文能搞航拍，武能炸坦克，下田撒農藥，上山來運貨。
無人機早已不只是當年極客手中的酷炫玩具，現在它們已經家喻戶曉，也走入了大家的生活。甚至在 9·3 閱兵的方陣中，也能見到它們的身影。
一說起無人機，我們最先想起的，往往是一個十字形的機身，四個螺旋槳的形象。
但準確地說它其實是“多旋翼無人機”的一種，是狹義上的“無人機”。廣義上，無人機也叫無人航空載具，重點不是外形，而是不需要駕駛員登機駕駛。
比如這次 9·3 閱兵中無人機方隊里的無人機，就是各種各樣的，平時我們見到的多軸飛行器，雖然 4 個螺旋槳的居多，但也能見到 6 個甚至更多螺旋槳的型號。
那么無人機為什么要有這么多形狀呢？讓我們從基本原理來聊聊（簡練起見，下文中的“無人機”如無特別說明，均指多旋翼無人機）。
空中無人作戰方隊通過天安門廣場。 新華社記者 孫瑞博 攝
無人機是怎么飛起來的？
我們先來看看無人機飛行原理。螺旋槳是它們的動力來源，我們可以把它看成是一個能產生升力的大圓盤，要想升力更大，有兩種方式：增大“圓盤”的面積，增大槳葉的轉速。
增大“圓盤”的面積，可以增大槳葉半徑，或者設置多組螺旋槳來實現。
不過，這樣一來就讓“增大槳葉轉速”變得更困難了，因為這個“圓盤”不僅產生升力，同時空氣也對每片螺旋槳具有阻力，螺旋槳越大、越多、雖然產生的升力大了，但是上升或前進時候的阻力也會大大增加。
對于目前主要以電力驅動的無人機來說，就要付出更多的電力消耗，使用更大的電池、更粗的動力線材，這對于每克重量都要計較的飛行器來說，并不一定是好事。
無人機的螺旋槳越多越厲害？
螺旋槳的數量要視功能而定。僅就飛行器本身的特點來說，簡單總結一下就是，螺旋槳少則更輕、更快、更經濟，螺旋槳多則更重、更穩，更昂貴。
我們看到戰場上追打坦克的無人機，通常都是四個螺旋槳，每個螺旋槳兩片槳葉。
這也是最常見的無人機布局，它的優勢就是結構簡單、速度快，響應靈敏。
因為這些無人機不需要載太多的東西，一枚炸彈足夠了。要是螺旋槳多了阻力大，動作就沒那么靈活了。
同樣，我們常見的娛樂用的穿越機、航拍用的無人機，通常也是四個螺旋槳，它能夠滿足日常的大多數需求，這樣成本也合適。
例如穿越機就是4軸 圖片來自wiki
而執行載重任務的無人機，比如農業植保無人機，需要帶幾十公斤的載荷起飛，不需要非常靈活操縱，以穩定、可靠和載重量為最重要的指標。
設計師就會在保證動力電池和載重平衡的前提下，安排更多的螺旋槳，比如六個、八個螺旋槳，甚至在每個機臂的末端上下各安排一個電機和螺旋槳（共軸雙槳布局），這樣螺旋槳就更多了。
總之，多旋翼無人機的螺旋槳究竟是幾個，還要看飛行器的應用場景。
四旋翼最普遍，結構簡單、控制靈活，適合航拍、娛樂、教學使用，六旋翼載重更大，風中更穩，適合專業攝影、農業植保，八旋翼甚至更多旋翼重載更強、冗余度更高。
螺旋槳多了有“備胎”
無人機螺旋槳的多少，還跟控制的復雜程度有關。
多旋翼無人機是靠幾個螺旋槳產生升力的不平衡來控制前后左右姿態變化的，四旋翼控制比較簡單，前面兩個螺旋槳轉速變慢，后面兩個螺旋槳轉速變快，整個飛機就會向前傾斜，傾斜角度越大，前飛速度就越快。
想要控制飛機向后飛行，就讓前面兩個螺旋槳轉速變快，后面兩個螺旋槳轉速變慢。左右傾斜也是同樣的道理。
如果你仔細觀察過無人機的螺旋槳，你就會發現無人機相對的兩個螺旋槳轉向是一樣的，而相鄰的兩個螺旋槳轉向剛好相反。
這樣的安排是因為每個螺旋槳轉動的時候，會對機身產生一個與自身轉向相反的反扭力，如果成對相反轉動，剛好可以把反扭力互相抵消掉。
所以我們看到大多數無人機都是四個、六個、八個、十二個螺旋槳，很少看到三個、五個、七個的。四旋翼無人機剛好是最簡單有效的無人機布局了。
不過無人機在飛行中意外總會發生，如果其中一個螺旋槳斷了或者一個電機壞了，四旋翼無人機的反扭力平衡就被打破了，飛機就會不斷原地打轉無法控制，這時候更多螺旋槳的優勢就體現出來了。
比如六旋翼、八旋翼無人機通常的做法是如果一個螺旋槳或電機壞掉時，飛控系統通過實時調整與故障電機‘同轉向’的對稱電機轉速抵消反扭力失衡，同時提高所有正常電機的整體轉速補償故障電機損失的升力維持姿態穩定，最終實現帶故障安全降落。
比如，如果要搭載昂貴的高端電影攝影機、專業測繪儀等，用八旋翼的無人機飛就更放心。
當然，也不能為了更可靠的冗余度無限增加螺旋槳，前面說過更多的螺旋槳帶來的動力電池系統重量增加，效率降低，因此還是要看無人機的應用場景。
前面我們說的這些都是旋翼無人機，有著多個螺旋槳向下高速吹風直接產生升力。
而在 9.3 閱兵中，我們看到的各式各樣的無人機，除了前面說的多旋翼的，還有固定翼無人機和無人直升機，它們的造型和我們平時熟悉的飛機、直升機形象幾乎一樣，空氣動力學等方面也相仿，只是體積更小、隱身性能更佳。
空中無人作戰方隊接受檢閱。 新華社記者 姚大偉 攝
其中有些型號的無人機具有高空高速的優勢，可以成為有人戰斗機的“忠誠僚機”，沒有螺旋槳，人家是噴氣的哦。
空中無人作戰方隊通過天安門廣場。 新華社記者 胡虎虎 攝
無人化作為當前裝備發展的重要趨勢，正深刻影響著作戰形態，而各類無人機，也正成為新質戰斗力。
不僅如此，在民用領域，無人機技術的應用也早已進入物流配送、農業生產、災害救援等重要場景，正在成為重要的新質生產力。
就讓我們拭目以待，看看無人機將來能帶給我們哪些驚喜。
策劃制作
作者丨飛魚 無人機行業從業者 技術研發
審核丨余超逸 航空工業昌飛
孟健 原陸軍某部工程師
策劃丨丁崝
責編丨丁崝
審校丨徐來、張林林
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