無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)概論-第-5-章-無人機(jī)的操控技術(shù)

無人機(jī)應(yīng)用概論第五章無人機(jī)的操控技術(shù)人機(jī)交互模式全遙控模式

操作員直接控制，適合視距內(nèi)小型無人機(jī)。輔助遙控模式

操作員下指令，無人機(jī)上的自動(dòng)控制內(nèi)回路輔助完成操作。全自動(dòng)化模式

自動(dòng)駕駛儀實(shí)現(xiàn)無人機(jī)內(nèi)回路控制的自動(dòng)化操作。操作人員只做任務(wù)規(guī)劃方案。異?？刂颇Ｊ?/p>

自動(dòng)化監(jiān)控和控制，異常通知，人工介入飛機(jī)相關(guān)的坐標(biāo)系約定地面慣性坐標(biāo)系機(jī)體坐標(biāo)系氣流坐標(biāo)系穩(wěn)定坐標(biāo)軸系航跡坐標(biāo)系飛機(jī)的氣動(dòng)角飛機(jī)的姿態(tài)角飛機(jī)的航跡角不同坐標(biāo)軸的關(guān)系模擬訓(xùn)練無人機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)無人機(jī)飛行仿真系統(tǒng)、視景仿真系統(tǒng)、地面操控臺(tái)三大部模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的主要功能一般包括：1)無人機(jī)的常規(guī)飛行模擬訓(xùn)練：能模擬起飛前發(fā)控準(zhǔn)備、地面滑跑、起飛爬升、巡航飛行、進(jìn)場飛行、傘降回收、飛機(jī)迫降或自毀等飛行狀態(tài)。2)無人機(jī)的任務(wù)控制模擬訓(xùn)練：包括光電設(shè)備功能模擬、電視或紅外偵察、激光照射進(jìn)行目標(biāo)定位、以及其他的掛載任務(wù)。3)無人機(jī)的干擾條件飛行訓(xùn)練：可以設(shè)置各種飛行環(huán)境和飛行條件，如溫度極值、氣壓變化、風(fēng)干擾、光電干擾以及力和力矩的干擾及系數(shù)拉偏條件等。4)無人機(jī)故障模式下的飛行訓(xùn)練：可以模擬飛行時(shí)的典型故障，如發(fā)動(dòng)機(jī)故障、慣導(dǎo)故障、接口通信故障、舵系統(tǒng)故障等。5)進(jìn)行操控人員的基本信息及訓(xùn)練數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和訓(xùn)練效果評(píng)估。模擬飛行軟件模擬飛行軟件介紹RealFlight是目前擬真度最高，價(jià)格昂貴，對電腦硬件要求較高。ReflexXTR，德國軟件，適合直升機(jī)的模擬練習(xí)，可自定義幾種。Aerofly，德國軟件，擬真度較高，適合中高級(jí)訓(xùn)練者，操作方式友好，價(jià)格昂貴，對電腦硬件要求較高。PHOENIX，國產(chǎn)模擬飛行軟件也稱鳳凰模擬器。飛行器模型中類豐富。模擬飛行軟件模擬飛行軟件的安裝與使用（PHOENIX鳳凰模擬器）1）安裝模擬器控制臺(tái)SM20002）安裝DirectX組件模擬飛行軟件3）安裝模擬器主程序4）運(yùn)行模擬器主程序，提示連接遙控器模擬飛行軟件5）連接遙控器，并通過模擬器控制臺(tái)匹配到PHOENIX模擬器6）校準(zhǔn)遙控器，并使用模擬器練習(xí)飛行模擬飛行技巧和注意事項(xiàng)視角和機(jī)型選擇 上手一般選擇第一視角和客機(jī)模型。盡量保持能看見地面景物，易于判斷飛機(jī)姿態(tài)及方位，方便根據(jù)地標(biāo)選擇降落航線的拐彎點(diǎn)和跑道延長線?；居?xùn)練 練習(xí)時(shí)間約5-20個(gè)小時(shí)，新手500-1000次起降。加風(fēng)訓(xùn)練 訓(xùn)練100次以上以適應(yīng)各種風(fēng)向?；苡?xùn)練 固定翼機(jī)型。直線與微調(diào)空中轉(zhuǎn)彎模擬訓(xùn)練的遙控手法選擇遙控手法的選擇分為美國手、日本手和其他手法，前兩者為主流。1)左手操縱桿向上是油門加大，飛機(jī)速度加快（油門桿是不回中的），反之減小，速度減慢；2)左桿向左，方向舵向左偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)航向向左偏轉(zhuǎn)（方向桿要回中），反之向右，航向向右偏轉(zhuǎn)；3)右桿向下，升降舵向上偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)機(jī)頭向上爬升（升降桿要回中），反之向上，升降舵向下偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)機(jī)頭向下俯沖；4)右桿向左，右邊副翼向下偏轉(zhuǎn)，左邊副翼向上偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)以機(jī)身為軸心向左傾斜（副翼?xiàng)U要回中），反之向右傾斜。1)右手操縱桿向上是油門加大，飛機(jī)速度加快（油門桿是不回中的），反之減小，速度減慢；2)右桿向左，右邊副翼向下偏轉(zhuǎn)，左邊副翼向上偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)以機(jī)身為軸心向左傾斜（副翼?xiàng)U要回中），反之向右傾斜；3)左桿向左，方向舵向左偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)航向向左偏轉(zhuǎn)（方向桿要回中），反之向右，航向向右偏轉(zhuǎn)；4)左桿向下，升降舵向上偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)機(jī)頭向上爬升（升降桿要回中），反之向上，升降舵向下偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)機(jī)頭向下俯沖。起降階段飛行操控技術(shù)固定翼無人機(jī)的起降飛行操控技術(shù)起飛方式

固定翼最常見的起飛方式為滑行，衍生出了垂直起飛、空投、軌道彈射起飛、手拋等方式。飛機(jī)首飛注意事項(xiàng)高速滑跑測試靜態(tài)的全油門測試舵面手動(dòng)調(diào)試檢查通道，確認(rèn)舵機(jī)方向。檢查方向舵和轉(zhuǎn)向輪是否在同一水平線上。檢查電池、電池艙蓋、接收機(jī)及其他非固定設(shè)備有沒有固定好。不同機(jī)型的起飛注意事項(xiàng)降落方式后三點(diǎn)式起落架布局、螺旋槳前拉的飛機(jī)?；芷痫w：小油門、逐漸加大，保持直線、離地、只控制油門和副翼，以20度爬高。目標(biāo)空域微調(diào)。手拋：最大油門過頂平拋（0-10度），拋出瞬間帶桿爬升。目標(biāo)空域微調(diào)前三點(diǎn)式布局的飛機(jī)。不帶方向舵，高速中一直推桿再修正方向，小心側(cè)滑。帶襟翼的飛機(jī)。起飛不用拉桿，襟翼放下，滑跑，只控制油門，飛機(jī)抬頭，輕柔推油門，15米左右，緩慢放平襟翼，給一點(diǎn)油，保持平飛。螺旋槳后推的機(jī)型。螺旋槳的高度至少離地5cm，飛機(jī)滑跑，稍推桿，保持，推油門，提速，慢慢升降桿回中，如未升空，輕點(diǎn)升桿，目標(biāo)空域微調(diào)。起降階段飛行操控技術(shù)固定翼無人機(jī)的起降飛行操控技術(shù)降落方式后三點(diǎn)式機(jī)型的常規(guī)降落步驟如下：1)在適當(dāng)高度關(guān)油門，松拉桿使飛機(jī)自由降落，獲得適當(dāng)慣性速度。2)降到適當(dāng)高度（離地大概2~3米左右）后有了一定速度，拉桿使起落架三個(gè)輪子水平或前輪略高，使得機(jī)翼迎角較大以增加阻力，降低速度，從而升力減小。當(dāng)升力等于重力的時(shí)刻，依靠慣性速度使飛機(jī)在不會(huì)失速的前提下降低速度，并且開始飄降，速度逐漸降低。3)到適當(dāng)?shù)乃俣龋磳⑹傧鲁燎埃?，在慣性速度基礎(chǔ)上適當(dāng)緩慢一點(diǎn)點(diǎn)的加油，抵消一些因大迎角阻力而過多減少的速度，最后保持適當(dāng)小油門，使得速度保持由于阻力而緩慢降低的狀態(tài)，以免飛機(jī)失速大角度下沉，接地粗暴或失速頭往下載。升力略小于重力，進(jìn)入平飄下滑。4)保持小油門不動(dòng)，調(diào)節(jié)升降舵，盡量使三輪水平或前輪略高。適當(dāng)調(diào)節(jié)拉桿在不失速的前提下盡量保持三輪基本水平。此時(shí)可略拉升降舵，測試此速度下的升降舵效，看后輪是否能降低高度而飛機(jī)整體不上升，這樣也考察了飛機(jī)速度是否緊挨著臨界起飛速度以下，否則可適當(dāng)調(diào)小油門并保持不動(dòng)。為接地最小正常速度做準(zhǔn)備。5)飛機(jī)保持勻速小角度下滑，在離地5-10cm或接地瞬間再次適當(dāng)拉桿使三輪絕對水平，這樣做可增加迎角，增大阻力，即使發(fā)動(dòng)機(jī)還有拉力，也能明顯減速，減少地面滑跑距離。最后調(diào)節(jié)拉桿保證飛機(jī)三輪所在平面與地面零角度接觸，同時(shí)關(guān)閉油門松拉桿以防飛機(jī)跳躍，從而完成輕柔降落。俯沖慣性降落和常規(guī)降落方式原理相同，不同之處是此法不需要加油補(bǔ)償速度。步驟如下：1)關(guān)油門，推桿，獲得較大慣性速度。2)降至適當(dāng)高度后拉桿，靠機(jī)身阻力減速。3)接地，拉桿，使三輪水平。起降階段飛行操控技術(shù)固定翼無人機(jī)的起降飛行操控技術(shù)降落方式常規(guī)降落適合逆風(fēng)、慣性速度不夠或雀降的情況下使用；俯沖慣性降落適合順風(fēng)、短距離降落或迫降。練習(xí)時(shí)可先練習(xí)俯沖慣性降落，再在此基礎(chǔ)上練習(xí)常規(guī)降落。前三點(diǎn)式機(jī)型的降落與后三點(diǎn)式機(jī)型的降落原理相同，不同之處是為了增大迎角，增加阻力降低速度，減少著陸后滑跑距離，后三點(diǎn)式機(jī)型接地時(shí)是三輪同時(shí)著地，而前三點(diǎn)式機(jī)型接地時(shí)得后輪先著地?；悼煽浚煽?。傘降，不可控，整機(jī)安全。飛機(jī)機(jī)身機(jī)翼磕碰擦傷率高起降階段飛行操控技術(shù)無人直升機(jī)的起降飛行操控技術(shù)微調(diào)保持直升機(jī)狀態(tài)副翼（用于控制主旋翼向左右傾斜）微調(diào)，只要旋轉(zhuǎn)斜盤處于水平狀態(tài)下，就可以判斷為正常。旋翼向右旋轉(zhuǎn)的直升機(jī)，從后看時(shí)右邊先上揚(yáng)（機(jī)體向左傾），只要在上揚(yáng)的瞬間，把控制副翼的桿向右推，離陸后再把副翼?xiàng)U退回原位。反之，如果主旋翼是向左轉(zhuǎn)的，這種現(xiàn)象正好與其相反。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，首先要把機(jī)頭迎風(fēng)放置，這是因?yàn)橹鄙龣C(jī)正面迎風(fēng)穩(wěn)定；其次在旋翼旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，看一看旋翼端部是否成一直線，要確定其軌道，如發(fā)現(xiàn)出雙槳時(shí)，要立刻進(jìn)行修正。如果讓發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速慢慢地增加，此時(shí)直升機(jī)機(jī)體便向前、后、左、右某個(gè)方向慢慢地移動(dòng)，機(jī)頭向右拐。注意觀察哪一個(gè)動(dòng)作最先出現(xiàn)，馬上修正。另外也進(jìn)行微調(diào)校正，再一次低速旋轉(zhuǎn)，觀察補(bǔ)的微調(diào)是否適當(dāng)。讓發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速緩慢提高，觀察哪兒先動(dòng)。起降階段飛行操控技術(shù)無人直升機(jī)的起降飛行操控技術(shù)直升機(jī)青蛙跳練習(xí)機(jī)體與地面保持水平，油門搖桿至中央，離地，隨即緩慢拉油門機(jī)頭對著風(fēng)頭的方向，要站在機(jī)尾的方向（對尾）漸漸拉長機(jī)體懸浮在空中的時(shí)間，嘗試飛行動(dòng)作，試操控副翼、升降舵、尾舵的動(dòng)作，觀察反應(yīng)情況。起降階段飛行操控技術(shù)無人直升機(jī)的起降飛行操控技術(shù)直升機(jī)垂直上升當(dāng)機(jī)頭將要轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)操縱方向舵給予制止；如果機(jī)體向左偏，立即給右副翼；當(dāng)飛機(jī)即將后退，要將升降桿向前推；如使飛機(jī)上升，將油門桿稍微向上推一點(diǎn)。直升機(jī)著陸著陸切記，油門桿要慢慢進(jìn)行回收。起降階段飛行操控技術(shù)多旋翼無人機(jī)的起降飛行操控技術(shù)起飛與降落練習(xí)俯沖與上仰練習(xí)懸停練習(xí)爬升練習(xí)下降練習(xí)起飛時(shí)，遠(yuǎn)離，解鎖，緩慢油門，等待起飛，緩慢離地，防止由于油門過大而無法控制飛行器。降落時(shí)，降低油門，緩慢接近地面；離地面約5-10cm處稍稍推動(dòng)油門，降低下降速度；然后再次降低油門直至無人機(jī)觸地；最后油門降到最低，鎖定飛控。機(jī)頭兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速下降，機(jī)尾螺旋槳轉(zhuǎn)速提高，機(jī)頭下降，機(jī)尾抬起。螺旋槳提供的力就會(huì)與水平面有一定的夾角，力分解為垂直方向的升力與水平方向的分力。升力會(huì)減小，飛行器會(huì)降低，可以適當(dāng)推動(dòng)油門。懸停是一項(xiàng)比較基礎(chǔ)但微操作較為復(fù)雜的操作。左右、前后、上下要保持不變，所以需要復(fù)雜的微操作。推動(dòng)方向搖桿使無人機(jī)前進(jìn)的同時(shí)加大油門向前推方向桿，適當(dāng)拉下油門搖桿，飛行器開始降低高度巡航階段的飛行操控技術(shù)航線飛行練習(xí)固定翼無人機(jī)的航線飛行巡航階段的飛行操控技術(shù)航線飛行練習(xí)固定翼無人機(jī)的航線飛行巡航階段的飛行操控技術(shù)航線飛行練習(xí)無人直升機(jī)的航線飛行巡航階段的飛行操控技術(shù)航線飛行練習(xí)無人直升機(jī)的航線飛行巡航階段的飛行操控技術(shù)航線飛行練習(xí)多旋翼無人機(jī)的航線飛行

直線飛行是一個(gè)相對簡單的操作，理論上來說只需要推動(dòng)方向桿即可，但是實(shí)際情況不會(huì)這么簡單。同樣由于飛控傳感器和算法的問題，或者風(fēng)、氣流等環(huán)境因素的干擾，無人機(jī)不會(huì)完全按照發(fā)射機(jī)的操作來完成動(dòng)作。所以這時(shí)需要調(diào)整發(fā)射機(jī)的操作，保證無人機(jī)在沿直線飛行。曲線飛行就是讓無人機(jī)沿著一條曲線飛行。可以是Z字型或S字型的路線飛行，這樣的飛行方式是為了鍛煉操控人員自由操控?zé)o人機(jī)，所以需要反復(fù)練習(xí)操作方式并感受無人機(jī)的飛行規(guī)律。巡航階段的飛行操控技術(shù)航線規(guī)劃與自動(dòng)巡航操作航線規(guī)劃通常這些輔助系統(tǒng)具有以下功能：1)可用某種圖形輸入設(shè)備把飛行路徑疊加到數(shù)字地圖顯示屏上。2)對選定的飛行路徑自動(dòng)計(jì)算飛行時(shí)間及燃油消耗。3)提供一個(gè)可以添加到飛行規(guī)劃中的一般飛行航段庫，并能針對特定的航線進(jìn)行修訂。4)能自動(dòng)記錄飛行路徑，其記錄形式適用于在任務(wù)中控制無人機(jī)以及用空域管理元素來編排歸檔飛行規(guī)劃文件。5)基于數(shù)字地圖數(shù)據(jù)解算出合成圖像，顯示出在不同的巡邏位置和高度時(shí)的觀測視場，以便選擇出對執(zhí)行任務(wù)最有利的位置。巡航階段的飛行操控技術(shù)任務(wù)載荷操作

任務(wù)載荷操作的自動(dòng)化水平具有極大的靈活性。在最簡單的系統(tǒng)中，一個(gè)圖像任務(wù)載荷如電視攝像機(jī)，可以幾乎完全由人工控制。最低程度的自動(dòng)化要能在視