[闲聊] Dr.STONE S03-15 无人机的错误知识!!

楼主: extemjin   2023-11-04 20:09:57
终于到无人机MK2了,
可是这个二号机却有着严重的物理知识的错误!
那就是完全忽略了马达自旋产生的扭矩的反作用力的问题。
先直接说结论吧,无人机的陀螺仪根本不能装!!!不能装!不能装!不能装!
很重要讲三次,他这样装保证实际上那台无人机只会疯狂(水平)打转然后墬机爆炸。
好你个千空居然犯这种物理老师看到会变成怒发勇次郎的低级错误!
叫本漫的科学监督滚回去重学国高中物理!
这可能违反很多人的直觉,因为很多人可能就真的单纯以为有陀螺仪比较稳,
但实际并不是这样。
要说明这个问题首先从基本直升机开始,
直升机只有一个螺巡桨,为什么能稳定?
是因为还有尾翼桨产生抵销叶片旋转的反作用力。
大家电影也看多了吧,这个尾翼如果被打爆会怎样 ?
那就是直升机会疯狂旋转,然后醉鸡爆炸,
而且这时直升机旋转的方向会跟叶片相反。
这就是螺旋桨旋转的同时,会向马达(机身),施加一个相反的作用力。
那例如美军的鱼鹰、还有其他一些双螺旋桨直升机又是如何保持稳定?
很简单,双翼旋桨的两个桨的转的方向是相反的,所以两个反作用力直接互相抵销,
所以保持稳定。
这里有个额外的问题来了,
为什么无人机也好、各种旋翼机也好,几乎看不到三个螺旋桨的?
理论上三个螺桨,三个马达,不是更省成本吗?
怎么几乎不做三个的?
因为若要保持稳定,你任何一个点的螺桨的反作用力,必须同时抵销对面"两个"螺桨。
这是非常非常困难麻烦的事!
假设一正三角形无人机,中心在正中央,
各顶点有三个螺桨ABC。设逆时针旋转为"逆",ABC的反作用力分别为 abc。
顺时针为 -a -b -c。f()=计算任意两个螺旋桨相对于另一个的反作用力。
用数学的话来讲,要保持稳定就是:
a=f(b+c) 或 b=f(a+c) 或 c=f(b+a)
若其中一个是逆时针转的话就会变成:
-a=f(b+c) 或 -b=f(a+c) 或 -c=f(b+a)
那这种条件之下,如何去控制马达A B C的转速!!???????
就算是文组,看到这也应该能理解到这是一件多困难的事了吧,
实际上的对马达的控制,要不停地去做复杂的解耦演算。
例如最简单的四桨无人机用个拇指大小的开发版其实就够DIY了,
控制算法也很简单。
因为四桨无人机的任意两个对角线的桨的方向是相反的,
本身就物理上的保持稳定,不需要再有额外的算法,很单纯。
但三桨完完全全是另外一回事,你不只要设计即为复杂的算法,
还得有足够强力的运算性能,否则不可能保持稳定。
现实中是有出现过极少的三桨无人机或旋翼机,但那开发的难度远远大于四桨机,
为了省那一颗马达的成本,却浪费的更多的开发成本或控制器成本。
100亿%是自找麻烦,所以你几乎市面上看不到三桨的产品。
同理,其实你无人机也看不到其他奇数桨的,
例如你还能看到六桨、八桨、十桨、十二等等,
但就是看不到或很难看到 3 5 7 9 11 13 等等奇数的。
回过头来,那为什么不能装陀螺仪?
几乎没看过有哪个无人机装陀螺仪。
因为例如四桨无人机,本身就四桨就在物理上保持稳定了,这时你在中间放个
"轴方向相同"的陀螺仪会发生什么事?
此时这个无人机就只会像尾翼被打爆的直升机一样疯狂旋转最后醉鸡...
因为你中间的陀螺仪的反作用力谁来抵销? 四个顶点的桨都各自分别抵销对面的,
谁来抵销? 怎么抵销? 所以只会疯狂打转!然后全员石化,GG,耶!
那若这个陀螺仪的轴应该让他垂直Z轴会怎样? 就是躺下来像脚踏车轮一样。
就这个无人机只会变成像是超级霸王电影弹的转,然后墬机爆炸..
(因为任意两组的桨会同时受到一边上一边下的反作用力)
结论,无人机装陀螺仪? 哪来的好莱坞智障电影物理学!?
作者: v21638245 (等雨婷)   2023-11-04 20:15:00
写信去问他啊
作者: Edison81244 (YUAN)   2023-11-04 20:43:00
好了啦
作者: kenkenken31 (呆呆傻蛋)   2023-11-04 21:47:00
虽然我文组的无法整篇看懂,但讲解的很棒,有抓到意思
作者: barkingdog (创世截颅南宫毅)   2023-11-04 22:06:00
辛苦了
作者: rivaull (hihi)   2023-11-04 22:10:00
国高中物理没讲这么高级的东西喔........我有点懒得去思考那些细节 但会想把他的设计想成类似101大楼在中间摆的阻尼器 在地震时帮忙减震的东西可以讨论 但直接讲人家智障 这不代表自己比较强.....
作者: HMKRL (HMKRL)   2023-11-04 22:27:00
不会装两颗反方向转喔XD 一定可以解释啦
作者: skycat2216 (skycat2216)   2023-11-04 22:47:00
等等,我云观众,那颗陀螺仪是不是电子式的
作者: Orangekun (harima kenji)   2023-11-05 00:25:00
他四桨无人机的不稳定应该是各个桨的电流无法精确控制、各桨质量不均、马达功率不匹配造成的?所以他是用高速旋转的陀螺仪强制平衡吧,不过像楼上说的装两个反方向的就行吧

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