度的晃动相对GOPRO级别和无滑环机构，设置了横滚机械限位或软件限位的云台，则容易达到极限。比如很多GOPRO云台横滚限位只有30度上下，而机体晃动超过限度后，云台横滚结构会有硬接触限位的可能，且大量云台在接近极限行程时增稳效果变差，从而产生画面中无法消除的抖动。

以上算是对多旋翼下沉速率与稳定性关系的一个简单说明，学问无多，如有谬误之处还望指出，海涵～～
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qa689  Phantom 3 Professional认证用户 2015-8-13 2#
讲解的非常专业与精准。
116544739@qq.co  Inspire 1 Pro认证用户 2015-8-13 3#
语言幽默生动，讲得好，学习了。
firebll   2015-8-13 4#
这样看来，边下降边水平方向移动比直接垂直下降来得稳定。
楼主  Osmo Pocket 2认证用户 2015-8-13 5#
firebll 发表于 2015-8-13 09:07
这样看来，边下降边水平方向移动比直接垂直下降来得稳定。
正是。
而且风力越大，越得注意。
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AerialAwesome  Mavic 2 Pro认证用户 2015-8-13 6#
好像在哪看过这篇文章。。。。。
楼主  Osmo Pocket 2认证用户 2015-8-13 7#
AerialAwesome 发表于 2015-8-13 09:44
好像在哪看过这篇文章。。。。。
嘘.....
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黄埔区K歌之王  Mavic 2 Enterprise认证用户 2015-8-13 8#
很好的文章，谢谢楼主分享！
shpt008@126.com  Inspire 1认证用户 2015-8-13 9#
好文章，谢谢楼主
好人   2015-8-13 10#
不错，通俗易懂。
DJI-地瓜蔓儿   2015-8-13 11#
图太丑，差评
楼主  Osmo Pocket 2认证用户 2015-8-13 12#
DJI-地瓜蔓儿 发表于 2015-8-13 19:45
图太丑，差评
:'(~~~ 你嫌弃人家。。。给配个精3的图也不是人家的灰机。。。
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colinqu  Phantom 4 Pro认证用户 2015-8-13 13#
好文、鼓掌、好评！320个赞~
jfqx  Mavic Air认证用户 2015-8-13 14#
说的有道理；赞一个
jfqx  Mavic Air认证用户 2015-8-13 15#
通俗易懂，比喻恰当，fenqu
老顽童退休生活  Mavic Air 2认证用户 2015-8-13 16#
要点是别原地不移动的垂直下降；边行进边下降，无论向哪个方向行进都可。
fonglibin  Phantom 3 Advanced认证用户 2015-8-13 17#
谢谢LZ的文章，没想到下降还有这些因素，之前是说精灵3为什么下降这么慢的。另外一点，也感觉DJI精灵比之前其他的遥控飞行器简单了许多。
Snow dragon  Osmo Mobile 2认证用户 2015-8-13 18#
好文章要学习
idxinren  Mavic 2 Zoom认证用户 2015-8-13 19#
感觉官方应该多介绍点相关知识，能有效避免新手炸机
djijyf  Phantom 3 Professional认证用户 2015-8-13 20#
谢谢楼主，学习了
讲解的非常专业与精准。
vista300  Osmo Mobile认证用户 2015-8-14 21#
很好，特别是风大的时候，晃动很严重
linda   2015-8-14 22#
我记得谁说过 风大时要 Z字型下降
crszak   2015-8-14 23#
很好，值得学习一下。让我下午去验证下，摄像头朝上30°，看看移动下降稳还是直线下降稳
MR Chen  Osmo Mobile 3认证用户 2015-8-14 24#
杜绝原地垂直下降，除非没有风时
Tike47  Phantom 3 Advanced认证用户 2015-8-14 25#
谢谢您的讲解！
438320013  Inspire 1认证用户 2015-8-14 26#
好文章涨姿势必须赞
zxmdq  Phantom 3 Professional认证用户 2015-8-14 27#
谢谢讲解,学习了。
德子  Phantom 3 Advanced认证用户 2015-8-14 28#
老师讲的好！学习！
Alexir  Inspire 1认证用户 2015-8-14 29#
楼主是被收编了？
楼主  Osmo Pocket 2认证用户 2015-8-14 30#
Alexir 发表于 2015-8-14 11:49
楼主是被收编了？
苦苦盼着那一天。。
持有设备：少许豁口的打狗棍一只...
Victor Wong   2015-8-14 31#
涨姿势了【为什么要有字数限制？】
575253206  Osmo Mobile 2认证用户 2015-8-14 32#
站长....哈哈
舞文摄影  Inspire 1认证用户 2015-8-14 33#
谢谢分享!
chaohululu  Osmo Pocket认证用户 2015-8-14 34#
说的在理
cheshou  Mavic Air 2认证用户 2015-8-14 35#
学习了！
782848651@qq.co  Phantom 3 Advanced认证用户 2015-8-14 36#
好帖，领教了
5938743.qq  Inspire 1认证用户 2015-8-14 37#
楼主和DJI 和解了吗？？？？
cold  Mavic Mini认证用户 2015-8-15 38#
有遥控直升机基础的都知道些
天和  Osmo Mobile 2认证用户 2015-8-15 39#
学习了，原来是这样
小小的昆虫   2015-8-15 40#
赞！谢谢！


多旋翼飞行器的气动特性
多旋翼飞行器下沉速率过快时有气流回洗形成涡环流，降低螺旋桨的实际出力，容易导致升力丧失而炸鸡。
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