无人机结构与飞行原理.pptx

无人机结构与飞行原理无人机结构与飞行原理机体坐标轴和基本运动状态第一节多旋翼无人机的结构及飞行原理第二节无人直升机的结构及飞行原理第三节固定翼无人机的结构及飞行原理第二节

根据不同平台构型，无人机主要分为固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机三大平台。本章主要介绍了固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机的结构组成及飞行原理和飞行控制，以便读者全面系统地认识无人机机体平台及原理。学习导论

学习目标1.掌握多旋翼无人机结构组成名称及每种结构主要参数；2.了解每种结构功能及选用注意事项；3.掌握多旋翼飞行原理及飞行操纵；4.了解六自由度、机体坐标及飞行姿态；5.掌握无人直升机结构组成名称、桨毂种类及自动倾斜器组成；6.了解每种结构组成；7.掌握无人直升机飞行原理、飞行操纵及常见无人直升机结构型式；8.了解无人直升机种类；9.掌握固定翼无人机的飞行原理及增升装置种类；10.了解每种增升装置种类及原理；11.掌握固定翼无人机阻力种类及减阻措施；12.了解各种阻力产生的原因。

机体坐标轴和基本运动状态1.1机体坐标轴和基本运动状态（1）纵轴（ox）从机头穿透机身的中心，从机尾穿出来的轴线，方向指向前。无人机沿着纵轴的水平运动称为前后运动，围绕纵轴的运动称为滚转运动。（2）横轴（oz）从一边的机翼末端，穿过机翼、机身，再从另一边机翼延伸到末端穿出来的轴线。无人机沿着横轴的水平运动称为左右运动，围绕横轴的运动称为俯仰运动。（3）立轴（oy）由上往下通过无人机重心，并与纵轴（ox）和横轴（oz）相互垂直的轴线。无人机沿着立轴的水平运动称为升降运动，围绕立轴的运动称为偏航运动。图1-1机体坐标轴

多旋翼无人机的结构及飞行原理1.2.1结构组成多旋翼无人机实质上是属于直升机的范畴，按轴数分为三轴、四轴、六轴、八轴等。按电机个数分为三旋翼、四旋翼、六旋翼、八旋翼等本教材主要以四旋翼为主（如图1-2所示）。按旋翼布局分为I型、X型、V型、Y型、IY型等（如图1-3所示）。由于X型结构的任务载荷前方的视野比I型的更加开阔，且控制灵活，所以在实际应用中，多旋翼无人机大多采用X型外形结构。但对于初学者，建议采用I型，较安全。

多旋翼无人机的结构及飞行原理1.机架（1）材质（2）轴距1)塑料：具有一定的刚度、强度和可弯曲度，易加工且价格便宜。2)玻璃纤维：刚度和强度比较高，加工困难，价格较高，但密度小，可以减轻整体机架的重量。3)碳纤维：刚度和强度高，加工困难，价格较高，但密度小，可以减轻整体机架的重量。出于结构强度和重量考虑，一般采用碳纤维材质。轴距是多旋翼无人机的重要尺寸参数，是指多旋翼无人机两个驱动轴轴心的距离，即为对角线上的两电机轴心的距离，如图1-5所示。轴距的大小限定了螺旋桨的浆距尺寸上限。

多旋翼无人机的结构及飞行原理2.电机（1）尺寸在无刷电机的铭牌上有一组四位数字，如2212、2216等，如图1-6所示。用它来表示电机的尺寸，前面两位数字是电机转子的内直径，后面两位数字是电机转子的高度，单位为毫米。例如2212电机的内直径为22mm，转子的高度为12mm。前面两位数字越大，电机越肥，后面两位数字越大，电机越高。高大粗壮的电机，功率就更大，适合做更大的多旋翼无人机。（2）KV值在无刷电机的铭牌上还有一组数字，如KV950，如图1-6所示。用它来表示当电机的输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值，单位是“转速/伏特”（RPM/V）。例如KV950电机，外加1V电压，电机空转时每分钟转950转；外加2V电压，电机的空转转速就1900转/分；电压为10V的时候，电机的空转转速达到9500转/分。单从KV值，不可以评价电机的好坏，因为不同KV值适用不同尺寸的螺旋桨。KV值小的电机的绕线匝数更多更密，能承受更大的电流，所以可以产生更大的扭矩去驱动更大尺寸的螺旋浆；相反，KV值大的电机的绕线匝数少，产生的扭矩小，适合驱动小尺寸的螺旋浆。图1-6电机

多旋翼无人机的结构及飞行原理3.电子调速器(ESC)（1）电调的作用1)电机调速2)变压供电3)电源转化4)其他功能：如电池保护、启动保护、刹车等。（3）常用电调无刷电调按照电流分为30A、40A、50A、60A、80A、120A电调等；按品牌分为好盈、银燕、新西达、中特威等，还有一些较为昂贵的电调，如蝎子和风凰等。（2）电调的参数1)最大持续/峰值电流：是无刷电调最重要的参数，通常以安培数A来表示，如10A、20A、30A（如图1-7所示）2)电压范围：电调能够正常工作所允许输入的电压范围也是非常重要的参数。3)内阻：电调都有内阻，通过电调的电流有时可以达到几十