ArkLab飛行學院: 多旋翼發展歷程

多軸飛行器（Multirotor），是一種具有兩個旋翼軸以上的旋翼飛行器。由每個軸末端的電動機轉動，帶動旋翼從而產生上升動力。旋翼的角度固定而不像傳統直升飛機那樣可變。透過改變不同旋翼之間的相對速度可以改變推進力的扭矩，從而控制飛行器的運動軌跡。目前實作的多軸飛行器外型相對飛機來說小很多。

因為多軸飛行器容易製造與控制，所以常用來製作模型和遙控飛行器。常見的有四軸、六軸、八軸飛行器。它的體積小、重量輕，因此攜帶方便，能輕易進入人不易進入的各種惡劣環境。發展到如今，多軸飛行器已可執行航拍電影取景、即時監控、地形勘探等飛行任務。在電影《三個傻瓜》中，男主角從垃圾桶撿回後來拍到學生慘劇的那部四軸飛行器，便是多軸飛行器的一種。

四軸飛行器又稱四旋翼、四轉子，是一種多旋翼飛行器，用四個馬達與旋翼來控制懸停、維持姿態及平飛。控制方式和固定翼飛機不同，它通過旋翼提供的推力使飛機升空。它的四個旋翼大小相同，分布位置接近對稱。對於簡單的設計來說，僅僅通過調整不同旋翼之間的相對速度來調節不同位置的推力，並克服每個旋翼之間的反扭力矩，就可以控制飛機維持姿態、或完成各種機動飛行。這一點也和直升機不同，常見的直升機有兩個旋翼，尾槳只起到抵消主旋翼產生的扭矩，控制飛機偏航運動的功能。

早期飛機設計中，四軸飛行器被用來解決旋翼機的扭矩問題。主副旋翼的設計也可以解決扭矩問題，但副旋翼不能提供升力，效率低。且使用尾槳的設計在結構上比使用多旋翼要複雜很多。因此四軸飛行器是最早的垂直起降飛行器。但是早期所設計的型號性能極差，難於操控和大型化。尤其是油門的控制難以做到精確和迅速。再加上傳統的直升機構型在巡航時的效率要優於四軸飛行器。因此，在直升機的技術問題得

以解決後，四軸飛行器就迅速從飛行器設計方式中銷聲匿跡了。

近來四軸飛行器在無人機領域獲得了新生。使用電傳飛行控制系統以及油門響應速度迅速的電動機作為動力系統，克服了四軸飛行器的主要缺點。四軸飛行器飛行穩定，操控靈活，可以在戶內和戶外使用。

Breguet-Richet Gyroplane（1907年）

Oehmichen No.2 (1920)
Etienne Oehmichen 在1920年代實驗的旋翼機構型設計，在六種設計中，選用了Oehmichen No.2 的構型，它由一部引擎帶動四個轉子與八個螺旋槳，螺旋槳的角度是可變的。機體使用鋼管構成，每個軸上由一個轉子帶動一個兩葉的螺旋槳，第五個螺旋槳安置在飛機中心，這五個水平的螺旋槳提供了飛機主要的升力來源與側向穩定性，第六個螺旋槳垂直機身安裝在機鼻部位，抵銷偏航扭矩(此設計影響了未來直升機的設計)，剩下的一對螺旋槳是用來負責提供推力。該機表現出了相當程度的穩定性與可控性，在1920年代試飛超過1千次，1924年4月14日達成了直升機離地360公尺(390碼)的創舉。












George De Bothezat helicopter
由 George de Bothezat 和 Ivan Jerome 所設計，為X構形的四旋翼，首次飛行在1922年10月，經過100次的試飛後，在1923年年底達到離地5公尺的成績。雖然証明它的可行性，但由於動力不足、反應遲鈍、機械複雜和可靠度的問題，最後能宣告失敗。試飛影片

George De Bothezat Helicopter













Cnvertawings Model A Quadrotor（1956）
此設計原是希望能廣泛應用於民間與軍方。設計特色為兩台發動機驅動四個轉子，不需要尾軸設計，透過改變轉子之間的推力達到控制的目的。在1950年代中期多次試飛，這架直升機是往後四旋翼的基礎，他也是第一架成功展示的四旋翼直升機。但由於缺乏訂單，該計畫最後只能無奈終止。