多旋翼无人机培训指导_多旋翼无人机空气动力学理论课程_无人机空气动力的原理
多旋翼无人机的结构和原理
多旋翼无人机的结构和原理
翼型的升力：
升力的来龙去脉这是空气动力学中的知识，研究的内容十分广泛，本文只关注通识理论，阐述对翼型升力和旋翼升力的原理。
根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。
由于机翼一般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较平（翼型），流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快，而流过机翼下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，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。
［摘自升力是怎样产生的］。
所以对于通常所说的飞机，都是需要助跑，当飞机的速度达到一定大小时，飞机两翼所产生的升力才能抵消重力，从而实现飞行。
旋翼的升力飞机，直升机和旋翼机三种起飞原理是不同的。
飞机依靠助跑来提供速度以达到足够的升力，而直升机依靠旋翼的控制旋转在不进行助跑的条件下实现垂直升降，直升机的旋转是动力系统提供的，而旋翼旋转会产生向上的升力和空气给旋翼的反作用力矩，在设计中需要提供平衡旋翼反作用扭矩的方法，通常有单旋翼加尾桨式（尾桨通常是垂直安装）、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系统相连，由飞行过程中的前方气流吹动旋翼旋转产生升力（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。
而待设计的四旋翼飞行器实质上是属于直升机的范畴，需要由动力系统提供四个旋翼的旋转动力，同时旋翼旋转产生的扭矩需要进行抵消，因此本着结构简单控制方便，选择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。
多旋翼无人机的飞行原理PPT课件
多旋翼无人机操控原理——六种运动
要操控无人机，就要操控它的各种运动，如图1-10所示，无人机 的整个飞行轨迹都是靠操控它的这六种运动来实现的。
多旋翼无人机操控原理——运动控制
①垂直运动控制。 当同时增加或减小4个旋翼的升力时，无人机垂直上升或下降;当 四旋翼产生的升力总和等于机体的自重时,四旋翼无人机便保持平衡状 态。四个旋翼同时增加升力，无人机就开始垂直上升。
两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等， 方向相反。牛顿第三运动定律也称为作用力与反作用力定律。
在多旋翼无人机的操控中，要用到此定律，比如多旋翼无人机的 自旋操控就是通过控制正桨和反桨作用在无人机上的扭矩大小来实现 的。
主要知识点回顾——欠驱动系统
欠驱动系统就是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数 的一种非线性系统，多旋翼无人机就是典型的欠驱动系统，由于高度 非线性、参数摄动、多目标控制要求及控制量受限等原因，所以控制 难度较大。
主要知识点回顾——牛顿第二运动定律
物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比。 牛顿第二运动定律也称为加速度定律，它表明力的瞬时作用规律：力 和加速度同时产生，同时变化，同时消失。
所以，无人机的姿态和飞行速度的改变，需要在相应的方向上有 力的作用。
主要知识点回顾——牛顿第三运动定律
主要知识点回顾——全驱动系统
和欠驱动系统不同，全驱动系统的独立控制变量个数等于系统自 由度个数，具有操纵灵活、控制算法设计简单等特点，固定翼无人机 就是典型的全驱动系统。
飞行原理
主要知识回顾
多旋翼无人机飞行 原理
多旋翼无人机操控原理——飞行模式
四旋翼无人机的飞行模式有两种，左图为十字模式，右图为X字模 式。如前所述，多旋翼无人机根据旋翼桨距是否可控分为两类：旋翼 变距类和旋翼变速类，而电动多旋翼无人机基本都属于旋翼变速类， 下面就以旋翼变速类四旋翼无人机的十字模式为例，来对多旋翼无人 机操控原理进行介绍。
无人机技术基础 多旋翼无人机的操纵原理-教案.pptx
《无人机技术基础》
教案
一、多旋翼无人机的飞行原理
由伯努利定理可知，旋翼下方空气流速慢静压力大，旋翼上方空气流速快静压力小，由此压差而形成向上的作用力，即升力。
由升力公式可知，四个螺旋桨转速相同时，产生的升力也相同。
即对应四个旋翼的升力相等，F_1 = F_2= F_3= F_4。
当四个旋翼的升力和F大于重力的时候，无人机上升；升力小于重力时无人机下降，而两者相等时，无人机处于悬停状态。
通过调节多旋翼上各个电机的转速，可实现多旋翼无人机垂直升降，空中悬停，小速度前飞、后飞、侧飞、原地旋转等。
如沿着三个正交坐标轴的平移移动、和旋转运动，以及多通道组合下的自由移动。
二、多旋翼无人机的操纵原理
1.升降运动
四个旋翼电机转速同步增加或减小，就可以实现多旋翼无人机的垂直上升或垂直下降。
即升力大于重力时上升，小于重力时下降。
2.俯仰运动
指无人机能绕横轴（Y轴）转动。
当电机1加速，电机3减速，两者变化量相等时，可沿X负方向运动。
当电机1减速，电机3加速，两者变化量相等时，无人机可沿X正方向运动。
这时2、4号电机转速保持不变。
由于1、3号电机的变化量均相等，可知升力的总和并未发生变化。
即，在不改变升力合力的情况下，实现俯仰运动。
3.滚转运动
指无人机能绕纵轴（X轴）转动.当电机4减速，电机2加速，变化量相等时，无人机向左滚转。
当电机2减速，电机4加速，变化量相等时，无人机向右滚转。
同样，2、4号电机变化量相等，则升力的总和不变。
即，在不改变升
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空气动力学与飞行原理 第5章 多旋翼无人机基本飞行原理
壹 多旋翼无人机飞行性能
（四）避障性能
避障性能是指多旋翼无人机发现、识别并躲避障碍物的能力 。它是多旋翼无人机特有的飞行性能之一，也是其安全性能的重 要指标。目前只有部分多旋翼无人机具备该性能（如大疆精灵 4Pro、零度多比等）。该项性能的提出主要源于多旋翼无人机 多数情况飞行高度较低（100m以内），近地飞行时面临的地形 环境复杂，有房屋建筑、树木、室内、行人等。避障性能的主要 衡量指标为障碍物的大小、躲避障碍物的反应时间、反应距离与 躲避维度。
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壹 多旋翼无人机飞行性能
（一）飞行速度
多旋翼无人机的飞行速度性能与固定翼无人机不同，主要指最大 垂直上升速度、最大垂直下降速度和最大水平飞行速度。飞行速度对 竞速无人机、竞速航拍无人机有明显意义。但在普通消费级无人机中 ，该意义不大。目前最大垂直上升速度和下降速度均在5m/s以内。最 大水平飞行速度在28m/s以内。随着技术水平的提升，这些飞行速度 均会有所提升，同时对飞控系统、动力系统等提出更高要求
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贰 多旋翼无人机操纵及控制原理 （一）垂直运动 （六）侧向运动
（五）前后运动
（二）俯仰运动 （三）滚转运动
（四）偏航运动
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贰 多旋翼无人机操纵及控制原理
目前市场上普遍为无变距多旋翼无人机，其飞行原理与固定翼无人机和无人直升机原理不同，主要体 现在两个方面：
（1）通过调节每个旋翼的转速大小，从而调节升力大小，实现升力的大小和方向发生变化。没有自 动倾斜器，不能通过变距控制每片桨叶的攻角达到改变桨盘平面和升力的作用。
四旋翼无人机俯仰运动状态下的飞行原理示意图
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壹 多旋翼无人机飞行性能
（三）悬停性能与定位性能 多旋翼无人机的悬停性能定义与无人 直升机相同，具体见4.5节。悬停是旋翼无 人机特有的飞行性能之一，它与定位性能 一起作为衡量多旋翼飞行性能的一项指标。 一般现有无人机采用GPS定位技术、超声 波定位技术或基于双目视觉的定位技术。 悬停精度受定位技术发展的限制。抗干扰 性能一方面与定位技术相关，另一方面与 飞控算法也有一定关系。目前较好的消费 级多旋翼无人机水平定位精度为1.5m，垂 直定位精度为0.5m。
多旋翼无人机的原理
多旋翼无人机的原理
多旋翼无人机是一种通过多个旋翼来产生升力和控制飞行的飞行器。
其原理基于飞行器在空气中产生升力，并通过改变旋翼的转速和姿态来控制飞行方向。
多旋翼无人机通常由一个或多个旋翼组成，每个旋翼由一个电动马达驱动，通过螺旋桨产生向上的推力。
这些旋翼安装在飞行器的平衡板上，通过控制各个旋翼的转速和提升力分配来实现飞行。
在飞行过程中，通过调整各个旋翼的转速，可以使飞行器在空中悬停、上升或下降。
通过改变旋翼的倾斜角，可以实现向前、后、左、右等方向的飞行。
旋翼的倾斜角度可以通过改变飞行器的姿态来实现，通常通过控制机身前后倾斜、左右倾斜和偏航来控制。
多旋翼无人机还可以通过配备陀螺仪和加速度计等传感器来实现自稳定和姿态控制。
陀螺仪可以感知飞行器的姿态变化，通过自动调整旋翼的转速来保持平衡。
加速度计可以感知飞行器的速度和加速度变化，通过自动调整旋翼的转速来保持稳定飞行。
此外，多旋翼无人机还可以通过配备GPS导航系统来实现自
动导航和定位。
通过GPS系统，飞行器可以获取自身的位置
信息，并根据预设的航点来自动飞行。
总之，多旋翼无人机通过调整旋翼的转速和姿态来实现升力和
飞行控制。
搭配各种传感器和导航系统，可以实现自稳定、自动导航和定位等功能，广泛应用于航拍、物流、农业等领域。
空气动力学与飞行原理课件：旋翼空气动力学 、牛顿定律与无人机受力
例如无人机的定直平飞状态的飞行性能就可以利用牛顿第 一定律来分析。在定直平飞状态无人机所受的合外力为零。即升 力等于重力，推力等于阻力。此时无人机保持定直平飞状态。图 为无人机定直平飞所受外力示意图。
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空气动力学与飞行原理
牛顿定律与无人机受力
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壹 目录页
一、
牛顿定律
二、
无人机受力
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壹 牛顿定律
在考虑固定翼无人机的飞行稳定性特性时，需要将其当成 刚体，除了具有三个平动的自由度，还具有绕机体轴转动的三个 转动自由度。如果评价其飞行性能，则可以将无人机作为质点处 理，只有三个平动自由度，此时牛顿定律可以解释无人机的多数 飞行性能。
悬停时桨叶气动区域分布
前飞时刻桨叶气流区域分布
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贰 旋翼
（三）桨尖失速、桨尖涡和地面效应
地面效应 由于在后退区域，桨叶旋转速度和前飞速度相减，会导致后退区域的升力损失，会造成桨盘升力的不对 称，此时为了保持升力对称，弥补升力损失，需要给桨叶一个较大的变距操纵，此时翼尖速度较大且处于较 大攻角之下，则会出现翼尖失速情况。 当直升机悬停靠近地面时，将会产生明显的地效效应。地效效应会使直升机诱导阻力减小，同时能获得 比空中飞行更高升阻比的流体力学效应:当运动的直升机距地面(或水面)很近时，整个桨盘的上下压力差增大， 升力会陡然增加。
桨叶截面形状-翼型
对称和非对称翼型
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壹
翼型
对于翼型，其空气动力产生原理与固定翼翼型相同，由伯努利定理可以解释其升力产生原因。 升力计算公式也与固定翼翼型相同。即
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多旋翼无人机飞行原理
多旋翼无人机飞行原理
多旋翼无人机是一种利用多个旋翼进行升降和悬停的飞行器，它在军事、民用、科研等领域有着广泛的应用。
其飞行原理主要涉及到空气动力学、控制系统和飞行动力学等方面的知识。
下面将详细介绍多旋翼无人机的飞行原理。
首先，多旋翼无人机的飞行原理与传统飞机有所不同。
传统飞机通过翅膀产生
升力，而多旋翼无人机则是通过旋翼产生升力。
每个旋翼都由一根旋翼桨叶和一个马达组成，它们可以通过控制旋翼桨叶的转速和倾斜角来调节飞行器的升力和姿态。
多旋翼无人机通常有四个以上的旋翼，这样可以提高飞行器的稳定性和操控性。
其次，多旋翼无人机的飞行原理涉及到空气动力学。
旋翼在飞行中产生升力的
过程中，会受到空气的阻力和扭矩的影响。
为了保持飞行器的稳定性，需要对旋翼的转速和倾斜角进行精确控制。
此外，飞行器的机身设计、气动外形和布局也会对飞行性能产生重要影响。
再次，多旋翼无人机的飞行原理还涉及到飞行动力学。
飞行器在飞行过程中需
要保持平衡、稳定和灵活。
这就需要通过控制系统对飞行器进行精确的控制。
控制系统通常包括姿态稳定系统、导航系统、飞行控制系统等，它们可以通过传感器获取飞行器的状态信息，并通过电子控制器对旋翼进行精确控制。
综上所述，多旋翼无人机的飞行原理涉及到空气动力学、控制系统和飞行动力
学等多个方面的知识。
通过对这些知识的深入理解和应用，可以设计出性能优良、稳定可靠的多旋翼无人机。
未来随着科技的不断发展，多旋翼无人机的飞行原理也将得到进一步完善和提升，为人类带来更多的便利和帮助。
多旋翼无人机原理
多旋翼无人机原理
多旋翼无人机是一种由多个旋翼组成的飞行器，它通过改变每个旋翼的旋转速度和方向，来实现飞行控制。
多旋翼无人机的旋翼通常由电动机和螺旋桨组成，通过电机驱动螺旋桨旋转产生升力。
通常，多旋翼无人机的旋翼数量为四或六个，不同数量的旋翼会对其飞行性能和稳定性产生影响。
多旋翼无人机的飞行原理基于空气动力学和动力学原理。
当旋翼旋转产生升力时，无人机可以在空中悬停、上升、下降、向前、向后、向左、向右等方向飞行。
通过调整旋翼的旋转速度和方向，无人机可以实现各种复杂飞行动作，如盘旋、飞行路径的变换、悬停等。
多旋翼无人机的飞行控制通常使用惯性测量单元（IMU）和飞行控制系统。
IMU可以通过加速度计和陀螺仪等传感器来测量无人机的姿态、加速度和旋转速度等参数，将这些参数传输给飞行控制系统进行实时分析和处理。
根据预设的飞行控制指令，飞行控制系统可以调整每个旋翼的旋转速度和方向，以实现精确的姿态和飞行控制。
除了飞行控制系统，多旋翼无人机还配备了其他关键组件，如电池、电调和遥控器。
电池为无人机提供能量，电调可以控制电机的转速和方向，而遥控器则用于远程操控无人机的飞行。
总之，多旋翼无人机的飞行原理是通过调整每个旋翼的旋转速度和方向，来实现飞行控制。
飞行控制系统根据传感器测量参数和预设指令，对无人机进行精确的姿态和飞行调整。
这些动
作的实施需要依赖其他关键组件的配合，如电池、电调和遥控器。
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多旋翼无人机培训指导_多旋翼无人机空气动力学理论课程_无人机空气动力的原理
关键词速读：无人机空气动力学、无人机理论课程、无人机考证理论、
无人机培训考证、多旋翼无人机
根据《民用无人机驾驶员管理规定》，起飞全重 7 千克以下的无人机视距内飞行时无须持证，超出该范畴的，比如农机植保、测绘航测等行业，则在飞行资质管理范围内，必须通过民用无人机驾驶员培训学习来考取民用无人机驾照（电子执照），方可持证合法飞行。
本文为理论培训课程中的多旋翼无人机空气动力学理论部分。
力学基础：
牛顿第一定律：孤立质点保持静止或匀速直线运动；
牛顿第二定律：物体因受力作用而产生加速度；
牛顿第三定律：相互作用的两个质点之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反。
空气流动的描述：
空气动力是空气相对于飞机运动时产生的，要学习和研究飞机的升力和阻力，首先要研究空气流动的基本规律。
流体模型化：
理想流体，不考虑流体粘性的影响。
不可压流体，不考虑流体密度的变化，Ma<0.4。
绝热流体，不考虑流体温度的变化，Ma<0.4。
飞机相对气流方向与飞行速度方向相反
风洞实验：
迎角：
迎角就是相对气流方向与翼弦之间的夹角
相对气流：
相对气流方向就是飞机速度方向的反方向相对气流方向就是判断迎角大小的依据。
平飞中，可以通过机头高低判断迎角大小。
而其他飞行状态中，则不可以采用这种判断方式。
水平飞行、上升、下降时的迎角。
流线和流线谱：
空气流动的形式一般用流线、流管、流线谱来描述。
流线：流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的速度与曲线在该点的切线重合。
对于定常流，流线是流体微团流动的路线。
流管：
由许多流线所围成的管状曲面。
连续性定理
流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的流体质量相等。
质量守恒定律是连续性定理的基础。
伯努利定理：
同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保持不变。
能量守恒定律是伯努力定理的基础。
空气能量主要有四种：动能、压力能、热能、重力势能。
低速流动，热能可忽略不计；空气密度小，重力势能可忽略不计。
因此，沿流管任意截面能量守恒，即为：动能+压力能=常值。
公式表述为：
2
1
2
v P P ρ+=
上式中第一项称为动压，第二项称为静压，第三项称为总压。
—动压，单位体积空气所具有的动能。
这是一种附加的压力，是空气在流动中受阻，流速降低时产生的压力。
—静压，单位体积空气在静止时所受到的法向力。
—总压（全压），它是动压和静压之和。
总压可以理解为气流速度减小到零之点的静压。
同一流管：
截面积大，流速小，压力大。
截面积小，流速大，压力小。
同一流线：
总压保持不变，动压越大，静压越小。
流速为零的静压，即为总压。
升力产生的原理：
上下表面出现的压力差，在垂直于（远前方）相对气流方向的分量，就是升力。
机翼升力的着力点，称为压力中心(Center of Pressure)
驻点和最低压力的点：
A点，称为驻点，是正压最大的点，位于机翼前缘附近，该处气流流速为零。
B点，称为最低压力点，是机翼上表面负压最大的点。
厦门市润航无人机有限公司承接无人机行业应用的开发、定制，承接无人机飞行培训、飞行服务外包、售后维修，代办无人机保险及飞行计划申请等涉飞服务，是厦门市首家取得民航（AOPA）授权的无人机驾照（无人机电子执照、驾驶员合格证）训练单位，是目前厦门地区唯一取得无人机固定运营空域的企业。
依托以上资源，公司可承接多旋翼视距内、多旋翼视距外以及农业植保多旋翼无人机驾照（驾驶员合格证）培训，经与有资质的警用无人机驾驶航空器培训机构合作并可以承接警用无人机驾驶员合格证培训。
润航无人机同时还推出考证后的行业延伸班，植保、航拍、电力、水利、警用、消防等行业应用高级培训。