四轴飞行器

四旋翼飞行器（quadrotor aircraft），又稱四轴直升机（quadcopter）、四轉子（quad）或無人駕駛飛機(Drone)，是用四个旋翼产生升力的多轴飞行器，是直升机的一种。和固定翼飞机不同，它通过旋翼提供的推力使飞机垂直起降、悬停、进行各种飞行。它的四个旋翼大小相同，分布位置接近对称，其中两个旋翼与另两个转动方向相反。对于简单的设计来说，仅仅通过调整不同旋翼之间的相对速度来调节不同位置的推力，并克服每个旋翼之间的反扭力矩，就可以控制飞机维持姿态、或完成平飞、转向、翻滚、倒飞和侧飞等各种机动飞行。这一点和常见的只有一个主旋翼的单旋翼直升机不同，单旋翼直升机的尾桨只起到抵消主旋翼产生的反扭矩，控制飞机偏航运动的功能。

Flying Octopus，1923年美国制造的四轴飞行器
一个小型遥控四轴飞行器

早期飞机设计中，四轴飞行器被用来解决的扭矩问题。主副旋翼的设计也可以解决扭矩问题，但副旋翼不能提供升力，效率低。且使用尾桨的设计在结构上比使用多旋翼要复杂很多。因此四轴飞行器是最早的一批比空气重的垂直起降飞行器。[1]但是早期的型号性能很差，难于操控和大型化。[2]尤其是油门的控制难以做到精确和迅速。更加上传统的直升机构型在巡航时的效率要优于四轴飞行器。故此在直升机的技术问题得以解决后，四轴飞行器迅速从飞行器设计方式中销声匿迹了。

飞行中的小型四旋翼飞行器

近来四轴飞行器在无人机领域获得了新生。隨著智慧型手機的發展，帶動電子陀螺儀、GPS、电传飞行控制系统的發展，並以及油门响应速度迅速的电动机作为动力系统，克服了四轴飞行器的主要缺点。四轴飞行器飞行稳定，操控灵活，可以在户内和户外使用。[3][4]和直升机相比，它有许多优点：它的旋翼角度固定，结构简单。[5]每个旋翼的叶片比较短，叶片末端的线速度慢，发生碰撞时冲击力小，不容易损坏，对人也更安全。有些小型四轴飞行器的旋翼有外框，避免碰撞。[6]

因为四轴飞行器體積小、重量輕，攜帶方便，能輕易進入人不易進入的各種惡劣環境。常用来制作模型，也用来執行航拍電影取景、實時監控、地形勘探等飛行任務。[7][8]

流行文化

在2009年寶萊塢電影《三傻大闹宝莱坞》中，就有描述當時剛開始萌芽的多軸飛行器，其中男主角從垃圾桶撿回來後拍到學生慘劇的那幕，便是四轴飞行器的一種。

Flying prototype of the Parrot AR.Drone

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参考资料
  1. Leishman, J.G. . New York, NY: Cambridge University Press. 2000.
  2. Anderson, S.B. (PDF). NASA Technical Memorandum 81280. March [2013-05-16]. （原始内容存档 (PDF)于2011-06-05）.
  3. Hoffmann, G.M.; Rajnarayan, D.G., Waslander, S.L., Dostal, D., Jang, J.S., and Tomlin, C.J. (PDF). . Salt Lake City, UT: 12.E.4/1–10. November 2004 [2013-05-16]. （原始内容 (PDF)存档于2007-06-26）.
  4. Büchi, Roland. . ISBN 978-3-8423-6731-9. 2011.
  5. Pounds, P.; Mahony, R., Corke, P. (PDF). . Auckland, New Zealand. December 2006 [2013-05-16]. （原始内容存档 (PDF)于2013-05-12）.
  6. Hoffman, G.; Huang, H., Waslander, S.L., Tomlin, C.J. (PDF). . Hilton Head, South Carolina. 20–23 August 2007 [2013年5月16日]. （原始内容 (PDF)存档于2010年8月13日）.
  7. . [2013-05-16]. （原始内容存档于2011-12-11）.
  8. . [2013-05-16]. （原始内容存档于2013-05-15）.
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