首先稍微说明直升机（Helicopter）和旋翼机（Rotorcraft）之间的“区别”。

维基百科的词条中Rotorcraft包含Helicopter，Cyclogyro/Cyclocopter，Autogyro，Gyrodyne，Rotor Kite。但有时会直接称呼直升机型飞行器为Rotorcraft，大多见于外文技术书籍中。

有时又会将旋翼机和直升机完全分开看做不同概念，这样的做法在国内的工程界和学术界中比较普遍。例如国内一般在谈论旋翼机时，特指“自转旋翼飞行器”（Autogyro），但在上面两种国外的分类中，Autogyro只是旋翼机的一个子类。Autogyro飞行器的代表产品如美国GRON公司的猎鹰4型

或者常见的爱好者自制旋翼机：

关于旋翼机的特点、结构、姿态控制等内容MR.城堡会在本系列后面的文章中作为单独专题写出。

今天这篇文章，MR.城堡就只限于下面这类小型直升机型无人机的相关内容。

1.机身结构

小型RC直升机的组成部分包括：主旋翼，尾桨，垂尾，平尾，Flybar（副翼），主旋翼结构（自动倾斜器，Bell-Hiller结构等），起落架，机身。读者可以比照下面这两款在实际研究项目中使用的直升机型无人机来了解该机型结构。

从上到下分别为HeLion和SheLion无人机。特别强调小型直升机是因为随着飞行器尺寸的变化，气动参数差别很大，在严肃的飞行器设计时会使用Scale ratio这个比值对气动方程中的参数进行调整。

2.动力与姿态控制

直升机型无人机包括六自由度运动过程：惯性坐标系下三个直线方向，旋转坐标系下三个姿态，俯仰，横滚，偏航（纵向，横向，垂向）。直升机姿态控制力矩来自于主旋翼和尾桨。抛开各姿态中的耦合因素，主旋翼提供俯仰和横滚所需的姿态控制力矩，尾桨提供偏航力矩。直升机型无人机如果将挥舞角看做内部状态则degree=5:平面线性位移(x,y,z)，平面线性速度(u,v,w)，姿态角(phi,theta,psi)，角速度(p,q,r)，挥舞角(a,b)。

主旋翼提供拉力是很明显的，但是如何将拉力投影到纵向和横向上并产生姿态控制力矩呢？直升机是通过主旋翼挥舞实现的。直升机主旋翼桨尖平面（Tip Path Plane）不是固定在一个二维平面中的，而是上下挥舞，以此平衡直升机主旋翼左右不平衡受力。挥舞产生横纵挥舞角，主旋翼拉力就是通过横纵挥舞角投影在其它方向上，并通过桨毂产生力矩控制直升机姿态。

主旋翼通过自动倾斜器调节周期变距实现挥舞运动。上图为自动倾斜器（十字盘）以及常见的Bell-Hiller系统。通过这样的结构将伺服电机的转动变化为倾斜器角度变化，再控制桨距角发生变化，最终将主旋翼的升力投影在运动方向上驱动直升机实现三个方向上的直线运动。

上图是MR.城堡认为非常漂亮的图片，一张图就将小型RC直升机硬件结构表现的非常清晰。RC直升机用四个伺服电机控制姿态，一个私服电机控制油门。控制姿态的伺服电机中：Aileron,Elevator,Collective（关于接收机接法请参照MR.城堡之前的系列文章：城堡里聊无人机：不同机型飞行原理（一））三个伺服电机和十字盘连接，控制总距，横纵周期变距；Rudder控制尾桨，现在都会连接Yaw rate feedback controller对RC直升机进行“锁尾”。

小型RC直升机的转速恒定，这是通过恒速器实现的。常用的如Futaba GY701，本身也是陀螺仪，恒速很好用，和接收机链接，直接屏幕设定即可：

3.直升机型无人机分类

MR.城堡在此给出一般情况下小型直升机型无人机的分类方法，该方法来自技术书籍，工程产品等的总结，可以方便无人机爱好者和使用者根据自己的需求选择或制作、研发相关产品。

大型：机身长度：2-4m，主旋翼直径：2.5-4m，变距桨数目：2-3，最大起飞负载：20-100kg，机身净重：15-60kg，续航时间：1-6小时，动力：柴油或汽油

常见产品如：Schiebel S-100（MR.城堡一直蛮喜欢这个造型）；AF25B Copterworks Inc等

中型：机身长度：1.2-2m，主旋翼直径：1.3m-1.7m，变距桨数目：2，最大起飞负载：5-20kg，机身净重：3.5-5kg，续航时间：15-40min，动力：硝基燃料或汽油

常见产品如：Raptor 90SE，Observer Twin等

小型：机身长度：1m以下，主旋翼直径：1m以下，变距桨数目：2，最大起飞负载：0.5kg以下，机身净重：1kg以下，续航时间：10min左右，动力：电池

常见产品很多，如上图中的TREX-450

4.不同使用者选择

直升机型无人机在各类机型无人机中机动性最好，气动效率，负载能力，飞行模式，续航能力等方面优秀。因此无人机型直升机对于众多工程项目，专业航拍任务而言都是最优解决方案。

对于航拍职业人士，直升机型无人机意味着更大的负载能力。为满足高品质航拍任务，飞行时必须增添相关设备，这时多旋翼无人机将会力不从心。对于多旋翼无人机而言机动性能，机身尺寸，续航时间，负载能力这些重要参数是彼此矛盾的存在，当使用者或设计者试图增加其中的某一项时必然会导致另外某项的恶化，从而带来此消彼长的不利局面。而直升机型无人机具备非常优秀的机动性能，可以拍出非常炫酷的运动视频。

对于工业应用者而言，无人机意味着适应更加复杂，苛刻的飞行环境。工业应用时无人机往往要携带大量专业设备，如果是多旋翼无人机必然要增加旋翼数目或者无人机尺寸，这不但会降低续航时间，同时也会增加坠机危险。想象一下在林地和低空域海面飞行，下方是高低不平的树木或者此起彼伏的波涛，大尺寸多旋翼无人机会很容易碰触到伸出的枝头和翻腾的海浪，但直升机型无人机在相同负重和续航要求下会显得轻便机动很多。

对于创业者而言，直升机无人机的机身结构，控制方式等依然是创新的蓝海领域。看到CES2016上Parrot固定翼无人机创新产品DIsco大获成功后，能否启发业内的聪明人士研发出一款同样炫酷实用的直升机无人机呢？MR.城堡相信完全有可能。

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