無人機飛行原理

無人機結構設計

機身結構

機體軀幹及機翼等機體結構件。

動力系統

電調：

全名為電子調速器，把動力電池提供的直流電轉換為可直接驅動電機的三項交流電。電調接收飛控指令後，控制電機轉速，使無人機的傾角改變。

電機：

目前主流電機為無刷電機，電機的作用就是通過轉動，帶動螺旋槳的轉動，提供升力。

螺旋槳：

螺旋槳固定在電機軸上，隨電機的轉動而轉動，為無人機帶來升力。

動力電池：

航拍無人機目前多使用鋰聚合物為動力，把數片電芯串並聯在一起，為飛行提供動力。

飛行控制系統

GPS：

用於獲取無人機的經緯度訊息，確定位置。

氣壓計：

用於測量當前大氣壓，獲取無人機的高度訊息。

IMU(加速度計.陀螺儀)：

測量無人機在三維空間中的角速度和加速度，並以此計算出物體的姿態。

指南針：

用於分辨飛機在世界坐標系中的東南西北朝向。

影像及圖傳

雲台：

(裝設於飛行器之上，航拍系統中最重要的部件)、空拍攝影設備，影像傳輸系統。

遙控器(Remote Controller)及接收器：

讓航拍玩家透過遠程控制技術來操控無人機的飛行動作並由接收器接收遙控器發出的遙控指令訊號，目前主流無線信號是2.4GHz信號。

飛行原理

多旋翼無人機也是由電機馬達的旋轉，使螺旋槳產生升力而起飛。當螺旋槳的升力總和等於飛機總重量時，飛機的升力與重力相平衡，飛機就能夠懸停空中。依據牛頓第三定律(作用力與反作用力)，旋翼在旋轉的同時，也會同時向電機馬達施加一個反作用力，以抵消這種反作用力，保持無人機機身的穩定。

如圖1所示，螺旋槳P1、P3的旋轉方向為順時針，螺旋槳P2、P4的旋轉方向為逆時針。飛行時，P1、P3所產生的逆時針反作用力和P2、P4產生的順時針反作用力互相抵消，機身就能夠達到平穩飛行。

當要飛機原地旋轉時，我們就可以利用這種反作用力，P1、P3兩個順時針旋轉的電機轉速增加，P2、P4號兩個逆時針旋轉的電機轉速降低，因逆時針反作用力影響，機身產生逆時針方向的旋轉。

垂直升降

如圖2所示，當無人機需要升高高度時，四面螺旋槳同時加速旋轉，升力加大，機身就會上升。反之，當無人機需要降低高度時，四面螺旋槳會同時降低轉速，機身就會下降。

水平移動-前進

如圖3所示，當無人機需要往前進時，P3、P4電機螺旋槳會提高轉速，同時P1、P2電機馬達螺旋槳降低轉速，因機身後部的升力大於機身前部，飛機的姿態會向前傾斜飛行。反之則向後傾斜飛行。

傾斜側向飛行

如圖4及圖5所示，當P2、P3提高轉速，P1、P4降低轉速時，飛機向左傾斜，進而向左飛行。反之則向右飛行。

四軸飛行器的飛行原理及解構

無人機飛行控制系統的功能有哪些？

飛行控制系統是無人機的關鍵核心系統之一。它在部分情況下，按具體功能又可劃分為導航子系統和飛控子系統兩部分。

導航子系統：

向無人機提供相對於所選定的參考座標系的位置、速度、飛行姿態，引導無人機沿指定航線安全、準時、準確地飛行。完善的無人機導航子系統具有以下功能：

（1）獲得必要的導航要素，包括高度、速度、姿態、航向；

（2）給出滿足精度要求的定位資訊，包括經度、緯度；

（3）引導飛機按規定計劃飛行；

（4）接收預定任務航線計劃的裝定，並對任務航線的執行進行動態管理；

（5）接收控制站的導航模式控制指令並執行，具有指令導航模式與預定航線飛航模式相互切換的功能；

（6）具有接收並融合無人機其他裝置的輔助導航定位資訊的能力；

（7）配合其他系統完成各種任務

飛控子系統：無人機完成起飛、空中飛行、執行任務、返廠回收等整個飛行過程的核心繫統，對無人機實現全權控制與管理，因此飛控子系統之於無人機相當於駕駛員之於有人機，是無人機執行任務的關鍵。

飛控子系統主要具有如下功能：

（1）無人機姿態穩定與控制；

（2）與導航子系統協調完成航跡控制；

（3）無人機起飛（發射）與著陸（回收）控制；

（4）無人機飛行管理；

（5）無人機任務裝置管理與控制；

（6）應急控制；

（7）資訊收集與傳遞。

以上所列的功能中第1、4和6項是所有無人機飛行控制系統所必須具備的功能，而其他項則不是每一種飛行控制系統都具備的，也不是每一種無人機都需要的，根據具體無人機的種類和型號可進行選擇和組合。