文能搞航拍，武能炸坦克，下田撒農(nóng)藥，上山來運(yùn)貨。無人機(jī)早已不只是當(dāng)年極客手中的酷炫玩具，現(xiàn)在它們已經(jīng)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(jī)，我們最先想起的，往往是一個(gè)十字形的機(jī)身，四個(gè)螺旋槳的形象。但準(zhǔn)確地說它其實(shí)是“多旋翼無人機(jī)”的一種，是狹義上的“無人機(jī)”。廣義上，無人機(jī)也叫無人航空載具，重點(diǎn)不是外形，而是不需要駕駛員登機(jī)駕駛。

比如這次 9·3 閱兵中無人機(jī)方隊(duì)里的無人機(jī)，就是各種各樣的，平時(shí)我們見到的多軸飛行器，雖然 4 個(gè)螺旋槳的居多，但也能見到 6 個(gè)甚至更多螺旋槳的型號。那么無人機(jī)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(jī)”如無特別說明，均指多旋翼無人機(jī)）。

空中無人作戰(zhàn)方隊(duì)通過天安門廣場。 新華社記者 孫瑞博 攝

我們先來看看無人機(jī)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(gè)能產(chǎn)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(zhuǎn)速。增大“圓盤”的面積，可以增大槳葉半徑，或者設(shè)置多組螺旋槳來實(shí)現(xiàn)。

不過，這樣一來就讓“增大槳葉轉(zhuǎn)速”變得更困難了，因?yàn)檫@個(gè)“圓盤”不僅產(chǎn)生升力，同時(shí)空氣也對每片螺旋槳具有阻力，螺旋槳越大、越多、雖然產(chǎn)生的升力大了，但是上升或前進(jìn)時(shí)候的阻力也會大大增加。

對于目前主要以電力驅(qū)動的無人機(jī)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(jì)較的飛行器來說，并不一定是好事。

螺旋槳的數(shù)量要視功能而定。僅就飛行器本身的特點(diǎn)來說，簡單總結(jié)一下就是，螺旋槳少則更輕、更快、更經(jīng)濟(jì)，螺旋槳多則更重、更穩(wěn)，更昂貴。

我們看到戰(zhàn)場上追打坦克的無人機(jī)，通常都是四個(gè)螺旋槳，每個(gè)螺旋槳兩片槳葉。這也是最常見的無人機(jī)布局，它的優(yōu)勢就是結(jié)構(gòu)簡單、速度快，響應(yīng)靈敏。因?yàn)檫@些無人機(jī)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(jī)、航拍用的無人機(jī)，通常也是四個(gè)螺旋槳，它能夠滿足日常的大多數(shù)需求，這樣成本也合適。

例如穿越機(jī)就是4軸 圖片來自wiki

而執(zhí)行載重任務(wù)的無人機(jī)，比如農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)，需要帶幾十公斤的載荷起飛，不需要非常靈活操縱，以穩(wěn)定、可靠和載重量為最重要的指標(biāo)，設(shè)計(jì)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(gè)、八個(gè)螺旋槳，甚至在每個(gè)機(jī)臂的末端上下各安排一個(gè)電機(jī)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(jī)的螺旋槳究竟是幾個(gè)，還要看飛行器的應(yīng)用場景，四旋翼最普遍，結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活，適合航拍、娛樂、教學(xué)使用，六旋翼載重更大，風(fēng)中更穩(wěn)，適合專業(yè)攝影、農(nóng)業(yè)植保，八旋翼甚至更多旋翼重載更強(qiáng)、冗余度更高。

無人機(jī)螺旋槳的多少，還跟控制的復(fù)雜程度有關(guān)，多旋翼無人機(jī)是靠幾個(gè)螺旋槳產(chǎn)生升力的不平衡來控制前后左右姿態(tài)變化的，四旋翼控制比較簡單，前面兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速變慢，后面兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速變快，整個(gè)飛機(jī)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(jī)向后飛行，就讓前面兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速變快，后面兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速變慢。左右傾斜也是同樣的道理。

如果你仔細(xì)觀察過無人機(jī)的螺旋槳，你就會發(fā)現(xiàn)無人機(jī)相對的兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)向是一樣的，而相鄰的兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)向剛好相反，這樣的安排是因?yàn)槊總€(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)動的時(shí)候，會對機(jī)身產(chǎn)生一個(gè)與自身轉(zhuǎn)向相反的反扭力，如果成對相反轉(zhuǎn)動，剛好可以把反扭力互相抵消掉。所以我們看到大多數(shù)無人機(jī)都是四個(gè)、六個(gè)、八個(gè)、十二個(gè)螺旋槳，很少看到三個(gè)、五個(gè)、七個(gè)的。四旋翼無人機(jī)剛好是最簡單有效的無人機(jī)布局了。

不過無人機(jī)在飛行中意外總會發(fā)生，如果其中一個(gè)螺旋槳斷了或者一個(gè)電機(jī)壞了，四旋翼無人機(jī)的反扭力平衡就被打破了，飛機(jī)就會不斷原地打轉(zhuǎn)無法控制，這時(shí)候更多螺旋槳的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。

比如六旋翼、八旋翼無人機(jī)通常的做法是如果一個(gè)螺旋槳或電機(jī)壞掉時(shí)，飛控系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)調(diào)整與故障電機(jī)‘同轉(zhuǎn)向’的對稱電機(jī)轉(zhuǎn)速抵消反扭力失衡，同時(shí)提高所有正常電機(jī)的整體轉(zhuǎn)速補(bǔ)償故障電機(jī)損失的升力維持姿態(tài)穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)帶故障安全降落。比如，如果要搭載昂貴的高端電影攝影機(jī)、專業(yè)測繪儀等，用八旋翼的無人機(jī)飛就更放心。

當(dāng)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(tǒng)重量增加，效率降低，因此還是要看無人機(jī)的應(yīng)用場景。

前面我們說的這些都是旋翼無人機(jī)，有著多個(gè)螺旋槳向下高速吹風(fēng)直接產(chǎn)生升力，而在 9.3 閱兵中，我們看到的各式各樣的無人機(jī)，除了前面說的多旋翼的，還有固定翼無人機(jī)和無人直升機(jī)，它們的造型和我們平時(shí)熟悉的飛機(jī)、直升機(jī)形象幾乎一樣，空氣動力學(xué)等方面也相仿，只是體積更小、隱身性能更佳。

空中無人作戰(zhàn)方隊(duì)接受檢閱。 新華社記者 姚大偉 攝

其中有些型號的無人機(jī)具有高空高速的優(yōu)勢，可以成為有人戰(zhàn)斗機(jī)的“忠誠僚機(jī)”，沒有螺旋槳，人家是噴氣的哦。

空中無人作戰(zhàn)方隊(duì)通過天安門廣場。 新華社記者 胡虎虎 攝

無人化作為當(dāng)前裝備發(fā)展的重要趨勢，正深刻影響著作戰(zhàn)形態(tài)，而各類無人機(jī)，也正成為新質(zhì)戰(zhàn)斗力。不僅如此，在民用領(lǐng)域，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也早已進(jìn)入物流配送、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災(zāi)害救援等重要場景，正在成為重要的新質(zhì)生產(chǎn)力。就讓我們拭目以待，看看無人機(jī)將來能帶給我們哪些驚喜。