多旋翼无人机 ：桨叶设计—跷跷板结构

多旋翼无人机 ：桨叶设计------跷跷板结构

• 前言
• 跷跷板结构

前言

2024年11月，大疆发布了最新的农业无人机T70和T100。其中T70不同于以往的机型，在桨夹处采用了翘翘板结构，大疆将其命名为"挥舞桨叶"。

T70 无人机如下

放大其中螺旋桨部分

根据大疆官方介绍该结构可以降低应力、将整机振动水平降低40%，利于机身轻量化设计。从细节图片里可以看出，该跷跷板旋翼 采用了预锥角设计 ，且转轴高于桨根水平参考线。

跷跷板结构

跷跷板结构主要是应对挥舞运动的

挥舞运动（Flapping Motion）是旋翼飞行器典型的特点之一。

什么是挥舞运动？

旋翼叶片在旋转过程中，由于离心力、气动力和重力的作用，叶片会围绕其旋转轴做周期性的上下摆动。这种运动对旋翼飞行器的性能和稳定性有着重要影响。

挥舞运动可以分为两种类型：

• 刚性挥舞：指叶片在旋转过程中，由于离心力、气动力和重力的作用，叶片整体围绕其旋转轴做周期性的上下摆动
• 弹性挥舞：指叶片在旋转过程中，由于离心力、气动力和重力的作用，叶片在弹性变形的基础上，围绕其旋转轴做周期性的上下摆动。

挥舞运动的危害：

1. 挥舞运动会导致旋翼叶片的迎角发生变化，从而影响旋翼的升力和力矩
2. 挥舞运动会导致旋翼叶片的振动，从而影响旋翼的寿命和可靠性
3. 挥舞运动还会影响旋翼飞行器的操纵性和稳定性

应对办法：

1. 可以采用合理的旋翼设计，提高旋翼的刚性和稳定性
2. 可以采用先进的控制系统，对旋翼的挥舞运动进行实时监测和控制
3. 可以采用先进的传感器和执行器，对旋翼的挥舞运动进行精确测量和补偿

对于多旋翼而言，在前飞状态下，由于叶片在前行区域和后行区域的气动力存在显著差异，进而导致叶片产生周期性的上下挥舞运动。而挥舞运动进一步产生惯性载荷，和气动载荷一起作用在桨毂上。该载荷的周期性成分是引起机体振动的主要原因。

通过引入跷跷板结构，可以给予叶片更大的挥舞自由度，利用离心力平衡部分惯性载荷，降低载荷分量。同时，由于"挥舞-变距等效"原理，也能降低滚转力矩的分量（均值部分），大大缓解桨毂承受的载荷。对驱动电机而言，降低了轴承载荷，能够大幅提升使用寿命。

如果要达到理想的减振效果，必须详细研究"转轴高度"、挥舞阻尼、摆振阻尼等因素的影响，进行综合折中设计。