2022年无人机结构、飞行原理、系统组成、组装与调试.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 无人机的结构、飞行原理、系统组成、组装与调 试目 录 第一章 初步熟悉无人机的基本构成 其次章 无人机的飞行原理 第三章 飞行操作:模拟电动 油动 第四章 无人机的发动机 第五章 无人机的系统组成 第六章 无人机的组装名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第七章 无人机的调试第一章 初步熟悉无人机的基本构成无人机最早显现于其次次世界大战时,直至近几年有厂商逐步把军用无人机技术转移至电子消费品的生产之上,制成定价较平、操作较易的无人机,始令无人机在消费者市场大热起来;今次
2、 理;Lock Sir 便为大家讲解无人机的运作结构及飞行原一般来说,无人机有飞行器机架、飞行掌握系统、推动系统、遥控器、遥控信 号接收器和云台相机等 6 大构成部分;1.飞行器机架 飞行器机架( Flying Platform )的大小,取决于桨翼的尺寸及电机(马达 /马 达)的体积:桨翼愈长,马达愈大,机架大小便会随之而增加;机架一般采纳轻物 料制造为主,以减轻无人机的负载量(Payload);2.飞行掌握系统 飞行掌握系统( Flight Control System)简称飞控,一般会内置掌握器、陀螺 仪、加速度计和气压计等传感器;无人机便是依靠这些传感器来稳固机体,再协作 GPS及气压
3、计数据,便可把无人机锁定在指定的位置及高度;3.推动系统 无人机的推动系统( Propulsion System)主要由桨翼和马达所组成;当桨翼旋 转时,便可以产生反作用力来带动机体飞行;系统内设有电调掌握器(Electronic Speed Control),用于调剂马达的转速;4.遥控器 这是指 Remote Controller或 Ground Station,让航拍玩家透过远程掌握技术来 操控无人机的飞行动作;5.遥控信号接收器名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 主要作用是让飞行器接收由遥控器发出的遥控指令信
4、号;4 轴无人机起码要有4 条频道来传送信号,以便分别掌握前后左右 4 组旋轴和马达;6.云台相机目前无人机所用的航拍相机,除无人机厂商预设于飞行器上的相机外,有部分机型容许用户自行装配第三方相机,例如 系列单眼相机,惟近年亦有厂商提倡采纳 GH4)作航拍用途;GoPro Hero 4运动相机或 Canon EOS 5D M4 /3 无反单眼(如: Panasonic LUMIX 航拍相机主要透过云台( Gimbal)装设于飞行器之上;云台可说是整个航拍系 统中最重要的部件,航拍视频的画面是否稳固,便全要看云台的表现如何;云台一 般会内置有两组电机,分别负责云台的上下摇摆和左右摇动,让架设在云
5、台上的摄 像机可爱护旋转轴不变,令航拍画面不会因飞行器震惊而晃动起来;其次章 无人机的飞行原理本章介绍一些基本物理观念,在此只能点到为止,假如你在学校已上过了或没 爱好学,请跳过这一章直接往下看;第一节速度与加速度速度即物体移动的快慢及方向,我们常用的单位是每秒多少公尺 公尺 / 秒 ;加速度即速度的转变率,我们常用的单位是 公尺 数,就代表减速;其次节牛顿三大运动定律第肯定律:除非受到外来的作用力,否就物体的速度/秒/秒 ,假如加速度是负v会保持不变;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 没有受力即全部外力合力为零,
6、当飞机在天上保持等速直线飞行时,这时飞机 所受的合力为零,与一般人想象不同的是,当飞机降落保持相同下沉率下降,这时 升力与重力的合力仍是零,升力并未削减,否就飞机会越掉越快;其次定律:某质量为 m 的物体的动量 p = mv变化率是正比于外加力 F 并且发生在 力的方向上;此即着名的 F=ma 公式,当物体受一个外力后,即在外力的方向产生一个加速 度,飞机起飞滑行时引擎推力大于阻力,于是产生向前的加速度,速度越来越快阻 力也越来越大,迟早引擎推力会等于阻力,于是加速度为零,速度不再增加,当然 飞机此时早已飞在天空了;第三定律:作用力与反作用力是数值相等且方向相反;你踢门一脚,你的脚也会痛,由于
7、门也对你施了一个相同大小的力第三节力的平稳作用于飞机的力要刚好平稳,假如不平稳就是合力不为零,依牛顿其次定律就会产生加速度,为了分析便利我们把力分为X、Y、Z 三个轴力的平稳及绕X、Y、Z 三个轴弯矩的平稳;轴力不平稳就会在合力的方向产生加速度,飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力如图 1-1 ,升力由机翼供应,推力由引擎供应,重力由地心 引力产生,阻力由空气产生,我们可以把力分解为两个方向的力,称 x 及 y 方向 当然仍有一个 z 方向,但对飞机不是很重要,除非是在转弯中 ,飞机等速直线飞行时 x 方向阻力与推力大小相同方向相反,故x 方向合力为零,飞机速度不变,y 方向升力与重
8、力大小相同方向相反,故 y 方向合力亦为零,飞机不升降,所以会保持等速直线飞行;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 升力推力 阻力重力圖1-1弯矩不平稳就会产生旋转加速度,在飞机来说,X 轴弯矩不平稳飞机会滚转,Y 轴弯矩不平稳飞机会偏航、Z 轴弯矩不平稳飞机会俯仰 如图 1-2 ;Z 軸Y軸 偏航軸 滾轉軸 俯仰軸X軸圖1-2第四节伯努利定律伯努利定律是空气动力最重要的公式,简洁的说流体的速度越大,静压力越小,速度越小,静压力越大,这里说的流体一般是指空气或水,在这里当然是指空气,设法使机翼上部空气流速较快,静压力
9、就较小,机翼下部空气流速较慢,静压力较大,两边相互较力 如图 1-3 ,于是机翼就被往上推去,然后飞机就飞起来,以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走,一个流经机翼名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的上缘,另一个流经机翼的下缘,两个质点应在机翼的后端相见合 如图 1-4 ,经过认真的运算后发觉如依上述理论,上缘的流速不够大,机翼应当无法产生那幺大的升力,现在经风洞试验已证明,两个相邻空气的质点流经机翼上缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘 如图 1-5 ;圖1-3圖1-4圖1-5我曾经在杂志上看
10、过某位作者说飞机产生升力是由于机翼有攻角,当气流通过时机翼的上缘产生” 真空” ,于是机翼被真空吸上去 如图 1-6 ,他的真空仍真名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 听话,只把飞机往上吸,为什幺不会把机翼往后吸,把你吸的动都不能动,仍有另 一个常听到的错误理论有时叫做子弹理论,这理论认为空气的质点犹如子弹一般打 在机翼下缘,将动量传给机翼,这动量分成一个往上的重量于是产生升力,另一个重量往后于是产生阻力 如图 1-7 ,可是克拉克 Y 翼及内凹翼在攻角零度时也有升力,而照这子弹理论该二种翼型没有攻角时只有上面” 挨
11、子弹” ,应当产生向下 的力才对啊,所以机翼不是风筝当然上缘也没有所谓真空;真空升力的錯誤理論圖1-6升 力阻 力升力的錯誤理論圖1-7伯努利定律在日常生活上也经常应用,最常见的可能是喷雾杀虫剂了 如图 1-8 ,当压缩空气朝A点喷去, A 点邻近的空气速度增大静压力减小,B点的大气压力就把液体压到出口,刚好被压缩空气喷出成雾状,读者可以在家里用杯子跟吸管名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 来试验,压缩空气就靠你的肺了,表演时吸管不要成 气直接吹进管内造成皮托管效应,成效会更好;90 度,倾斜一点点,以免空A 吹氣B
12、圖1-8其次章 飞行操作:模拟 电动油动一、什么叫航空模型 在国际航联制定的 竞赛规章 里明确规定“ 航空模型是一种重于空气的,有尺寸 限制的,带有或不带有发动机的,不能载人的航空器,就叫航空模型;其技术要求是:最大飞行重量同燃料在内为五千克;最大升力面积一百五十平方分 M;最大的翼载荷 100 克/ 平方分 M;名师归纳总结 活塞式发动机最大工作容积10 亳升;第 8 页,共 47 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1、什么叫飞机模型 一般认为不能飞行的,以某种飞机的实际尺寸按肯定比例制作的模型叫飞机模 型;2、什么叫模型飞机 一般称能在空中飞行的
13、模型为模型飞机,叫航空模型;二、模型飞机的组成模型飞机一般与载人的飞机一样,主要由机翼、尾翼、机身、起落架和发动机 五部分组成;1、机翼 是模型飞机在飞行时产生升力的装置,并能保持模型飞机飞行时的 横侧安定;2、尾翼 包括水平尾翼和垂直尾翼两部分;水平尾翼可保持模型飞机飞行时 的俯仰安定,垂直尾翼保持模型飞机飞行时的方向安定;水平尾翼上的升降舵能控 制模型飞机的升降,垂直尾翼上的方向舵可掌握模型飞机的飞行方向;3、机身 将模型的各部分联结成一个整体的主干部分叫机身;同时机身内可 以装载必要的掌握机件,设备和燃料等;4、起落架 供模型飞机起飞、着陆和停放的装置;前部一个起落架,后面两 面三个起落
14、架叫前三点式;前部两面三个起落架,后面一个起落架叫后三点式;5、发动机 它是模型飞机产生飞行动力的装置;模型飞机常用的动装置有:橡筋束、活塞式发动机、喷气式发动机、电动机;三、航空模型技术常用术语1、翼展 机翼(尾翼)左右翼尖间的直线距离;(穿过机身部分也运算在 内);2、机身全长 模型飞机最前端到最末端的直线距离;名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、重心 模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心;4、尾心臂 由重心到水平尾翼前缘四分之一弦特长的距离;5、翼型 机翼或尾翼的横剖面外形;6、前缘 翼型的最前端;7、后
15、缘 翼型的最终端;8、翼弦 前后缘之间的连线;9、展弦比 翼展与平均翼弦长度的比值;展弦比大说明机翼狭长;练习:飞行的要素与原就分析玩模型飞机和玩模型大脚车完全是两种不同的运动,模友们千万别想当然,买 来了就上天,否就就只能看着飞机的残骸落泪了;在开展模型飞机运动前,最需要 有一套合理、简洁的教程来指导你学会为什么这么飞和怎么样飞,让你更快更安全 的把爱机送上蓝天;开篇仍是先把基础飞行练习的要素与原就强调一下,这与你能否胜利的把握飞 行技能有直接的关系;第一:飞行练习的要素把握飞行技巧,需要以把握最基本的要素为基础,不断的练习,最终实现自己 对飞机启动、助跑、起飞、航线和降落等环节的掌握,达到
16、这种境域,模型界称之 为“ 单飞” ;单飞的要素有以下几点:1、一架细心调整的遥控上单翼教练机(飞机的调整我们在特地的板块里具体 说明)2、懂得各种操纵对飞机掌握的作用 3、飞机起飞 4、学会直线飞行与航线掌握名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5、学会转弯飞行与转弯掌握 6、地面参照物对航线的帮助 7、航线高度的掌握 8、降落过程掌握 9、降落其次:飞行练习的原就本教程里的“ 飞行技巧” 都是通过对有体会的模型玩家的观看和与他们交谈后的总结浓缩成为“ 飞行方法” ,旨在把各种飞行动作拆解成简洁的、程序化的指令,需
17、要大家认真的懂得与实践;初级飞行练习的原就:1、懂得各飞行动作的原理,再进行动作演练 2、主动掌握飞机,不要让飞机来掌握你“ 被动的去掌握” ,把精力投在如何 掌握飞机上 3、拆解了的动作分开练习,娴熟后,再程序化的组合练习 4、真正飞行前,最好应用飞行模拟器模拟飞行,削减事故发生,加速训练进 度 5、真实飞行的时候,需要有体会的模型玩家在场,如显现紧急情形(飞机失 控等大事),请将飞机掌握权交给他们;模型教练飞机结构具体讲解名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 飞机草图模型教练机的基本组成这一节我们来明白一下模型教
18、练机的基本组成;上单翼模型教练机主要由机翼、机身、起落架、尾翼及相应的转动舵面组成;各舵面又有副翼、襟翼、方向舵、升降舵之分,每种舵面各施其能,为飞机的 各种飞行动作供应相应的偏转力 请大家看下图示,以便更清晰的明白模型教练飞机各部分的结构及组成;下面介绍一下各个舵面为飞机供应什么样的偏转力,这种偏转力能让飞机飞出 什么动作;副翼:副翼的功能主要是产生气身轴向上的偏转力矩,让飞机绕机身纵轴滚转(相关 图示详见下节)襟翼:襟翼是作为飞机机翼上的一个升力帮助舵面而存在的,主要是通过偏转,为机 翼供应连续的升力补偿,因只显现在较高级的仿真模型飞机中,所以这里不做详 述,在飞行技巧中会略微提及襟翼的使
19、用方法;方向舵:名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 方向舵的主要功能是供应飞机纵轴的转向力矩,使飞机绕纵轴左右偏转,达到 转弯到目的;升降舵升降舵的主要功能是供应飞机横轴的转向力矩,是飞机绕横轴上下俯仰偏转,达到升降的目的;各舵面的结构与功用已经为大家介绍完毕,下面的几节,我们分别针对各舵面 的偏转力特点,详述其作用副翼在模型飞机中的作用副翼要实现飞机的纵轴滚转,就必需用到副翼通过副翼的偏转,飞机就可以在机身纵轴上滚转,滚转速度与副翼偏转角度成 正比;副翼的偏转对于飞机姿势的影响是这样的,副翼舵面偏转后,飞机以纵轴
20、为轴 心偏转,偏转方向和偏转力矩方向一样,在飞机偏转到肯定角度时,松开遥控器副 翼通道摇杆,飞机就会保持这种偏转角度连续飞行下去,如下列图:名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 假如需要让飞机重新复原水平状态,需要反方向偏转副翼舵面,让飞机回正与副翼偏转相关的飞行动作有:1、副翼转弯 2、横滚 3、筒滚 4、倒飞要做出这些动作,需要其他的动作复合起来才能完成,相应动作;升降舵在模型飞机中的作用升降舵要实现飞机的俯仰、爬升与下降,就必需用到升降舵通过升降舵的偏转,飞机就可以在机身横轴上转动,俯仰角度与升降舵偏转角 度成
21、正比;升降舵的偏转对于飞机姿势的影响是这样的,升降舵舵面偏转后,飞机绕横轴 转动,偏转方向和偏转力矩方向一样,飞机爬升时称之为抬头力矩,飞机俯冲时,称之为低头力矩,在飞机俯仰到肯定角度时,松开遥控器升降舵通道摇杆,飞机就 会保持这种偏转角度飞行,但是由于机翼的升力作用,在没有了抬头或低头力矩的 情形下,机翼的升力,会自动把飞机的姿势修正成为平飞状态,修正速度和飞机的 整体设计有关,这里不详述,如下列图:名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 假如需要让飞机快速复原水平状态,需要反方向偏转升降舵舵面,让飞机回正与升降舵偏
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