項(xiàng)目2

掌握無人機(jī)飛行原理無人機(jī)項(xiàng)目化教程項(xiàng)目2掌握無人機(jī)飛行原理初探無人機(jī)給我們帶來了太多的意外和驚喜，或許您已經(jīng)迫不及待地想揭開無人機(jī)那神秘的面紗、想深入了解無人機(jī)的工作原理了。對(duì)于無人機(jī)初學(xué)者來說，無人機(jī)是如何是怎么工作的？無人機(jī)的槳葉是如何轉(zhuǎn)動(dòng)的呢？項(xiàng)目任務(wù)：對(duì)于無人機(jī)初學(xué)者來說，要完成項(xiàng)目?jī)?nèi)容需學(xué)習(xí)以下任務(wù)：項(xiàng)目描述：任務(wù)2.1熟悉無人機(jī)飛行系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)2.2熟悉無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)任務(wù)2.3掌握不同平臺(tái)無人機(jī)的飛行原理任務(wù)2.1熟悉無人機(jī)飛行系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)無人機(jī)飛行系統(tǒng)1飛行平臺(tái)通信鏈路系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)任務(wù)載荷系統(tǒng)飛控系統(tǒng)發(fā)射與回收系統(tǒng)無人機(jī)系統(tǒng)任務(wù)2.1熟悉無人機(jī)飛行系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)

無人機(jī)按平臺(tái)結(jié)構(gòu)可分為固定翼無人機(jī)、旋翼無人機(jī)、傘翼無人機(jī)、撲翼無人機(jī)和無人飛艇，每種平臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成、功能不同，應(yīng)用領(lǐng)域也不同。不同飛行平臺(tái)的無人機(jī)結(jié)構(gòu)組成2直升機(jī)固定翼無人機(jī)四旋翼無人機(jī)（1）固定翼無人機(jī)基本結(jié)構(gòu)固定翼無人機(jī)通過動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)翼的滑行實(shí)現(xiàn)起降和飛行，抗風(fēng)能力也比較強(qiáng)，是類型最多、應(yīng)用最廣泛的無人機(jī)之一。固定翼無人機(jī)由機(jī)身、機(jī)翼、尾翼、起落裝置和動(dòng)力裝置組成，如圖2-1所示。任務(wù)2.1熟悉無人機(jī)飛行系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)圖2-1固定翼無人機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖任務(wù)2.1熟悉無人機(jī)飛行系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)（2）四旋翼無人機(jī)基本結(jié)構(gòu)四旋翼無人機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、可垂直起降、定點(diǎn)懸停等特點(diǎn)，已經(jīng)應(yīng)用于航拍、燈光秀表演、巡檢、勘探測(cè)繪、應(yīng)急救援等場(chǎng)景。四旋翼無人機(jī)由機(jī)架、飛控、旋翼、電池、電調(diào)、無刷電機(jī)組成，如圖?2-2所示。圖2-2四旋翼無人機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖任務(wù)2.1熟悉無人機(jī)飛行系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)（3）直升機(jī)基本結(jié)構(gòu)直升機(jī)的突出特點(diǎn)是可以做低空、低速和機(jī)頭方向不變的機(jī)動(dòng)飛行，特別是可在小面積場(chǎng)地垂直起降，有廣闊的用途及發(fā)展前景。直升機(jī)由機(jī)身、動(dòng)力裝置、主旋翼、尾槳系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置和起落架組成，如圖2-3所示。圖2-3直升機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖任務(wù)2.2熟悉無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)大氣就是包圍著地球的氣體外殼，也稱為地球大氣圈。大氣是人類和生物賴以生存的自然環(huán)境，在大氣中發(fā)生的各種物理、化學(xué)現(xiàn)象和過程都與人類的生存和發(fā)展密切相關(guān)。無人機(jī)在大氣層內(nèi)飛行時(shí)所處的環(huán)境條件，稱為大氣飛行環(huán)境。大氣層的上界可以延伸到距離地面6400km左右，其空氣密度隨高度的增加而減小，高度越高空氣越稀薄。大氣環(huán)境按照垂直高度分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和散逸層，如圖2-4所示。圖2-4大氣垂直分層圖大氣1任務(wù)2.2熟悉無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)單位面積上所受大氣柱的重量（大氣壓強(qiáng)），也就是大氣柱在單位面積上所施加的壓力。無人機(jī)在大氣中飛行會(huì)受到大氣壓力的影響。氣壓2任務(wù)2.2熟悉無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)只要空氣和物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，空氣就會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生空氣動(dòng)力?？諝庀鄬?duì)于物體的流動(dòng)稱為相對(duì)氣流，相對(duì)氣流的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反。當(dāng)無人機(jī)在原來靜止的空氣中作等速直線飛行時(shí)，將引起物體周圍空氣的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)空氣將給無人機(jī)以作用力?？諝獾南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)原理3任務(wù)2.2熟悉無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)

質(zhì)量守恒定律說明物質(zhì)既不會(huì)消失，也不會(huì)憑空增加。空氣在流動(dòng)時(shí)，遵守質(zhì)量守恒定律，這條定律在空氣動(dòng)力學(xué)中稱為連續(xù)性定理。當(dāng)流體低速、連續(xù)不斷地、穩(wěn)定地流過一個(gè)粗細(xì)不等的流管時(shí)，由于流管中任一部分的流體都不能中斷或堆積起來，因此在同一時(shí)間，流過流管任意截面的流體質(zhì)量應(yīng)該相等，這就是流體的連續(xù)性定理。

式中，A1,A2為管道的橫截面積；v1、v2為氣流流速。由上式可知，截面增大，流速減??；截面減小，流速增大。連續(xù)性定理4A1v1=A2v2任務(wù)2.2熟悉無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)伯努利定理5

能量守恒定律說明能量不會(huì)消失，也不會(huì)無中生有，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，能量的總和保持不變。伯努利定理是能量守恒定律在流體流動(dòng)中的應(yīng)用，其數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為伯努利方程。

式中P0為總壓（全壓），

pv2為動(dòng)壓，即流體流動(dòng)時(shí)其本身實(shí)際具有的壓強(qiáng)，它是單位體積空氣所具有的壓力能；P為靜壓，在靜止的空氣中，靜壓等于當(dāng)?shù)氐拇髿鈮??？倝菏莿?dòng)壓和靜壓之和，也可以理解為氣流速度減小到零點(diǎn)時(shí)的靜壓。任務(wù)2.2熟悉無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)無人機(jī)在空中飛行時(shí)，油門越大，無人機(jī)速度越快，阻力也就越大牛頓三大定律6第一定律：除非受到外來的作用力，否則物體的速度（v）保持不變。

第二定律：某質(zhì)量為m的物體的動(dòng)量（p=mv）變化率是正比于外加力F并且發(fā)生在力的方向上的。第三定律：作用力與反作用力是數(shù)值相等且方向相反的。任務(wù)2.3掌握不同平臺(tái)無人機(jī)飛行原理1.固定翼無人機(jī)飛行原理圖2-5無人機(jī)受力圖無人機(jī)在空中飛行時(shí)會(huì)受到升力、重力、推力和阻力的作用，如圖2-5所示。無人機(jī)受力分析1任務(wù)2.3掌握不同平臺(tái)無人機(jī)飛行原理如果無人機(jī)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，那么作用于無人機(jī)的力就不平衡了，將力分解為X軸（滾轉(zhuǎn)軸）、Z軸（偏航軸）、Y軸（俯仰軸）方向上的軸力平衡和彎矩平衡，軸力的不平衡會(huì)產(chǎn)生合力方向的加速度，彎矩的不平衡會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)加速度，X軸不平衡會(huì)產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)，Z軸不平衡會(huì)產(chǎn)生偏航，Y軸不平衡會(huì)產(chǎn)生俯仰，如圖2-6所示。圖2-6無人機(jī)坐標(biāo)系任務(wù)2.3掌握不同平臺(tái)無人機(jī)飛行原理升降運(yùn)動(dòng)俯仰運(yùn)動(dòng)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)偏航運(yùn)動(dòng)無人機(jī)飛行運(yùn)動(dòng)2任務(wù)2.3掌握不同平臺(tái)無人機(jī)飛行原理任務(wù)2.3掌握不同平臺(tái)無人機(jī)飛行原理2.四旋翼無人機(jī)飛行原理020103040506IMU慣性測(cè)量單元GPS指南針飛控板氣壓傳感器空速傳感器LED指示燈四旋翼無人機(jī)飛控系統(tǒng)1四旋翼無人機(jī)的飛行主要是由飛控系統(tǒng)來控制的，它是無人機(jī)的大腦。任務(wù)2.3掌握不同平臺(tái)無人機(jī)飛行原理升降運(yùn)動(dòng)俯仰運(yùn)動(dòng)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)偏航運(yùn)動(dòng)四旋翼無人機(jī)飛行姿態(tài)2任務(wù)2.3掌握不同平臺(tái)無人機(jī)飛行原理實(shí)訓(xùn)2-1無人機(jī)飛行原理之我見如果一位無人機(jī)初學(xué)者來向您咨詢無人機(jī)是怎么飛上天的，那么請(qǐng)您用圖文并茂的文檔向初學(xué)者介紹無人機(jī)飛行原理，使無人機(jī)初學(xué)者了解無人機(jī)的槳葉是如何轉(zhuǎn)動(dòng)的，掌握無人機(jī)升力的產(chǎn)生方式。實(shí)訓(xùn)描述：實(shí)訓(xùn)要求：①文檔語言要流暢，能使初學(xué)者對(duì)無人機(jī)飛行原理有一定的認(rèn)知。②文檔內(nèi)容要包含無人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)和無人機(jī)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)原理。③文檔字?jǐn)?shù)要求500-1000字，圖文并茂。項(xiàng)目總結(jié)

介紹了無人機(jī)飛行系統(tǒng)和無人機(jī)結(jié)構(gòu)，使初學(xué)者了解無人機(jī)的飛行系統(tǒng)組成原理；