小型旋翼飞行器混合空地运动的天花板效应

随着平台尺寸的减小，空中机器人的飞行变得越来越耗能。这些小型机器人在有效载荷和续航能力上的限制促使研究人员探索使用双模空地运动作为一种策略，以在保持高视点的同时延长作业时间。在这项工作中，我们提出利用“天花板效应”作为一种节能策略，使小型旋翼飞行器能够栖息于悬垂物下方。在天花板附近，旋转螺旋桨产生的推力显著增大。为了理解所观察到的空气动力学现象，我们采用动量理论和叶素法，根据螺旋桨到天花板的距离来描述旋转螺旋桨的推力、功率和转速。这些模型考虑了多旋翼飞行器中所存在的相邻螺旋桨的影响，并在实验台装置上通过两种螺旋桨（半径分别为23毫米和50毫米）在不同构型下进行了验证。结果与所提出的模型一致。在靠近天花板时，以四旋翼构型布置的半径为23毫米的螺旋桨的功耗降低了三分之二（即降至三分之一）。为此，我们展示了一个概念原型，演示了利用天花板效应进行栖息机动。总体而言， promising的结果凸显了天花板效应在小型多旋翼飞行器高效双模运动中的潜在用途。