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多旋翼无人机飞行原理是怎样的?

作者:Anita 发布时间: 2022-05-28 10:03:23

简介:】正好在弄无人机,操作水平很一般,可熟练对尾定高定位(专业人士说的科目一),也能对头定高定位,对着左侧和右侧就有点乱。不过,理论超过实践,对无人机的飞行原理进行了研究。
无人机指

正好在弄无人机,操作水平很一般,可熟练对尾定高定位(专业人士说的科目一),也能对头定高定位,对着左侧和右侧就有点乱。不过,理论超过实践,对无人机的飞行原理进行了研究。

无人机指示灯向前,平方在水平面上,从右前方的电动机开始,按顺时针方向四个电动机依次称为M1(右前)M2(左前)M3(左后)M4(右后),所带旋翼都是两个叶片(与大家玩过竹蜻蜓的旋翼一样),见下图。

如果旋翼都左右方向放置,M1和M3上的旋翼,右叶片前高后低,左叶片前低后高,当逆时针转动时,对空气产生向下的推力,同时获得空气向上的推力;M2和M4上的旋翼,右叶片前低后高,左叶片前高后低,当顺时针转动时,对空气产生向下的推力,同时获得空气向上的推力。推力的大小可通过调节旋翼的转速改变,转速越大,旋翼对空气的推力越大,反过来,空气对旋翼的推力越大。当空气对四个旋翼向上的推力大于无人机的重力时,无人机就可腾空而起。当推力等于重力时,就可悬停在空中。

四个电动机转速相同,四个旋翼获得的向上的推力相等,无人机呈水平状态。如果M3、M4加速,M1、M2减速,无人机就后升前降,呈向前倾斜状态,旋翼对空气的推力是斜着向后下方的,反过来,空气对旋翼的推力是斜着向前上方的,并且可以分解为竖直向上的力和水平向前的力,前者用来平衡无人机的重力,后者就使无人机前进。据此,大家可以分析一下,无人机是如何后腿和侧飞的。

另外,因为角动量平衡,旋翼转动时,机身要反方向转动,无人机就难以操纵。所以,相邻旋翼的转动方向相反,机身的转动相互抵消。一旦某个方向的旋翼转速增大, 比如M1、M3转速增大,机身就会顺时针方向转动,实现了右转向,反之,就是左转向。

多旋翼无人机也是由电机的旋转,使螺旋桨发作升力而飞起来的。当飞机四个螺旋桨的升力之和等于飞机总重量时,飞机的升力与重力相平衡,飞机就可以悬停在空中了。

依据牛顿第三定律,旋翼在旋转的一起,也会一起向电机施加一个反作用力,促进电机向反方向旋转。这也是为什么现在的直升机都会带一个小尾巴,在水平方向上施加一个力,去抵消这种反作用力,保持直升机机身的稳定。

而回到四旋翼飞翔器上,它的螺旋桨也会发作这样的力,所以为了防止飞机张狂自旋,四旋翼飞机的四个螺旋桨中,相邻的两个螺旋桨旋转方向是相反的。

这个很好理解,当飞机需求升高高度时,四个螺旋桨一起加速旋转,升力加大,飞机就会上升。当飞机需求下降高度时同理,四个螺旋桨会一起下降转速,飞机也就下降了。

当无人机各个电机转速相同,飞机的反扭矩被抵消,不会发作滚动。但是当要飞机原地旋转时,我们就可以使用这种反扭矩,因为反扭矩影响,飞机就会发作逆时针方向的旋转。

依据流体力学的基本原理,流动慢的大气压强较大,而流动快的大气压强较小。因为机翼一般是不对称的,上表面比较凸,而下表面比较平,

流过机翼上表面的气流就类似于较窄当地的流水,流速较快,而流过机翼下表面的气流正好相反,类似于较宽当地的流水,流速较上表面的气流慢。

大气施加与机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大,二者的压力差便形成了升力。

所以关于一般所说的飞机,都是需求助跑,当飞机的速度到达必定大小时,飞机两翼所发作的升力才能抵消重力,从而完成飞翔。

旋翼的升力飞机,直升机和旋翼机三种起飞原理是不同的。飞机依靠助跑来供给速度以到达足够的升力,而直升机依靠旋翼的操控旋转在不进行助跑的条件下完成笔直升降,

直升机的旋转是动力体系供给的,而旋翼旋转会发作向上的升力和空气给旋翼的反作用力矩,在设计中需求供给平衡旋翼反作用扭矩的办法,

一般有单旋翼加尾桨式(尾桨一般是笔直装置)、双旋翼纵列式(旋转方向相反以抵消反作用扭矩)等;而旋翼机则介于飞机和直升机之间,旋翼机的旋翼不与动力体系相连,

由飞翔过程中的前方气流吹动旋翼旋转发作升力(像大风车一样),即旋翼为自转式,传递到机身上的扭矩很小,无需专门抵消。

四旋翼飞翔器实质上是属于直升机的范畴,需求由动力体系供给四个旋翼的旋滚动力,一起旋翼旋转发作的扭矩需求进行抵消,

因此本着结构简略操控方便,挑选类似双旋翼纵列式加横列式的直升机模型,两个旋翼旋转方向与另外两个旋翼旋转方向必须相反以抵消陀螺效应和空机动力扭矩。

旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向,四个旋翼处于同一高度平面,且四个旋翼的结构和半径都相同,四个电机对称的装置在飞翔器的支架端,支架中间空间安放飞翔操控计算机和外部设备。

四旋翼飞翔器经过调节四个电机转速来改变旋翼转速,完成升力的改变,从而操控飞翔器的姿势和方位。四旋翼飞翔器是一种六自由度的笔直升降机,但只有四个输入力,一起却有六个状况输出,所以它又是一种欠驱动体系。

无人机首要包括飞机机体、飞控体系、数据链体系、发射收回体系、电源体系等。飞控体系又称为飞翔办理与操控体系,相当于无人机体系的心脏部分也便是无人机的核心部件,

目前也是全球无人机遇到的一个瓶颈问题。对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响,对其飞翔性能起决定性的作用;

数据链体系可以确保对遥控指令的精确传输,以及无人机接纳、发送信息的实时性和可靠性,以确保信息反馈的及时有效性和顺畅、精确的完成使命。

发射收回体系确保无人机顺畅升空以到达安全的高度和速度飞翔,并在履行完使命后从天空安全回落到地上。

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