引言
在目前的航空领域中，我们常规的航空飞行器一般可以分成三类：固定翼飞机、直升机、多旋翼。然后，在这三类飞行器当中又延伸出不同构型的固定翼飞机、直升机和多旋翼飞行器。
固定翼飞机根据机翼的数量可以分为单翼机、双翼机、多翼机等；根据机翼平面形状又可以分为平直翼、后掠翼、前掠翼、三角翼等；而根据机翼布局还可以分成常规布局、鸭翼布局等。
常规布局F22猛禽
前掠翼苏47
三角翼阵风战斗机
鸭翼歼20
飞翼B2隐身轰炸机
直升机一般是根据旋翼的个数以及排列形式来分类的，一般有常规的单旋翼带尾桨直升机、纵列双旋翼直升机、横列双旋翼直升机、共轴双旋翼直升机、交叉式双旋翼直升机等。
常规布局-火力侦察兵
纵列式双旋翼直升机-CH47
横列式双旋翼直升机-米12
共轴双旋翼直升机-卡50
关于固定翼和直升机的飞行原理，我们后面会单独进行阐述，今天我们主要是对多旋翼飞行器的飞行原理进行详细的介绍。多旋翼飞行器的分类一般是根据旋翼的个数以及布局形式进行。顾名思义，多旋翼无人机旋翼数量应该大于等于3个。
为什么是四旋翼最常见？
最为常见的就是四旋翼飞行器，大量在售的小型消费级航拍无人机都是四旋翼无人机，这是为什么呢？为什么不是三旋翼、六旋翼？关于这点，我先来说明一个大家通常对四旋翼飞行器的误解，我们在阅读论文的时候经常会看到这么一个说法，四旋翼飞行器是一个欠驱动系统，控制输入是4个电机，而飞行器呢是一个拥有6自由度（三维位置和三轴姿态）的一个物体。而实际上，我们在设计控制器的时候往往不是直接控制飞行器的位置，我们一般都是把对飞行器的位置和速度控制转换成对姿态和油门的控制，所以最后四旋翼就变成了一个完全驱动系统，因为你只需要控制三个姿态和油门，所以在旋翼数量的选取上，四个是最为合适、最为简单和经济的方案。而小于4个旋翼就真的无法同时对3个姿态和油门同时进行控制了，所以一旦四旋翼的某个电机出现故障，飞行器往往无法通过重新分配电机控制来实现稳定飞行，这时候我们只能通过牺牲某个通道的控制来实现飞行器的安全着陆，实际情况中一般是牺牲航向，因为对于四旋翼来说，一般沿X轴和Y轴堆成，航向的控制没有那么重要，另外，航向控制的原理和俯仰、滚转的控制不同，是通过反扭矩来实现，所以在控制上会占据更多的电机裕度以及更长的响应时间。
“X”型四旋翼
为什么是“X”型？
关于四旋翼无人机的布局，我们看到的大部分都是“X”型布局。这又是为什么呢？我们知道一般来说四旋翼的布局有两种：“X”型布局和“＋”型布局。但是，为什么绝大多数厂商都选取了“X”型布局，这是因为“＋”型布局在实现俯仰控制的时候只使用到了前后两个电机，而在进行滚转控制时又只使用到了左右两个电机。“X”型布局就不同了，无论是俯仰控制还是滚转控制，四个电机都同时起到了作用，所以在电机使用效率上是大大优于“＋”型布局的，所以同样型号的电机螺旋桨使用“X”型布局在控制能力上会明显优于“＋”型布局，这也是为什么四旋翼飞行器多采用“X”型布局的原因。
更多旋翼有什么好处？
除了四旋翼之外，我们常见的多旋翼飞行器还有六旋翼和八旋翼，也有一些对载重和安全要求更高的会采用16旋翼甚至是18旋翼，比如亿航的载人无人机亿航216是16旋翼，volocopter是18旋翼。一般来说，旋翼数量越多就意味着更大的载重能力和飞行稳定性，通常对于多旋翼来说，我们的基本控制算法都是一样的，都是先计算出油门、俯仰、滚转、偏航四个通道的控制输出，最后通过控制分配对应到每个电机的输出上，这个在我们之前的文章里已经详细阐述过了，所以，对于六旋翼、八旋翼以及更多旋翼的飞行器来说，他们的控制能力是富裕的，当一个甚至多个电机出现故障停止工作时，我们都能够通过重新分配控制输出来实现飞行器的稳定，这就提高了飞行的安全性。想象一下四旋翼载人无人机的某个电机发生故障时只能放弃航向控制，让飞行器自旋降落，机上的乘客是多么的崩溃。而六旋翼、八旋翼就不会出现此类问题，有电机出现故障，只要能检测到哪个电机出现故障，便能够通过重新分配电机的输出来实现飞行器的稳定飞行。
16旋翼飞行器-亿航216
18旋翼飞行器volocopter
为什么没有五旋翼、七旋翼？
在实际应用中，我们看到的多旋翼飞行器一般都是偶数个旋翼，并没有什么五旋翼、七旋翼飞行器出现，这又是为什么呢？首先，螺旋桨在旋转时会产生反扭矩，如果是奇数个旋翼，那么反扭矩就很难实现平衡，所以一般都是偶数个旋翼。而偶数个旋翼是否在振动方面优于奇数个旋翼布局，我就不是特别清楚了，一般来说发动机的缸数都是偶数个的比奇数个振动要小。
多旋翼家族的异类
在多旋翼家族还有一个奇数旋翼的例外，那就是三旋翼无人机，三旋翼无人机一般采用3个旋翼加一个可控的舵机来控制电机的方向，从而抵消它的反扭矩。这种布局在现实情况中很少使用，因为在控制上增加了很大难度，而舵机的寿命又相对比较短，优势也不是非常明显，所以一般除了爱好者自行研究之外，也没有在实际工程中广泛使用。
三旋翼飞行器
在之前的文章中，我们对多旋翼的动力学、运动学模型进行了详细的推导，但关于多旋翼的飞行原理却并没有进行过解释，按道理来说应该先进行飞行原理的介绍，再进行数理建模，所以，我们在下一篇内容中会对常见的四旋翼和六旋翼飞行器的飞行原理进行简单的阐述，之后大家有兴趣的话也会对三旋翼飞行器的飞行原理做一个详细的介绍。
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