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本帖最后由 zachary_dcb 于 2013-12-11 13:21 编辑
这几天论坛关于X8结构效率的讨论很热闹啊，但是我觉得大家在讨论的时候都存在一个误区，那就是X8结构的比较对象和采用X8结构的目的
首先，我们采用X8结构的主要要明白X8结构相对传统8轴和4轴的优势
1.X8结构较平铺8轴结构占地面积小，携带方便，重量略轻
2.X8结构较4轴结构负载提升，相同轴距，不考虑滞空时间，安全起飞重量可以提升60%左右（所谓安全起飞重量，我个人认为是油门中立点多轴可悬停）
3.X8结构较一般平铺结构，单力臂扭矩相互抵消，震动略小
4.X8结构较8轴空间截面积小，受风面积减小，抗风能力好
这几个优势都是显而易见的，原理用简单的三角函数就能得出
再者，我们要明白X8结构的一些缺陷
1.共轴双电机效率较平铺8电机要小
2.电机故障后安全系数较X8模式低，略高于4轴
3.对电机的性能要求很高
4.纵向空间占用高，折叠脚架的布设不方便，摄像头容易拍到桨叶
针对第一个缺陷，网上一直流传，共轴双桨较单桨效率提升15%~20%，这一点我觉得必须分开来解释
首先，这点报道都是直机的效率，需要注意其中两点，一个是单发动机共轴双桨，第二个是共轴双桨对比单旋翼加尾旋翼，直机的尾旋翼占用了发动机输出的很大一部分功率，因为尾旋翼较小，力效较低，所以，动力损耗比较大，这点玩过直机的都应该有明确的认识吧，所以，这个提升15%，主要是因为共轴双桨直升机减少了尾旋翼损耗，将功率输出到主旋翼之上，所以综合效率提升了。
对于多轴来说，我举个比较极端的例子，朗宇4110KV400电机带15寸桨 电流9A时，拉力1660克；电流18A时，拉力2500克，假设共轴双桨动力损耗20%，单轴双电机共有拉力1660*2*0.8=2656克，功率相同的情况下拉力提升了156克，谁说共轴效率低了？
呵呵，上面那个极端例子是玩笑，大家选择模型动力的时候肯定有考虑过一个事情，如何选电机？一般来说，我们选择电机是起飞重量*安全系数（一般为2）/电机数，那这样就比较容易理解了。只有对比传统4轴，相同型号电机，相同的起飞重量，X8共轴双桨模式对比4轴模式可以提升滞空时间，因为他的单力臂的功率输出力效要高于单力臂单电机，由此也可以带来负重的提升。
对于考虑性能的魔友来说，共轴双桨由于上下电机反扭力抵消，稳定性要好很多，动力储备也远较单电机的充沛，而且力臂平面受到的左右摆幅会减小，但是上下摆幅因为单力臂拉力提升，强度要求更高了
对于考虑续航的魔友来说，假设平铺8电机轴距可以无视，那负载肯定是平铺8轴效率高，一个力臂的重量再怎么重也不会重多少吧？以上述的4110KV400来说，总计损失拉力664克，我全金属一体化电机座加上500mm长的加厚25*22碳管也不过250克而已，所以，如果考虑续航，X8模式不适合你
针对第二个缺陷，我们必须要明白X8模式单力臂损失一个电机以后，剩余的电机必须完全提供该力臂升力，还需要由足够的储备动力以完成航向变换等动作，简单的说，就是最起码电机的悬停拉力和极限拉力约有2.5~3倍的差距，不然，该力臂剩余电机很容易超负荷工作而损毁。这样的先决条件就导致电机必须悬停力效很高，动力储备充分，电调安全系数放大。而平铺8轴，单力臂电机故障停转，则只需要其他电机平均提升30%左右功率输出即可保证稳定。可以简单的认为，8轴坏一个电机就变成6轴，6轴坏一个电机变成4轴，而X8坏一个电机如果该力臂剩余电机动力不足的话就相当于变成了3轴，不是一个稳定结构。
针对第三个缺陷，其实是结合上述两个缺陷而提出的，不再做更多赘述。
针对第四个缺陷，大家应该也很容易理解，为了不干涉下桨，哪怕非折叠形式的脚架都要有一定的高度，折叠形式的就更难处理了，有很多魔友采用了内折叠形式的脚架来避免这个问题，但是内折叠会导致中心板下部空间局促，云台干涉等一系列问题，都很让人头疼。
好了，分析了那么多X8的不足，但是我还是喜欢X8，那怎么提升效率呢？
首先我们要明白桨叶的流体状态，第一，螺旋桨的气流是从上往下***流动的，越快的转速，在桨叶上方形成的负压区就越大，所产生的拉力就越大，空气经过加速向桨叶下方排出，由于流体速度越快，所以和周围相对速度慢的气流产生压差，下洗气流团的直径逐渐变小，成漏斗状收拢，这是单电机的气动模型的大概，具体模型很复杂。。。我们不是专业人士，就不考虑了。共轴双桨模式，下桨始终处于上桨的下洗气流团的路径上，OK，前面我们说过，螺旋桨是靠上下压差产生的升力，在高速，其实是高压的下洗气流中，下桨无法有效的产生压差来保证升力，那大家就要疑问了，那共轴双桨不是下桨没升力了么？这里我们前面又提到了一个下洗气流团收缩的问题，所以，下桨只有在下洗气流团未笼罩的叶尖部位才能产生压差，或者，下桨产生的上下压差要远高于上浆叶的下洗气流，但这些较单电机升力都有明显的损耗，但是又由于下洗气流被下桨加速，上桨的转动阻力也随之减小，所以，在往常的测试中，相同电流情况下共轴双桨模式的转速要高于一般单桨，所以，一增一减，导致总效率减少了一部份。
下面就是奇思妙想的创造时候了
首先，我考虑了加装导风罩减少叶尖乱流，拜读了相关的资料，还有请教了读空气动力学的师兄，螺旋桨的拉力主要是上下叶片压力差所提供的拉力，而涵道则是靠推出的气流质量形成的推力，所以，对于螺旋桨来说，叶片面积越大，升力越大，但是加装导风罩以后，气流要出了导风罩才会因为流速差而向中央收缩，所以，在导风罩内的共轴双桨，效率是最低的。
第二，我采取了加大上下桨叶间距的方法，原本从间距80mm提升到了130mm，相同油门下输出功率提升了5%，拉力提升了10%，但是奇怪的是，随着距离的拉开到一个定值，功率和拉力的提升效果逐渐降低，甚至还有恶化的效果，个人怀疑是下洗气流距离远了形成乱流导致的，没有办法观测气流走向，只能猜测。。。
第三，采用上下不同尺寸桨叶，试过上大下小，也试过上小下大，基本看不见有明显的力效提升，甚至总拉力还减小了。。。可能这和我电机没有那么多匹配的有关系吧。。。但是意外的是，我采用过上层1555碳桨，下层1560木桨的配置。。。较上下全部是1555有5%的升力提升，总输出功率基本不变，具体原因我也解释不清楚。。。折腾出来的结果，但是不好看，被我枪毙了
第四，考虑下桨采用直机那种叶片，中间和外端螺距一致的，有效利用外围未受下洗气流干扰的空间，但是手头没那么大尺寸的，家里只有两台450，舍不得拆，也没法改，有待论证。
最后，对于桨叶发表下意见，一般碳桨有3种，TM的 DJI的，还有一种快飞桨，就是尖端非常细的那种，我试了下，单电机的情况下，TM的效率最好，DJI次之，快飞桨最差，但是共轴情况下，三种桨叶的拉力接近，但是错配的方案因为不好看我就没试过。
以上都是我本人的分析和部分试验得出的结论，不代表通用所有机架，测试用的L型力臂和电子称，桨叶垂直于地面计算拉力，可能不是很准，所以具体数据就不放出来了，但是基本比例偏差应该不大，还有感谢松江的朱师傅借给我的那个工业恒压电源，0~400V可调，最大60A的哦
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发表于 2013-12-11 13:21
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