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無人機必學技巧

生活 更新时间:2024-12-27 10:22:43

四旋翼飛行器結構

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形式如圖所示,電機1和電機3逆時針旋轉的同時,電機2和電機4順時針旋轉,因此當飛行器平衡飛行時,陀螺效應和空氣動力扭矩效應均被抵消。

與傳統的直升機相比,四旋翼飛行器有下列優勢:各個旋翼對機身所施加的反扭矩與旋翼的旋轉方向相反,因此當電機1和電機3逆時針旋轉的同時,電機2和電機4順時針旋轉,可以平衡旋翼對機身的反扭矩。四旋翼飛行器在空間共有6個自由度(分别沿3個坐标軸作平移和旋轉動作),這6個自由度的控制都可以通過調節不同電機的轉速來實現。

其基本運動狀态分别是:

(1)垂直運動;(2)俯仰運動;

(3)滾轉運動;(4)偏航運動;

(5)前後運動;(6)側向運動;

在控制飛行器飛行時,有如下技術難點:

滾轉運動——與圖b的原理相同,在圖c中,改變電機2和電機4的轉速,保持電機1和電機3的轉速不變,則可使機身繞x軸旋轉(正向和反向),實現飛行器的滾轉運動。

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偏航運動——四旋翼飛行器偏航運動可以借助旋翼産生的反扭矩來實現。旋翼轉動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩,為了克服反扭矩影響,可使四個旋翼中的兩個正轉,兩個反轉,且對角線上的來年各個旋翼轉動方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉速有關,當四個電機轉速相同時,四個旋翼産生的反扭矩相互平衡,四旋翼飛行器不發生轉動;當四個電機轉速不完全相同時,不平衡的反扭矩會引起四旋翼飛行器轉動。在圖d中,當電機1和電機3的轉速上升,電機2和電機4的轉速下降時,旋翼1和旋翼3對機身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4對機身的反扭矩,機身便在富餘反扭矩的作用下繞z軸轉動,實現飛行器的偏航運動,轉向與電機1、電機3的轉向相反。

前後運動——要想實現飛行器在水平面内前後、左右的運動,必須在水平面内對飛行器施加一定的力。在圖e中,增加電機3轉速,使拉力增大,相應減小電機1轉速,使拉力減小,同時保持其它兩個電機轉速不變,反扭矩仍然要保持平衡。按圖b的理論,飛行器首先發生一定程度的傾斜,從而使旋翼拉力産生水平分量,因此可以實現飛行器的前飛運動。向後飛行與向前飛行正好相反。當然在圖b圖c中,飛行器在産生俯仰、翻滾運動的同時也會産生沿x、y軸的水平運動。

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側向運動——在圖f中,由于結構對稱,所以側向飛行的工作原理與前後運動完全一樣。

(來源:無人機基地)

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