《無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)》課件-項目四 無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能

《無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)》項目四

無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)第一節(jié)

無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)及性能項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能

無人機(jī)的飛行器平臺是指無人機(jī)作為飛行器采用的主體平臺技術(shù)，常見的飛行器平臺包括固定翼平臺和旋翼平臺，其他的飛行器平臺還有撲翼平臺、變模態(tài)平臺等。

無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)第一節(jié)

無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)及性能項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能采用旋翼平臺的無人機(jī)主要包括無人直升機(jī)、多旋翼無人機(jī)。旋翼是一個能量轉(zhuǎn)換部件，將旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)換為旋翼拉力。飛行中，拉力的一部分用于支撐直升機(jī)，起到升力的作用；另一部分則為直升機(jī)的運(yùn)動提供動力。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)第一節(jié)

無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)及性能項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能

飛行中的直升機(jī)，除自身重力之外，受到的空氣動力和力矩主要有:旋翼、尾槳、平尾、垂尾、機(jī)身等產(chǎn)生的空氣動力及其對直升機(jī)重心所構(gòu)成的力矩，以及旋翼、尾槳的反扭矩和槳轂力矩等。直升機(jī)在空中有六個自由度，即沿縱軸、立軸、橫軸三個軸的移動和圍繞這三個軸的轉(zhuǎn)動。1直升機(jī)的結(jié)構(gòu)無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)2直升機(jī)的運(yùn)動項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能若要改變直升機(jī)的飛行狀態(tài)，就要改變作用在直升機(jī)上的力和力矩，即打破原來的平衡狀態(tài)，建立新的平衡狀態(tài)。以單旋翼直升機(jī)為例，要使直升機(jī)沿立軸運(yùn)動，就必須改變旋翼拉力的大小，當(dāng)拉力大于直升機(jī)的重量時，直升機(jī)就上升，反之，直升機(jī)則下降。直升機(jī)的縱向運(yùn)動是通過改變旋翼拉力的方向來實現(xiàn)的，當(dāng)拉力前傾時，產(chǎn)生向前的分力，直升機(jī)向前運(yùn)動，同時拉力還對直升機(jī)產(chǎn)生一個俯仰力矩，使直升機(jī)繞橫軸低頭轉(zhuǎn)動；反之，拉力后傾時，直升機(jī)向后運(yùn)動，并繞橫軸抬頭轉(zhuǎn)動。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)2直升機(jī)的運(yùn)動項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能同理，控制拉力的橫向傾斜，可以實現(xiàn)直升機(jī)的橫向移動和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動。單旋翼直升機(jī)的航向是通過改變尾槳的推力(或拉力)來操縱的，當(dāng)改變尾槳推力(或拉力)的大小時，尾槳推力(或拉力)對直升機(jī)重心的力矩與旋翼反扭矩不再處于平衡狀態(tài)，直升機(jī)就繞立軸轉(zhuǎn)動，改變直升機(jī)的航向。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)第二節(jié)

多旋翼無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能電池云臺電機(jī)GPS模塊圖傳多旋翼飛行器主要由機(jī)架、槳葉、電機(jī)、電調(diào)、電池、遙控器和飛行輔助控制系統(tǒng)。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)第二節(jié)

多旋翼無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能1無人機(jī)飛行動力---伯努利公式其中Lift是升力；Cy是升力系數(shù)，可以簡單的理解為翼面迎角越大Cy越大；ρ是空氣密度，為常數(shù)；對于固定翼v是空速，對于直升機(jī)v可以理解為轉(zhuǎn)速乘以旋翼某一位置的半徑；S對于固定翼無人機(jī)就是翼面積，對于直升機(jī)就是某一處半徑處旋翼的單位面積。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能2多旋翼無人機(jī)氣動布局多旋翼飛行器以旋翼的排列形式進(jìn)行氣動布局分類，從數(shù)量上有3旋翼、4旋翼等等，從結(jié)構(gòu)和分布位置有十字形、Y型、X型等。單從氣動效率考慮，旋翼越大，效率越高，那么4旋翼肯定比6、8旋翼好。但是X型6、8旋翼的動力系統(tǒng)具備冗余能力，即在一個電機(jī)損壞的情況下可以繼續(xù)飛行，這是優(yōu)于其他布局的功能。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)4反扭矩項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能多旋翼無人機(jī)飛行動力來自速度的變化，直升機(jī)飛行動力是升力系數(shù)的變化。多旋翼飛行器升力部件即為多個旋翼，分布于機(jī)體四周，并且都是單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動。所以單純的改變每個旋翼的轉(zhuǎn)速就可以調(diào)整前后左右的力，從而完成姿態(tài)和位置的調(diào)整。3多旋翼無人機(jī)飛行動力多旋翼無人機(jī)采用旋翼成對反向旋轉(zhuǎn)的方法，抵消反扭矩的作用。多旋翼懸停狀態(tài)下，當(dāng)頂視逆時針的槳加速轉(zhuǎn)動，機(jī)身整體順時針的反扭矩會增強(qiáng)，機(jī)身順時針旋轉(zhuǎn)。為了不使無人機(jī)轉(zhuǎn)向的同時，無人機(jī)升高高度，順時針的槳將會同時減小轉(zhuǎn)速，保證整體升力不變。反扭矩可以改變無人機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，順槳加速機(jī)體逆轉(zhuǎn)，逆槳加速機(jī)體順轉(zhuǎn)。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)第三節(jié)

固定翼無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能（1）固定翼飛行平臺

固定翼飛機(jī)或定翼機(jī)常簡稱為飛機(jī)，是指由動力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力，由機(jī)身的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力，在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的航空器。固定翼飛行器主要由機(jī)身、發(fā)動機(jī)、機(jī)翼、尾翼、起落架五部分構(gòu)成。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能

固定翼無人機(jī)的機(jī)身的主要功能是裝載設(shè)備、燃料等，同時，它還是其他部件安裝的基礎(chǔ)，即將機(jī)翼、尾翼和起落架等連接成一架完整的飛機(jī)。機(jī)身的結(jié)構(gòu)形式有構(gòu)架式、硬殼式和半硬殼式，一般由幾個艙組成，以層板制成的隔框分開。以油動無人機(jī)為例，從機(jī)頭到機(jī)尾依次是發(fā)動機(jī)、油箱、接收機(jī)和接收機(jī)電池、舵機(jī)。蒙皮隔框大梁椼條蒙皮隔框椼條補(bǔ)償片無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能

機(jī)翼是固定翼無人機(jī)在飛行時產(chǎn)生升力的裝置，包括主翼和副翼兩部分，副翼是機(jī)翼后緣靠外側(cè)的可操縱的活動面，用于控制飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動，而靠內(nèi)側(cè)的襟翼是用于增加起飛著陸階段的升力，放下襟翼飛機(jī)的升力增加。

大型固定翼無人機(jī)的機(jī)翼內(nèi)部還可用于放置油箱，安裝發(fā)動機(jī)等，機(jī)翼下方還可以掛載物品，有的固定翼無人機(jī)還將起落架安裝在機(jī)翼下方。通常機(jī)翼翼弦的25%-30%處是飛機(jī)的重心位置。機(jī)翼的形狀（即翼形）由翼肋維持，翼肋由前緣、主梁和后緣連起來。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)，主要由副翼來控制，可實現(xiàn)飛機(jī)在空中向左或向右的傾斜。在飛行時，駕駛員向左移動駕駛桿，飛機(jī)右側(cè)的副翼就會向下偏轉(zhuǎn)，使得右側(cè)機(jī)翼升力增大。同時，左側(cè)的副翼向上偏轉(zhuǎn)，使得左側(cè)機(jī)翼升力減小，飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)。反之，駕駛員向右移動駕駛桿，飛機(jī)向右滾轉(zhuǎn)。（2）固定翼飛機(jī)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能（3）固定翼飛機(jī)俯仰運(yùn)動水平尾翼簡稱平尾，是飛機(jī)縱向平衡、穩(wěn)定和操縱的翼面。水平尾翼由固定的水平安定面和可動的升降舵組成。升降舵是水平尾翼后部可以上下偏轉(zhuǎn)的活動翼面。操縱升降舵可以使飛機(jī)保持水平或進(jìn)入爬升、下滑狀態(tài),實現(xiàn)飛機(jī)的縱向操縱。水平尾翼主要產(chǎn)生仰俯力矩。尾翼的作用是操縱飛機(jī)俯仰和偏轉(zhuǎn)，保證飛機(jī)能平穩(wěn)飛行。無人機(jī)駕駛基礎(chǔ)項目四無人機(jī)結(jié)構(gòu)及性能（3）固定翼飛機(jī)航向運(yùn)動

垂直尾翼簡稱垂尾，起保持無人機(jī)的航向平衡、穩(wěn)定和操縱作用。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動的方向舵。

飛機(jī)的偏航，主要由機(jī)尾的方向舵控制。

飛機(jī)在飛行時，駕駛員蹬右腳踏板，方向舵向右偏轉(zhuǎn)，機(jī)