“永不炸机”的多旋翼，可能吗？已上视频

pylongzx

乐山乐水 发表于 2014-8-11 10:41
百翼鸟，系统简单，相当于复杂直升机有系统简单，故障点本身就少，这是娘胎里带出来的优势，飞控可以n/3,n/ ...

要保证飞行器在部分部件损坏后不坠毁，需要满足2个条件：
1. 剩余动力部件能提供的升力大于飞行器的重量。
2. 能保持飞行器姿态，如果飞行器姿态失控、旋翼拉力不能稳定的指向上方，还是会坠毁。

传统直升机因为旋翼数量少，坏掉一个就很难补偿，因此只能退而求其次，追求“坠而不毁”。

百翼鸟把升力化整为零，坏掉一个或几个，损失的升力比例较低，容易补偿，所以能做到“伤而不坠”。 百翼鸟为了保证在公用传感器损坏或信道阻塞的时候能够安全迫降，每个旋翼内必须内置私用传感器和飞控，在迫降模式下能保持飞行器姿态缓慢下降。

看上去比传统直升机安全1000倍是很夸张的说法，但了解可靠性原理和概率统计的同学知道，串联系统和N-M系统的可靠性差别是指数级的。举个例子，2发动机的固定翼民航飞机，每台发动机的可靠性是99.999%，如果一个发动机停车，依靠另一个发动机也能安全迫降，那总的可靠性就是 1-（0.00001*0.00001）= 99.9999999%。当N-M数量较大的时候，可靠性更是戏剧性的提高，有兴趣的模友可以计算下（N=60,M=40，单旋翼可靠性99.9%）的总可靠性。 前提是要保证高度的故障隔离，不能因为某个旋翼的损坏连带损坏其他旋翼（所谓一损俱损），所以各旋翼不能共享太多东西（比如电池、飞控、传感器等）。

乐山乐水

pylongzx 发表于 2014-8-11 21:49
要保证飞行器在部分部件损坏后不坠毁，需要满足2个条件：
1. 剩余动力部件能提供的升力大于飞行器的重量 ...

“坠而不毁”，这已经是相当高的安全标准了，不是吗？相当于汽车事故碰撞无人员伤亡，汽车行业极少数能真正做到，安全明星车沃尔沃就是安全性高吸引客户做成百年老店的，世界上有那个型号的垂直起降飞行器能做到40年，400架，飞行记录却无乘员重大伤亡（有坠落），谁能真正做到呢？安全事故率是一个综合体现，不仅仅是动力系统的可靠性，
百翼鸟的大容错性设计思想很好，动力系统可靠性有可能比单旋翼的提高几个数量级，但是这是在理想的温度和天气，对吧。试问 百翼鸟 能抗6级风吗？在北方冬天零下10，20度能正常飞吗
可靠性还有那么高吗？雨雪天气能飞吗？低温也不是影响锂电池一组，两组电池的问题？机翼，旋翼结冰可不是一个两个的问题，怎么办？安全可靠性体现了飞行器的环境适应能力，百翼鸟只能晴天飞吗？
俄罗斯的k26，k32带同位素机翼除冰，燃油加防冻液零下40度南极照样飞.欧直的小松鼠直升机能在喜马拉雅山是珠峰顶降落，平时救援。这不是安全可靠性的体现吗？
阿古斯塔直升机eh101，英国海上油田使用，多次发生事故，均海面安全迫降，直升机没沉没，人员无伤亡，这些不是安全可靠地体现吗？
动力系统这样属于主动安全可靠保障，还有许多被动安全保障系统，包括武直10前段时间掉了，但飞行员没有伤亡，因为中航直升机所的抗坠毁设计。
4个亿可以长征火箭发射卫星的价，中海油买了两架直升机，人家可不是只买动力系统的哦，有十多个安全可靠保障系统，还有专业飞行员，地面保障支持。
安全事故率应该是综合安全可靠性能的体现，不是吗？如果要比直升机安全1000倍是以为着什么，10万小时安全事故率从百分之二降低到十万分之二，可能吗？地面农业机械，什么插秧机，收割机，喷药机，地面农机的年安全事故率是万分之二左右。
垂直起降飞行器vtol要超越直升机的安全可靠性，美军的F35b未来恐怕都悬，我自己觉得不简单，不载人还好说，载人相当有挑战。

zhanyiduo

diydrone上面也有一个一模一样的帖子：http://diydrones.com/profiles/blogs/a-safe-and-reliable-drone

pylongzx

乐山乐水 发表于 2014-8-12 05:32
“坠而不毁”，这已经是相当高的安全标准了，不是吗？相当于汽车事故碰撞无人员伤亡，汽车行业极少数能 ...

怎么说呢？我们还是要有勇气相信目前还不存在的东西。

小哼哼

楼主我觉得抛开桨效和飞控系统来说，我觉得一个多旋翼为了实现永不炸鸡的目的这样做实在是有些多余了。为啥呢？现在使用非常广泛的直升机只有两个奖，主将尾桨随便一个出点问题就可以机毁人亡。但是直升机事实的又有几个呢?我想只要做好了检查6个轴8个轴就是非常安全的了，没必要那么多桨。就算是为了提高冗余，我觉得也得有个最佳值吧？总不会是旋翼越多越好。举个例子来讲，你的一架飞机有6个桨，那么你起飞的时候只需要认真检查6个桨就可以包装安全。但是如果你有40个旋翼，你就要检查40个桨才能包装安全，这大打增加了起飞的不辩解性对吗？

pylongzx

shakenbaby216 发表于 2014-8-18 22:42
楼主只考虑了“动力系统失效”备份的情况，而实际上航空事故绝大部分都是控制系统和电子故障导致的，人为失 ...

你说的很对，很多事故原因来自控制系统（比如传感器和控制器），所以百翼鸟在这方面有针对性的改进，百翼鸟的控制是完全分布式的（每个旋翼一个飞控，每个旋翼都自带传感器），电池也是分布式的；防止人为失误也是可能的，只要确保人无法发出危险的指令即可（比如，无论驾驶员如何操作，都没法让飞机高速下坠或翻转）。

乐山乐水

pylongzx 发表于 2014-8-19 07:45
你说的很对，很多事故原因来自控制系统（比如传感器和控制器），所以百翼鸟在这方面有针对性的改进，百翼 ...

不让人乱操作这个可以实现，人工操作切换到自动驾驶就可以，但要真正限制下降速率，这很困难实现，影响的因素很多，下洗气流涡流环，垂直阵风，任意方向的突风切变，地面效应变化，等等总之要保持1，2米左右安全下降速率，很困难啊。多少事故都是在降落起飞这个阶段发生的，不是一个自动驾驶系统就可以搞定的。百翼鸟20个旋翼分布式控制，分布控制到什么程度？现在4轴，多轴是牵一发而动全身，动一个旋翼调整姿态跟调整20个如果是一样，那这样的分布跟集中有多大区别？姿态控制与升力控制如何分离与集中兼顾？能做到分别控制升力和姿态吗，比如16个控制升力，4个姿态控制吗？

vane0220

谈下结构，前面你解释的柔性材料在强度上不一定比刚性材料低,的确，一个很好的例子就是蜘蛛丝网，现在也有人研究。你提到的斜拉桥，悬索钱什么飞也是实例。但你忽略了一点，柔性材料的稳定性，也举个例子，一种游乐设施-蹦床，你在上面怎么蹦跶都没问题，但你看看它有没有形变。

pylongzx

乐山乐水 发表于 2014-8-20 11:47
不让人乱操作这个可以实现，人工操作切换到自动驾驶就可以，但要真正限制下降速率，这很困难实现，影响 ...

所谓分布式控制，就是每个旋翼一个飞控，这个飞控接收到传感器（旋翼外部的公用传感器和旋翼内部的私用传感器）传送过来的数据，按照控制率计算出该旋翼的转速。相当于每个旋翼是一个单独的飞行器（在不考虑反向扭矩副作用的情况下）。每个旋翼尽自己所能让飞行器的当前姿态 迁移到 目标姿态，目标姿态在正常飞行模式下来自旋翼外部的手柄或遥控器接收器（我们也把这些部件也归类为广义的传感器）；迫降模式下来自旋翼的内部计算，确保飞行器保持平衡、缓慢下降。 每个旋翼都会根据自己所在的位置同时兼顾油门、朝向和自转这3个目标。  你提到的外部干扰，会给控制带来一些影响，但负反馈就是用来克服干扰的。

pylongzx

vane0220 发表于 2014-8-20 16:01
谈下结构，前面你解释的柔性材料在强度上不一定比刚性材料低,的确，一个很好的例子就是蜘蛛丝网，现在也有 ...

是的，定位网在轴向方向是会有形变的（形变大小和油门大小相关），但这个形变是有益的，完全水平的拉索是无法提供竖直方向的拉力的（类似直升机大旋翼会形成锥形桨面）。旋翼会跟随定位网轴向偏移，因此也不会导致桨叶与定位网干涉，这在原型机上已经验证了。 除了轴向的其他方向的形变是极小的，形变大小与碳纤定位网的拉升模量和碳纤支撑环的压缩模量有关，原型机也验证了，其他方向的形变是极小的，旋翼的朝向也精确保持在轴向方向。

你提到的蹦床、还有网球拍、筛网等，都是环网式结构重量轻、强度高、耐冲击的典型例证。 想像一下数百个旋翼组成的10多米直径的百翼鸟，厚度不变，是不是有阿拉伯神话中魔毯的感觉？

pylongzx

乐山乐水 发表于 2014-8-20 11:15
德国托马斯三兄弟制作的，坐一个人是evolo100,新公布的是evolo200,最大起飞重量450千克，坐两人。德国 ...

你看他们的VC200首飞视频，比VC100更稳一些。VC100是悬臂结构，VC200是刚性网格结构，自然震动更小一些，我估计部件的疲劳寿命也会更长一些。

百翼鸟是环网式结构，属于索杆式结构的一种，在早期的飞行器中应用很普遍，在当时动力不足、急需减重又需要保持足够刚度的情况下，索杆式结构是必然的选择；索杆式结构并不适合高速飞行器，因此后来发展的高速飞行器就很少看到索杆式结构。

我们认为在低空、低速飞行器的结构设计上，索杆式结构是减重同时保持整机刚度的不二法门。

乐山乐水

vane0220 发表于 2014-8-20 16:01
谈下结构，前面你解释的柔性材料在强度上不一定比刚性材料低,的确，一个很好的例子就是蜘蛛丝网，现在也有 ...

97l楼高见，这种网状结构，非常轻，不论是用钢索还是碳纤维 ，弹性形变大，刚性太差，稍微受到冲击就会从索开始弹性变形，开始震旦，比如一只鸟撞机可能就受不了，地面维护碰到个地勤车撞击就晃来晃去。验证机着陆实验就知道了。简单的说就是容易受冲击干扰，一个小冲击就震旦，变蹦床。

乐山乐水

pylongzx 发表于 2014-8-20 21:14
你看他们的VC200首飞视频，比VC100更稳一些。VC100是悬臂结构，VC200是刚性网格结构，自然震动更小一些， ...

谈机身结构，强度，抗震动性，py认为百鸟机身像个大网球拍式的索杆式结构，好有利的一面，极致的减重对吧。有得就有失，失去的是什么？
你的验证机着路过吗，我说的着陆降落是一般情况，装上起落架不是以最理性的速度着陆，难度你认为每一次着陆都会是理想的下降速度，理性的天气，理性的没有任何失误吗？
难道空中不可能撞上飞鸟吗，难道停在地面维修不会发生意外碰撞吗，一个维修的工具 ，大锤意外砸到机身吗？会导致什么知道吗
除非你从来没有想到过。
第二 为什么搞那么极致减重，这个你心里有数，担心升力不足对吧
这百翼鸟打算是载多重飞啊？

cyb2688

楼主。。。和一群机机歪歪的有啥说。。。上个视频测试立马都？？？？？

pylongzx

cyb2688 发表于 2014-8-23 11:05
楼主。。。和一群机机歪歪的有啥说。。。上个视频测试立马都？？？？？

视频在1楼补上了，参数没有调，用的是APM的默认值，估计是不对的，因为百翼鸟的转动惯量比一般的多轴要大不少，所以飞得不稳。

aaronpu

不可能，别想着任何东西都是万能的，发挥其优势才是关键

vane0220

楼主也认识到其具有纵向不稳定性，为何还坚持采用这种结构？你研究的这个项目目标是为了载物甚至是载人，您不能让人坐个蹦床到处飞吧？这既不舒适也不安全，这能是飞毯吗？

kvn_sh

pylongzx 发表于 2014-8-8 16:30
1.关于震动，前面解释过，我们认为柔性网的震动传导率远小于刚性悬臂。

2.百翼鸟与传统直升机的可靠性 ...

几年前
多轴飞行器还没有哩
一百年前
人类还只能在地上走哩


我比较好奇的是
这个设计是不是说
100公斤的负重
因为三个系统在配合操作
实际在配置上
整体有300公斤以上的负载能力
才能够保证安全
在正常模式下
其实是非常低负载的？

正常3系统“单独且叠加”作用

一个出问题2系统叠加
2个出问题剩下的就会启动保护机制降落

是不是要有两套以上单独电源供应或一个备用电源

pylongzx

kvn_sh 发表于 2014-8-25 03:43
几年前
多轴飞行器还没有哩
一百年前

不需要3倍的负载能力的, 负载能力比实际负载多50%~100%就可以了，就是保证在损失三分之一旋翼的升力的情况下，升力还能比飞行器重量大就可以。
电源供应不止3个，每个旋翼有自己的电池，每套公用传感器有自己单独的电池， 电池天生适合分布式。