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一片栏杆引发的物理危机

2023-07-24 14:59 作者:fenixfuxy  | 我要投稿

【lolo总结的用栏杆改变飞行器操控性能的原则】:

1.栏杆装在飞行器主体前方或上方增加稳定性;

2.栏杆装在飞行器主体后方或下方降低稳定性,减小转向半径;

经过我自己的尝试,发现只要按照这个原则来设计、调整飞行器,就不难得到既能松手平飞又转向很灵活的飞行器。我愿将这两条原则称为栏杆-风扇飞行器设计的黄金法则

实际的操作中,我感觉单纯往前后上下中的一个方向加栏杆对后续调校不利。似乎比较合理的方式是把栏杆加在前-下方,或者后-上方,然后再精细地调节栏杆向前或者向后伸出的长度,这样设计、调校是更加方便也更有效率的。

遵循这个方法,我用一个晚上的时间初步尝试搭建了三种使用栏杆的双风扇飞行器构型,它们各有特点,都很有趣。

第一种构型是最简便的,只把栏杆像滑橇一样附加到经典mk2的前-下方即可,如下图,我称之为“滑橇mk2”构型:

这个构型对安装精度要求很低,只要调整栏杆伸出的长度即可调整稳定性。图中所示的安装位置可以获得相当灵活的转向手感,虽然实际的转向半径相较mk3只有些微减小。

第二种构型我称为“长mk2”构型,本质上是用栏杆延长操纵杆的脚踏板,风扇的排布逻辑仍然遵循经典mk2的设计(主要是为了俯仰力矩的平衡)。这个构型可以有许多种具体搭建方式(或者叫子构型),我认为最优的如下图所示:

这个构型调校起来相当繁琐,需要一定的拼装技巧。并且因为栏杆位置还是偏前,稳定性较高,转向性能并不突出。但是它像dk2一样可以稳定地贴地滑行,且贴地之后很容易重新拉升,我认为也不失为一款较为全能的mk3替代型。

第三种构型来自对 @葛木小舍先生 和 @LIMAO喵喵喵 设计的蜻蜓/倒dk构型的改进,其形态如下图所示:

这个构型的操控性能和可调节度都是三种之中最好的,对输入非常敏感,有一种操纵杆很轻很软的手感。拥有很小的转弯半径的同时,仍然是静稳定的,会自动姿态回正,虽然比较缓慢。

它其实并没有特别忠于蜻蜓/倒dk构型的设计思路,本质上是给横列mk2加一个滑橇。虽然搭建需要一定技巧,但调校比较简便。通过操纵杆的位置配平俯仰力矩之后,只需调节栏杆前后位置即可调节稳定性。如果将栏杆安装得很靠后,那就变成了蜻蜓/倒dk构型的一个微调版本,但这样回归蜻蜓/倒dk构型的版本是静不稳定的,适合特技表演,不适合日常使用。由于栏杆和操纵杆奇怪的安装位置,我觉得它长得有点像费罗龙(虽然很抽象),因此我想把这个子构型命名为“费雷罗构型”[doge]

总之,经过一番亲身尝试,我认为lolo总结的栏杆-风扇飞行器设计的黄金法则非常有指导意义,极大地提升了设计、调校、改进栏杆-风扇飞行器的效率。

最后,关于这个经验原则背后的原理,我觉得上下的维度是比较容易解释。栏杆的基本性质是质量大,重量小,因此安装栏杆会导致飞行器质心和重心分离。当栏杆安装在下方,质心向下移动得较多,重心向下移动得很少,因此变相抬高了重心,使飞行器变得不稳定;当栏杆安装在上方时同理,变相降低重心,从而增加稳定性。前后的维度我不太清楚怎么解释,期待海拉鲁科学新进展。

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