制作垂直起降固定翼飞行器

组装一架垂直起降固定翼飞行器需要仔细规划。本页将为您提供有关垂直起降固定翼飞行器设计原则的一般指导，或许对您的组装有所帮助。

../_images/quadplane-porter-octaquad.jpg

一般规则

各种固定翼飞机都可以改装成具有 VTOL 功能。虽然 ArduPilot 将这些飞机命名为 QuadPlane，但并不局限于 QuadCopter 电机布局。几乎所有的多旋翼飞行器电机布局都可以与 QuadPlane 配合使用，包括四旋翼、六旋翼、三旋翼、八旋翼和八垂直起降。此外，倾斜电机还可用于 VTOL 和固定翼飞行。最后，还可以使用垂直姿态（机头垂直）进行 VTOL 操作。

成功的关键因素包括

  • 固定翼框架，可承载额外的升力发动机和动力系统的重量，以及所需的有效载荷

  • 升力发动机不仅要为机身总重量提供足够的动力，还要为采用水平 VTOL 姿态的配置中机翼上的下压力可能产生的额外负荷提供足够的动力。

  • 升力马达整个盘区上下都有完整的间隙，以确保它们获得全部空气动力推力

  • 最小化机翼、机架和支架的扭曲和弯曲，使电机始终提供垂直推力

  • 足够坚固的起重电机安装系统

  • 最大限度地减少升降电机和机架产生的空气阻力

    ../_images/quadplane-quadstar.jpg

在设计 QuadPlane 时，强烈建议使用 电子计算器 以帮助您选择电机、电调、电池、螺旋桨和设计中的其他组件。无刷电机的功率重量比差异很大，因此必须确保选择的电机既能减轻重量，又能提供足够的升力。

提示

由于质量和表面积较大，大多数垂直起降飞行器的偏航能力不如小型垂直起降飞行器（除非使用倾斜旋翼的矢量推力）。电机对准极为重要，因为仅几度偏移有时就会有效地消除一个或两个方向的偏航能力。事实上，可以利用这种效果来增加偏航能力，方法是故意将相邻的一对或两对旋转电机向其扭矩的自然方向倾斜 1 或 2 度（H 框架向内，X 和 + 框架向外）。

垂直起降范围

也许令人惊讶的是，有时使用垂直起降固定翼飞行器改装可以增加飞机的潜在航程。这似乎有悖直觉，因为垂直起降固定翼飞行器改装会增加机身重量和空气阻力。

之所以能够增加航程，是因为垂直起降固定翼飞行器具有额外的运载能力。由于可靠发射的要求，许多固定翼飞机所能携带的电池数量有限。在发射过程中，尤其是使用弹射器或蹦极等飞行发射装置时，飞机需要迅速加速到高于其失速速度的空速。如果不能迅速达到这一速度，飞机就会坠毁。垂直起降固定翼飞行器通过垂直起飞避免了这一问题，可以用更长的时间加速到足够的速度向前飞行。

这意味着，与不使用 VTOL 发动机的相同机身相比，QuadPlane 通常可以装入更多的电池。额外的电池容量足以弥补 VTOL 发动机增加的重量和阻力。

要充分利用这一优势，您需要进行非常快速的 VTOL 起飞和着陆，以尽量减少 VTOL 飞行中的电池消耗。下面的视频展示了正确安装垂直起降固定翼飞行器后可以实现的快速起飞。

有助于扩大 QuadPlane 飞行范围的第二个因素是，可以灵活选择螺旋桨和前置发动机的动力系统。由于不需要传统的起飞方式，因此前置发动机无需针对起飞所需的高推力进行优化。这样就可以使用更大的螺旋桨和齿轮电机，从而实现高效的前向巡航飞行。

最后，如果想让 QuadPlane 实现真正的远距离飞行，可以使用内燃机作为前进电机。在燃料重量相同的情况下，燃气发动机可以比电动发动机运行更长时间。

建造日志

以下是一些 QuadPlanes 的建造记录，或许能为您自己的建造提供一些帮助。

如果您想在此列表中添加自己的构建，请联系 ArduPilot 开发团队。