Der Vorteil dieser Bauweise liegt darin, dass alle drei Achsen allein durch Variation von Schub und damit Drehmoment der vier Propeller angesteuert werden können, wenn die Drehrichtungen geeignet angeordnet sind. Aufwändige Taumelscheiben wie bei einem Hubschrauber oder andere Aktuatoren sind damit nicht notwendig. Auch entsteht keine Drift wie bei der Heckrotor-Konfiguration und bei der Steuerung treten kaum asymmetrische Artefakte aus Kreisel-Effekten des Rotors auf.

Dabei spielt es keine Rolle, ob der Schub durch Drehzahlunterschiede oder durch Pitch, also Veränderung des Anstellwinkels des jeweiligen Propellers, geregelt wird. Die Schubänderung muss nur schnell genug reagieren, bei Drehzahlsteuerung etwa durch stufenlose Getriebe oder Elektromotoren.

  Antriebsschema eines Quadrocopter

Anhand der Grafik wird das Zusammenwirken der Rotoren deutlich (A in Flugrichtung):

• Kippen nach vorn/hinten um die Querachse, das heißt Beschleunigen/Bremsen (Nick):

Schubverhältnis zwischen A und C verschieben.

• Kippen um die Längsachse, seitliche Bewegung (Roll):

Schubverhältnis zwischen B und D verschieben.

• Drehen um die Hochachse (Gier oder Yaw):

Schubverhältnis paarweise zwischen A-C und B-D verschieben.

Durch Mischung der Steuerbefehle kann jeder Schubvektor im Raum erreicht werden.

Die hier gezeigte +-Konfiguration ist weit verbreitet und bedeutet eine einfache Ansteuerung, indem für Roll- und Nickachse jeweils ein Motorenpaar angesteuert wird.
Bei der H- oder auch x-Konfiguration sind die Rotoren um 45° zur Flugrichtung versetzt. Hier sind bei Nick oder Roll stets alle vier Motoren zu regeln, was wiederum höhere Drehbeschleunigungen erlaubt; zudem ist bei Filmaufnahmen die Flugrichtung nicht durch einen Propeller verdeckt.

Neben der verbreiteten Konfiguration mit vier existieren auch Konstruktionen mit sechs, acht oder zwölf Rotoren, wobei teils der Ausfall eines Antriebs automatisch erkannt und ausgeregelt wird (Redundanz). Der Tricopter wiederum spart Gewicht und Bauteile durch Beschränkung auf drei Rotoren, wobei die Gierachse z.B. durch Schwenken eines Rotors via Servo gesteuert wird.

Bei den Flugleistungen reichen die bekannten Quadrocopter nicht an vergleichbar motorisierte Hubschrauber heran, sind aber meist auch nicht auf hohe Geschwindigkeit ausgelegt (Ausnahmen sind Wandelflugzeuge in dieser Bauweise). Bei der Konzentration der Massen im Zentrum und durch den schnell veränderlichen Schubvektor sind aber grundsätzlich hohe Beschleunigungen möglich.

Quelle: Wikipedia