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“永不炸机”的多旋翼,可能吗?已上视频

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楼主
发表于 2014-8-3 12:11 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 pylongzx 于 2014-8-24 10:34 编辑

多旋翼与直升机相比,活动部件少,相对来说更可靠些,但炸机还是时有发生,如果想把多旋翼大规模应用于载人或物流,没有解决“炸机”的问题是很难想像的。

有没有可能制造出“永不炸机”的多旋翼呢? 当然成本不能太高。

首先定义下“永不炸机” ,直升机的每10万飞行小时致命事故率为1.5 ,如果把这个指标降至千分之一(每10万飞行小时致命事故率0.0015),大约是大型民航机相应指标的百分之一,我认为就达到了“永不炸机”的要求。

炸机的原因很多,比如电池短路、信号干扰、被鸟撞击、电机烧掉等等,但有一个通用的思路来提高可靠性:增加并联部件、减少串联部件、增强部件之间的故障隔离。下面是我们的解决方案(名字姑且叫做百翼鸟):

先上模型图,给大伙一个直观印象:


再上原型机(花了大半年时间,已试飞成功,在供能、控制、传感 部件上尚未实现容错)


大致介绍下的特点:
  • 百翼鸟是一种新型电动多旋翼飞机。它极可靠、安全、高效、震动噪声小、成本低,特别适合载人出行,是传统直升机的理想替代品。
  • 百翼鸟与传统直升机或4/6/8轴多旋翼不同的是,百翼鸟有几十、甚至数百个旋翼(翼元),而且每个旋翼有单独的电机、电控、电池、私用传感器和飞控部件,在供能、电子、电气、机械上和其他旋翼保持高度隔离。
  • 百翼鸟有多组同功能的公用传感器,每个公用传感器部件自带单独电源,并联向旋翼广播采集到的数据。
  • 百翼鸟有一个结实的环网结构来固定、并保护各旋翼。

百翼鸟在航空史上第一次做到动力控制系统的所有部件都具有高冗余度,完全可以称得上最可靠的飞机,每百万小时致命失事率降至传统直升机的千分之一,原因如下:

  • 百翼鸟继承了电动多旋翼机械结构简单、活动部件极少的优点,每个旋翼本身具备相当高的可靠性。
  • 百翼鸟由几十、甚至数百个单独的旋翼提供升力和推力。少数旋翼损坏后,仍可正常飞行;即使在极端情况下出现较大比例的旋翼损坏,也仅导致升力变小,仍可安全迫降。
  • 百翼鸟的公用传感器或通信链路出现故障后,各旋翼会自动切换到安全迫降模式。
  • 百翼鸟的环网结构,能确保任一拉索(杆)断裂后,仍能可靠固定旋翼。
  • 百翼鸟的旋翼被环网保护,与外物轻微的刮擦不会折断旋翼,也减少旋翼对外物的伤害。

百翼鸟全新的体系结构能把每小时飞行成本降到传统直升机的百分之一,原因如下:

  • 单个旋翼很小,而且规格一致,适合超大规模全自动化量产,制造成本更低。
  • 出现旋翼损坏时,简单替换即可,维修成本低。
  • 旋翼受到环网的保护,飞机可承受轻微刮擦,对起降场地要求低,间接成本大幅降低。
  • 不同规格、不同用途的百翼鸟可采用统一规格的旋翼,部件种类减少,设计成本和财务成本降低。
  • 电力驱动,不消耗燃油和润滑油,能源成本低。
  • 极易驾驶、甚至可全自动自主飞行,学驾成本低。

请大伙给点反馈!
(主要思路已申请专利,山寨就免了,投资或授权请联系QQ 7-6-5-2-3-7-8-3)

响应模友要求放视频,别问我为什么视频剪得这么短,人艰不拆啊!









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沙发
发表于 2014-8-3 12:17 | 只看该作者
当然可以。如果你能做到每个架次起飞前严格按照检查单细致检查一遍,每个架次结束以后严格按照检查单检查一遍,严格按照航时间隔定期维护和保养,持续关注部件的老化和寿命问题,及时更换,永不炸机很容易做到。
3
发表于 2014-8-3 12:18 | 只看该作者
本帖最后由 wesker小威 于 2014-8-3 12:20 编辑

可靠性是系统的性能,安全性是跟人有关系的,再可靠的系统没有严格遵循流程去维护一样要炸。还要算上合理的空中走廊和ATC管制,飞场的限制等等因素。做好维护比纠结系统的冗余度更有用。


4
发表于 2014-8-3 12:35 | 只看该作者
谨慎 不得瑟才是永不炸鸡秘诀
5
发表于 2014-8-3 13:04 | 只看该作者
这,每个单独一套,要么成本很高,要么续航会很差
6
发表于 2014-8-3 13:07 | 只看该作者



楼主像是骗科研经费的
这思路给领导说说没准有搞头,给稍微懂点的人一看果断就被PASS了。
现在多轴安全的主要漏洞难题在飞控上,详细说就是控制算法、解算能力、抗震能力、抗干扰能力等。
至于安全的结构设计,平铺8轴或X8+足够的富裕动力才是最安全机架的上上选。你设计的这种方案,能飞,但是由于效率很低、震动很大、结构强度很低,所以并没有什么实际意义

7
发表于 2014-8-3 13:27 | 只看该作者
同楼上…效率实在太低,而且震动几乎无法控制。机架刚性也不够会有各种各样不可预知的问题…
8
发表于 2014-8-3 13:28 | 只看该作者
"多旋翼与直升机相比,活动部件少,相对来说更可靠些" 错了,设计成熟的直升机最可靠,直升机炸机多数是因电子设备故障或者玩3D特技,很多电子并不十分可靠,军用的尚且有一定比例,民用的更不用说,多轴的电子设备比直升机多几倍,这也是现阶段多轴炸鸡的概率比直升机多几倍的根本原因(限航拍)!
9
发表于 2014-8-3 13:35 | 只看该作者
多旋翼出问题多出再飞控傻了,。机械上的可以忽略。
10
 楼主| 发表于 2014-8-3 13:38 | 只看该作者
本帖最后由 pylongzx 于 2014-8-3 13:45 编辑
snowynight 发表于 2014-8-3 13:07
楼主像是骗科研经费的
这思路给领导说说没准有搞头,给稍微懂点的人一看果断就被PASS了。
现 ...

这个提法有点尖锐,平生最讨厌骗科研经费的砖家叫兽了。
不过,你明显没有系统的思考可靠性问题,单纯提高部件的可靠性对飞行器这种安全攸关的产品是不够的。 随便举个例子,了解电池工艺的人都知道,电池是相当不可靠的,可能会短路,可能热失控起火,当电池短路时,如果保证飞行器不坠毁? 还有,如果传感器损坏了呢?电路板烧了呢?飞控的CPU烧了呢?  用于载人,飞行器掉了可以再造,人掉下来会没命的,砸到地面的人也是万万不行的。最近1周就掉了5架载人直升机。
以前保证服务器系统的可靠是依靠购买昂贵的高可靠部件来实现的(比如各种小型机),直到google采用髙余度的廉价硬件后,才彻底提高了云端的可靠性和可用性,同时还降低了成本。

你提到的效率低、震动大、结构强度低,恐怕是拍脑袋说的吧?
  • 效率,大桨固然力效稍高,但到了一定直径,效率提高就有限了,而且桨尖速度受到音速的限制,不可能无限制的提高桨直径。 同时也要考虑到我们的方案 风阻小、线缆死重小、线缆阻耗小、机架轻,效率不会很低的(特别用于载人时)。
  • 震动,只想问一句:是柔性的索缆传递震动更多、还是刚性的悬臂传递震动更多? 另外环网结构是索杆结构的变种,比现在流行的星形悬臂结构稳定多了。
  • 结构强度,你尝试比较下斜拉桥和衍架桥,看看哪种比强度大? 原型中1.5米直径的机架才1.5kg不到,但非常结实。

不服继续辩。




11
发表于 2014-8-3 13:38 | 只看该作者
这思路用在固定翼上的话岂不是要翅膀上装满动力?
12
 楼主| 发表于 2014-8-3 13:41 | 只看该作者
hhhhhhhhhh 发表于 2014-8-3 13:35
多旋翼出问题多出再飞控傻了,。机械上的可以忽略。

传感器、电池、飞控 都是常见故障点,因此需要把它们放在旋翼内,大规模并联,坏几个不要紧。


13
 楼主| 发表于 2014-8-3 13:44 | 只看该作者
本帖最后由 pylongzx 于 2014-8-3 15:51 编辑
葡萄干面包 发表于 2014-8-3 13:38
这思路用在固定翼上的话岂不是要翅膀上装满动力?
民航大飞机单个发动机的可靠性可达到99.999%,2台发动机基本能保证动力部分的可靠性。 固定翼的主要问题是迫降时对场地要求高。

我们这个思路用于固定翼(比如环翼机)的话,所有的控制舵机都不需要了, 还能垂直起降。



14
发表于 2014-8-3 13:47 | 只看该作者
楼主确实是位有“梦想”的模友。
15
发表于 2014-8-3 14:16 | 只看该作者
pylongzx 发表于 2014-8-3 13:38
这个提法有点尖锐,平生最讨厌骗科研经费的砖家叫兽了。
不过,你明显没有系统的思考可靠性问题,单纯提 ...

这有啥可辩的啊,觉得自己的思路对,就勇敢的去搞嘛,不要太在意别人的看法

16
发表于 2014-8-3 14:26 | 只看该作者
楼住创意可佳,但用钢丝连接感觉更是硬伤啊。震动大,容易断。如果硬连接重量又是问题。
17
 楼主| 发表于 2014-8-3 14:36 | 只看该作者
本帖最后由 pylongzx 于 2014-8-3 14:38 编辑
quentinzt 发表于 2014-8-3 14:26
楼住创意可佳,但用钢丝连接感觉更是硬伤啊。震动大,容易断。如果硬连接重量又是问题。

用的不是钢丝,是碳纤维绳(原型机使用凯夫拉绳,每根绳的抗拉强度超过100kg) 。

为什么大家会认为柔性索缆的震动比刚性悬臂大?我试飞原型机是感觉不到多少震动的(想像一下降落伞上的震动的震动大吗?)。 其实在这个结构中,12根高强度高模量的绳拉住旋翼是非常结实的,在飞行时,旋翼轴向方向会稍有偏移,但不影响飞行姿态的控制,也不会加剧震动。



18
发表于 2014-8-3 14:47 | 只看该作者
楼主你知不知道一个道理。系统越复杂,其可靠性越低?是,你是通过增加冗余度来预防可能出现的故障,但是你要知道冗余不是越多越好的。过多的冗余除了增加成本、拖累控制系统、增加维护难度之外,最重要一点也会带来故障率的增加,你想过没有?我还是那个观点,一味纠结冗余度并不能真正提高安全性,在合适的冗余度情况下谨慎地做好安全维护才是关键。当然我没有要否定你的创意的意思,我觉得你有这个创意很好,带动了航模界的发展,只是目前感觉你有点钻到了系统可靠性的牛角尖里了。
19
发表于 2014-8-3 14:48 | 只看该作者
楼主敢想敢干,赞一个!
20
发表于 2014-8-3 15:05 | 只看该作者
不管好不好,支持自己实验,支持不走寻常路
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