无人机结构及系统
无人机结构与系统-第一章 无人机结构与飞行原理
无人机结构与系统-第一章无人机结构与飞行原理第一章无人机结构与飞行原理无人机是一种没有人员搭乘的飞行器，它由多个组件和系统构成。
本章将详细介绍无人机的结构和飞行原理。
1. 无人机结构无人机的结构可以分为以下几个主要部分：- 机身：无人机的机身是整个飞行器的主体部分，它承载其他组件和系统，并提供稳定性和结构强度。
机身通常由轻质材料如碳纤维复合材料构成，以减轻重量并提高飞行性能。
- 机翼：无人机的机翼负责提供升力，使飞行器能够在空中飞行。
机翼的形状和设计会影响无人机的飞行性能和稳定性。
- 尾翼：尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，用于控制无人机的姿态和方向。
水平尾翼控制俯仰运动，垂直尾翼控制偏航运动。
- 起落架：起落架用于无人机的起降过程，提供地面支撑和保护其他部件。
起落架通常由轮子和避震系统组成。
- 传感器和负载：无人机通常配备各种传感器和负载，如相机、雷达、红外线传感器等。
这些传感器和负载用于收集数据和执行特定任务，如航拍、监测和侦察。
2. 无人机飞行原理无人机的飞行原理与有人飞机类似，都是基于气动力学原理。
无人机的飞行主要依靠以下几个力：- 升力：升力是垂直向上的力，由机翼产生。
当无人机在空中飞行时，机翼产生的升力抵消了重力，使无人机能够保持在空中。
- 阻力：阻力是与飞行方向相反的力，由空气对无人机的阻碍产生。
阻力会减少无人机的速度，并消耗能量。
- 推力：推力是沿着飞行方向的力，由发动机或电动机产生。
推力推动无人机向前飞行。
- 重力：重力是向下的力，由地球的引力产生。
重力作用下，无人机需要产生足够的升力才能保持在空中。
无人机的飞行控制主要通过调整姿态和推力来实现。
姿态调整通过控制尾翼的运动来改变无人机的姿态，从而实现俯仰和偏航运动。
推力调整通过调整发动机或电动机的输出来改变无人机的速度。
总结：本章详细介绍了无人机的结构和飞行原理。
无人机的结构包括机身、机翼、尾翼、起落架和传感器等组件。
无人机的飞行原理主要依靠升力、阻力、推力和重力等力的作用。
无人机概论(第2版)课件：无人机系统组成
无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 (3)碳纤维机架
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 (3)碳纤维机架
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 机架的主要作用 （1）提供安装接口。 （2）提供整体的稳定和坚固的平台。 （3）起落架等缓冲设备。 （4）保证足够低的重量。 （5）提供相应的保护装置。
2.如果按机翼弦平面有无上反角来分,可分为上反翼、无上反翼与下反翼三种类型。
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
1.组成 多旋翼无人机组成一般包括机架起落架、电机和电调、电池、螺旋桨、 飞控系统、遥控装置、GPS模块、任务设备和数据链路。 2. 机架 机架按材质一般可以分为以下几种类型： (1)塑胶机架 主要特点是具有一定的刚度、强度和可弯曲度。 (2)玻璃纤维机架 主要特点是强度比较高，重量轻。 (3)碳纤维机架 其特点是价格要贵一些，但重量要轻一些。
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无人机系统组成 多旋翼无人机布局
多旋翼按形状分为：十型，X型，H型，Y型，上下布局等等。 1.十字型布局 特点：十型多旋翼是最早出现的一种气动布局，只需改变少量电机转速 就可实现。 2.X型布局 特点：X型多旋翼是目前最常见的，相比于十型多旋翼，前后左右动作时 加减速的电机较多，控制比较迅速和有力。 3.H型布局 特点：其特点在于比较易于设计成水平折叠结构，看起来比X型厚重，又 拥有与X型相当的特点，结构简单，方便控制。
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无人机系统组成 燃气涡轮发动机
2.涡轮喷气发动机 “涡喷”发动机是利用核心机出口燃气的可用能量，在发动机尾喷管中转变 成燃气的动能，以很高速度从喷口排出而产生推动力的一种涡轮发动机。 涡喷发动机转速高、推力大、直径小，主要适用于超音速飞行，缺点是耗油 率大，特别是低转速时更大，故经济性差。此外，由于排气速度大，噪声也 大。
无人机结构与系统组成 PPT
飞控
接收机
螺旋桨
• 电调输入端的红线、黑线需并联接到电池的正负极上，其输出端的3根黑线连接到电动机；其BEC 信号输出线，用于输出5V电压给飞控供电和接收飞控的控制信号；遥控接收机连接在飞控上，输 出遥控信号，并同时从飞控上得到5V供电。
1.2 无人机动力系统
1.2.1 电动动力系统
➢ 电动机
直流电动机是目前无人机使用最多、应用最广的动力装置。
➢ 不能通过KV比较电机的好坏，不能说KV380的比KV600的好。
1.2 无人机动力系统
1.2.1 电动动力系统
➢ 电池
作用：为电动机的运转提供电 能。
镍氢电池
镍铬电池
锂聚合物电池
重量重、能量密度低，渐被淘汰
能量高、小型化、轻量化，主流
1.2 无人机动力系统
1.2.1 电动动力系统
➢ 电池
电池三要素：正极、负极、电解质
需要注意的，此尺寸是指定子的，不是指电机外型尺寸，电机壳的厚度、散热糟形、底座高度等都 影响电机外型尺寸，所以用定子尺寸做功率的判断比用外型尺寸要标准和靠谱。
休息10分钟， 大家把每日健康数据填报一下。 10：05继续。
1.2 无人机动力系统
1.2.1 电动动力系统
➢ 电动机 无刷电机的性能指标之二：
➢ 机翼 ➢ 机身 ➢ 尾翼 ➢ 起落装置 ➢ 动力装置
1.1 无人机的基本结构 1.1.2 多旋翼无人机的基本结构
1.1 无人机的基本结构
1.1.3 无人直升机的基本结构
➢ 机身 ➢ 主旋翼 ➢ 尾桨 ➢ 操纵系统 ➢ 传动系统 ➢ 电动机或发动机 ➢ 起落架
1.2 无人机动力系统
无人机动力系统
相同点：2212、2205、2213 1000KV、2300KV、920KV
无人机课程教案-无人机结构组成与飞行原理
01 无人机结构 02 无人机飞行原理
无人机结构
控制系统 （控制器/陀螺仪/加速 度计/气压计/GPS）
遥控系统 （遥控器/接收器）
旋翼无人机由飞行器机架、飞行
机架
控制系统、动力系统、遥控器、
遥控系统和云台相机等6大构成
部分
动力系统 （螺旋桨/电机/电调）
云台相机
无人机结构
无人机飞行原理
俯仰运动，即前后控制
如图电机3、4的转速上升，电机1、2的转速下 降。由于飞机后部的升力大于飞机前部，飞机 的姿态会向前倾斜。倾斜时的侧面平视如图， 这时螺旋桨产生的升力除了在竖直方向上抵消 飞机重力外，还在水平方向上有一个分力，这 个分力就让飞机有了水平方向上的加速度，飞 机也因而能向前飞行。从而实现飞行器的俯仰 运动。
无人机飞行原理
左右控制
当M2、M3电机加速，M1、M4电机减速时， 飞机向右倾斜，从而向右飞行。 同理可得：当M1、M4电机加速，M2、M3电 机减速时，飞机向左倾斜，从而向左飞行；
无人机飞行原理
偏航运动，即旋转控制
当无人机各个电机转速相同，飞机的反扭矩被 抵消，不会发生转动。 但是当要飞机原地旋转时，我们就可以利用这 种反扭矩，M2、M4两个顺时针旋转的电机转 速增加，M1、M3号两个逆时针旋转的电机转 速降低，由于反扭矩影响，飞机就会产生逆时 针方向的旋转。。
无人机结构
飞行控制系统一般主要由主控单元、IMU（惯性测量单元）、GPS指南针模块、LED指示灯模块等部件组成
主控单元
飞行控制系统的核心，通过它将 IMU、GPS指南针、舵机和遥控接 收机等设备接入飞行控制系统从而 实现飞行器自主飞行功能。
惯性测量单元（IMU）
无人机概述及系统组成PPT课件
优质
52
优质
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控制站---显示系统
地面控制站内的飞行控制席 位、任务设备控制席位、数据链 管理席位都设有相应分系统的显 示装置，因此需综合规划，确定 所显示的内容、方式、范围。
A、飞行参数综合显示
飞行与导航信息、数据链状
态信息、设备状态信息、指
令信息
B、告警视觉：灯光、颜色、文
字；听觉：语音、音调。
优质
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无人飞艇平台及系留气球
优质
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各类变模态平台
优质
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航空器---机翼结构名称
优质
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航空器---机身结构名称
优质
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航空器---起落装置
优质
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动力装置---分类
无人机的发动机以及保证发动机正常工作所必需的系 统和附件的总称。
无人机使用的动力装置主要有活塞式发动机、涡喷发 动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机、冲压发动 机、火箭发动机、电动机等。目前主流的民用无人机所采 用的动力系统通常为活塞式发动机和电动机两种。
三类不同功能控制站模块： 指挥处理中心：制定任务、完成载荷数据的处理和应
用，一般都是通过无人机控制站等间接地实现对无人机的 控制和数据接收；
无人机控制站：飞行操纵、任务载荷控制、数据链路 控制和通信指挥。
载荷控制站：载荷控制站与无人机控制站的功能类似， 但载荷控制站只能控制无人机的机载任务设备，不能进行 无人机的飞行控制。
无人机概述及系统组成
无人机培训课程一
1
优质
2
无人机的定义
无人驾驶航空器（UA： Unmanned Aircraft）， 是一架由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行） 的航空器，也称遥控驾驶航空器（RPA：Remotely Piloted Aircraft），以下简称无人机。
无人机的结构、飞行原理、系统组成、组装与调试
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认识无人机的基本构成第二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第七章无人机的调试第一章初步认识无人机的基本构成无人机最早出现于第二次世界大战时，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Lock Sir便为大家讲解无人机的运作结构及飞行原理。
一般来说，无人机有飞行器机架、飞行控制系统、推进系统、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。
机架一般采用轻物料制造为主，以减轻无人机的负载量（Payload）。
2. 飞行控制系统飞行控制系统（Flight Control System）简称飞控，一般会内置控制器、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定机体，再配合GPS 及气压计数据，便可把无人机锁定在指定的位置及高度。
3. 推进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。
系统内设有电调控制器（Electronic Speed Control），用于调节马达的转速。
4. 遥控器这是指Remote Controller或Ground Station，让航拍玩家透过远程控制技术来操控无人机的飞行动作。
5. 遥控信号接收器主要作用是让飞行器接收由遥控器发出的遥控指令信号。
4轴无人机起码要有4条频道来传送信号，以便分别控制前后左右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GoPro Hero 4运动相机或Canon EOS 5D系列单眼相机，惟近年亦有厂商提倡采用M4 /3无反单眼（如：Panasonic LUMIX GH4）作航拍用途。
无人机结构与系统课件：组合导航系统
利用多种导航卫星信号有利于误差补偿提高导航定位的精 度和可靠性。
► 系统误差——轨道系统误差、卫星钟差、多路径误 差…；
► 随机误差——信号随机误差、轨道随机误差、钟差随 机误差…;
► 有色噪声——太阳光压、随时间变化的钟差…; ► 异常误差——周跳、变轨误差…。
➢ 此外，因为没有GLONASS卫星的精确轨道源数据， 故无法测定精度。与GPS相比这是GLONASS的个一 主要缺陷。
3）GALILEO存在的主要问题
➢ “伽利略计划”是由欧盟委员会和欧洲空间局共同发起并 组织实施的欧洲民用卫星导航计划，它受多个国家政策和 利益的制约，政策具有摇摆性。
➢ 由于欧盟受美国的影响极大，“伽利略计划”本身的独立 性值得怀疑；
的容错功能。 ➢ 提高导航系统的抗干扰能力，提高完好性。
（4）多传感器组合导航系统
多传感器组合导航系统是指传感器数目多于两个的组合导 航系统，GPS／INS／Loran-C、GPS／Glonass／INS、 GPS／JTIDS／INS等都是实用的例子。在不少应用场合 传感器数目可能大于等于4个，例如GPS／INS／ DNS/Loran-C和GPS／INS/JTIDS/TAN／SAR等。 优点： • 实时性好、容错性强和精度高。 • 未来发展趋势。
组合导航系统
全球卫星导航定位系统（GPS、 GLONASS、GALILEO、BD）
惯性导航（包括惯性导航INS、航位推
现
算导航DR）
有
导 航
天文导航系统（CNS）
系
统
重磁导航（重力导航、磁力导航）
匹配导航（地形匹配导航、影像匹配导 航）
1.卫星导航存在的问题
1）美国GPS可能存在问题
无人机结构与系统课件：动力系统概述
平面齿轮传动
齿轮齿条 内啮合
斜齿圆柱齿轮传动 外啮合
齿
齿轮齿条
轮 传
人字齿齿轮运动
动
直齿
传递相交运动 斜齿
曲线齿
空间齿轮传动
交错轴斜齿轮传动
传递交错轴运动 蜗杆涡轮
准双曲面齿轮
3.1.3 发动机的种类 1.按能量来源分类
动力系统概述
图 3-3 无人机发动机类型
2.按推进动力产生原理分类
1）直接反作用力发动机 是利用向后喷射高速气流而产生向前的反作用力 来推进无人机。直接反作用力发动机又叫喷气式 发动机，这类发动机包括涡轮喷气式发动机。
2）间接反作用力发动机 由发动机带动飞机的螺旋桨旋转对空气作功，使空 气加速向后(向下)流动时，空气对螺旋桨产生反作用 力来推进无人机。这类发动机有活塞式发动机、涡 轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和涡轮螺旋桨风扇 发动机等。
3.1.3 发动机的种类
3.1.4 发动机的功能和要求
动力系统概述
发动机的基本功用是为无人机提供动力，以确保重于空气的无人机 能够稳定、可控、可持续地在空中飞行。评定发动机品质的主要指 标有性能参数、可靠性、耐久性等。其基本要求归结如下：
1-后盖，2-接线端子，3-电刷端盖，4-电刷，5-换向器， 6-杯形绕组（转子），7-转轴，8-垫圈，9-滑动轴承， 10-外壳，11-磁铁（定子），12-法兰，13-定位环
3.1.2 燃油类发动机动力系统组成
1.燃油发动机系统 2.燃油系统 3.滑油系统 4.传动系统
动力系统概述
内啮合
直齿圆柱齿轮传动 外啮合
1.功率重量比大
2.耗能小
3.体积小 4.工作安全可靠、寿命长
5.维修方便
无人机组成结构
无人机的系统结构和组成无人机系统结构主要包括五个部分，分别是：飞机平台系统、飞行控制与管理分系统、任务设备分系统、通讯与数据链系统、地面控制站及保障系统。
1. 飞机平台系统：是无人机飞行的主体平台，主要提供飞行能力和装载功能。
由机体结构、动力装置、电气设备等组成。
2. 飞行控制与管理分系统：是对无人机实现控制与管理，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返场着陆等整个飞行过程的核心系统。
3. 任务设备分系统：根据使用用途进行安装，无人机可装载的任务载荷包括：倾斜摄影相机、光电吊舱、根据任务需要进行换装，通过地面控制站实现任务设备信息的实时监视、记录，完成侦察、通信情报分析与分发。
4. 通讯与数据链系统：通讯与数据链分系统包括：地面数据链路与机载数据链，地面数据链路主要完成地面控制站至无人机的遥控指令的发送和接收，机载数据链主要完成无人机至地面站的遥测和载荷数据，用于传送无人机的姿态、位置、机载设备的工作状态、当前遥控指令和实时图像等。
5. 地面控制站及保障系统：主要完成对无人机的遥控、遥测、跟踪定位和任务设备信息传输，实现对无人机和机载任务设备的远距离控制。
无人机主要由机身、动力系统、飞控系统、通信系统、导航系统、任务系统组成。
1.机身：是无人机的主要部分，相当于人体的骨骼，为无人机提供支撑和搭载设备。
2.动力系统：主要提供飞行动力，包括电机、电源、电池等设备。
3.飞控系统：是无人机的核心系统之一，通过GPS、北斗导航系统对无人机进行定位和导航，实现无人机的自主飞行。
4.通信系统：主要完成地面控制站与无人机之间的遥控指令和数据传输，通过无线电、数传电台等设备进行通信。
5.导航系统：主要完成无人机的路径规划和导航，通过惯性导航、卫星导航等方式实现。
6.任务系统：根据使用用途进行安装，主要包括任务设备、传感器等。
除了以上几个系统，无人机还包括地面控制站、保障系统等，地面控制站主要完成对无人机的遥控、遥测、跟踪定位和任务设备信息传输，保障系统则主要负责对无人机进行维护和保障。
无人机结构及原理
无人机结构及原理无人机，又称为无人驾驶飞行器，是一种可以在无人操控的情况下自主飞行的飞行器。
它的结构和原理是无人机技术的核心，对于了解无人机的工作原理和设计制造至关重要。
一、无人机的结构。
无人机的结构通常包括机身、机翼、动力系统、控制系统和载荷系统等几个主要部分。
1. 机身。
无人机的机身是整个飞行器的主体，承载着其他各个部件。
机身的材料通常选择轻质高强度的材料，如碳纤维、玻璃钢等，以保证飞行器的轻量化和强度。
2. 机翼。
机翼是无人机的承载部件，起到支撑和平衡的作用。
通常采用对称翼型或者半对称翼型，以提高飞行器的升力和稳定性。
3. 动力系统。
无人机的动力系统通常由电动机、螺旋桨、电池等组成，也有部分无人机采用内燃机或者喷气发动机。
动力系统是无人机的动力来源，直接影响着飞行器的飞行性能。
4. 控制系统。
无人机的控制系统包括飞行控制系统和导航控制系统。
飞行控制系统通过遥控器或者自主飞行控制系统来控制飞行器的姿态和飞行方向；导航控制系统则负责飞行器的导航和定位。
5. 载荷系统。
载荷系统是无人机的附加设备，包括相机、传感器、通信设备等。
这些设备可以用于航拍、侦察、测绘等任务。
二、无人机的原理。
无人机的飞行原理主要是基于空气动力学和飞行动力学。
1. 空气动力学。
无人机的飞行受到空气动力学原理的影响，包括升力、阻力、推力等。
通过机翼的设计和控制，可以产生足够的升力来支撑飞行器的重量，并通过推力系统来推动飞行器前进。
2. 飞行动力学。
飞行动力学是研究飞行器在空气中运动规律的学科。
无人机的飞行动力学原理包括姿态稳定、飞行控制、导航定位等方面，通过飞行控制系统和导航控制系统来实现飞行器的稳定飞行和精确操控。
综上所述，无人机的结构和原理是相互关联的，结构的设计直接影响着飞行器的飞行性能，而飞行原理则决定了飞行器的飞行方式和控制方式。
只有深入理解无人机的结构和原理，才能更好地设计制造出性能优越、稳定可靠的无人机产品。
1 无人机结构与系统组成
电池类型 锂聚合物电池
镍氢电池
标称电压 3.7V 1.2V
充电后电压 4.2V 1.5V
放电后保护电压 3.6V 1.1V
保存电压 3.8V 1.5V
1.2 无人机动力系统
1.2.1 电动动力系统
➢ 电池 电池的性能指标之二: 电池电压
电池电压（V）
4.3
4.1
3.9
3.7
3.5
3.3
3.1
2.9
➢ 电动机
直流电动机是目前无人机使用最多、应用最广的动力装置。
直流电动机
有刷直流电机 （效率低、无人机领域淘汰）
无刷直流电机
外转子无刷电机 内转子无刷电机
有刷直流电动机
无刷直流电动机
1.2 无人机动力系统
1.2.1 电动动力系统
➢ 电动机
外转子无刷电机
内转子无刷电机
1.2 无人机动力系统
1.2.1 电动动力系统
2、KV：每伏特（V）能达到的每分钟转速，转速/V。
输入电压增加1伏特(V)，无刷电机空转转速（转/分钟）增加的 转速值。
➢ 空转转速的计算： KV值是指电机空转没有带螺旋桨等负荷下的转速与电压的关系，如 KV是650，在11.1V电压下空转转速是 11.1×650 = 7215转/分钟， KV值是900，同样电压下的空转转速是9990转/分钟。
电动机与螺旋桨的配型原则：高KV电动机配小桨，低KV电动机配大桨。
1.2 无人机动力系统 1.2.1 电动动力系统
➢ 电子调速器 动力电机的调速系统称为电调，全称为电子调速器，英文Electronic Speed
Controller,简称ESC。
针对动力电机不同，分为有刷电调和无刷电调。
无人机结构与系统教学大纲
无人机结构与系统教学大纲一、课程简介本课程是无人机工程专业的基础课程之一，旨在全面介绍无人机的结构与系统原理，培养学生的无人机设计与应用能力。
二、教学目标1.理解无人机的基本构成与组成部件，掌握各组成部件的功能与原理。
2.掌握无人机的结构设计方法与流程，能够进行无人机的组装与调试。
3.熟悉无人机的飞行控制系统，能够进行无人机的飞行控制与路径规划。
4.了解无人机的通信系统与导航系统，能够实现无人机的远程控制与定位。
三、教学内容及教学安排1.无人机结构与组成部件1.1无人机的基本构成和发展历程1.2无人机的各组成部件功能与原理1.3无人机的传感器与数据采集系统1.4无人机的动力系统与能源管理1.5无人机的机身与机翼设计2.无人机的结构设计与流程2.1无人机结构设计的基本原则与方法2.2无人机结构设计流程与步骤2.3无人机的材料选择与优化设计2.4无人机的组装与调试技术3.无人机飞行控制系统3.1无人机飞行控制系统的基本原理与结构3.2无人机的姿态稳定与控制3.3无人机的导航与定位3.4无人机的路径规划与飞行控制算法4.无人机通信系统与导航系统4.1无人机的遥控系统与数据链路4.2无人机的导航系统与惯性导航原理5.4无人机的遥感与图像处理应用四、教学方法1.理论授课：通过讲授无人机结构和系统的基本概念、原理和方法。
2.实验教学：通过搭建无人机模型、实际组装与调试无人机等实验，培养学生的实践操作能力和动手能力。
3.课堂互动：通过问题探讨、案例分析等形式，激发学生的思维能力和解决问题的能力。
五、考核方式1.平时成绩：包括课堂参与、实验操作、作业完成等。
2.期中考试：对课程的理论知识进行考核。
3.期末考试：对课程的理论知识和实验操作进行综合考核。
六、参考教材1.《无人机设计与开发实战指南》张三机械工业出版社，2024年。
2.《无人机飞行控制系统原理与应用》李四电子工业出版社，2024年。
七、教学团队和资源保障本课程由无人机工程专业的教师团队承担，拥有丰富的教学与实践经验。
无人机的基本结构
无人机，按飞行平台构型的不同可分为固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机、伞翼 无人机、扑翼无人机和无人飞艇等.
动力系统，提供无人机飞行所需动力。 控制站，监测和控制无人机。 飞行控制系统，保证无人机姿态稳定和控制。 通信导航系统，保证遥控指令准确传输，保证信息反馈的可靠性、精确性、实时性及有效 性。 任务载荷系统，实现无人机飞行要完成的特定任务。 发射回收系统，保证无人机顺利升空以及安全着陆。
固定式
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可收放式
二、无人机的基本结构
1.固定翼无人机的基本结构
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5.动力装置 ♦功能：产生拉力（螺旋桨式）或推力（喷气式）使无人机产生相对空气的运动。 ♦组成 在下节中详述
二、无人机的基本结构
2.无人直升机的基本结构
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无人直升机是由旋翼提供升力和推进力进行飞行。 一般由主旋翼、机身、尾桨、起落装置、操纵系统、传动系统、电动机或发动机组成。
பைடு நூலகம்
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1.机翼（Wings） ♦功能：产生无人机飞行所需要的升力。 ♦组成 翼梁：承受弯矩（缘条）和剪力（腹板） 纵墙：与蒙皮形成封闭的合段承受扭矩，与机身 连接方式为铰接 桁条：铝合金挤压或板材弯制而成，与翼肋相连 并且铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承载能力更 好的承受机翼的扭矩和弯矩 翼肋：包括普通翼肋和加强翼肋 蒙皮：承受局部空气动力和形成机翼外形
二、无人机的基本结构
1.固定翼无人机的基本结构
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固定翼无人机大多数都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个部分组成，其基本 结构如图。
1-螺旋桨；2-副翼；3-垂直尾翼；4-水平尾翼；5-机翼；6-起落架
二、无人机的基本结构
1.固定翼无人机的基本结构
无人机结构与系统教案
无人机结构与系统教案【教学目标】1.了解无人机的结构和系统组成。
2.掌握无人机的构造原理和工作方式。
3.了解无人机的应用领域和发展趋势。
【教学内容】1.无人机的基本结构-无人机的构造组成：机身、机翼、尾翼、动力系统等。
-不同类型无人机的结构特点。
2.无人机的系统组成-控制系统：飞行控制、导航系统。
-传感系统：摄像头、雷达等。
-通信系统：无线电通信、卫星通信等。
3.无人机的构造原理和工作方式-机身设计原理：轻量、坚固、稳定。
-翼型设计原理：对不同目标和用途的无人机，需选择合适的机翼类型。
-动力系统：电力驱动或推力驱动。
4.无人机的应用领域和发展趋势-军事应用：侦察、监视、打击等。
-民用应用：环境监测、航拍、快递等。
-未来发展趋势：自动化、智能化、多功能化。
【教学步骤】1.导入（5分钟）-利用图片或视频展示一些无人机的应用场景，引起学生的兴趣。
-提问：你们知道无人机的结构和系统吗？2.讲解无人机的基本结构（20分钟）-通过图示或实物模型，讲解无人机的构造组成。
-比较不同类型无人机的结构特点。
3.介绍无人机的系统组成（20分钟）-分别讲解控制系统、传感系统和通信系统的作用和组成。
-引导学生思考不同系统之间的配合关系。
4.讲解无人机的构造原理和工作方式（30分钟）-介绍机身设计原理、翼型设计原理和动力系统的选择依据。
-结合具体案例，讲解无人机的工作方式。
5.讨论无人机的应用领域和发展趋势（20分钟）-讲解无人机在军事和民用领域的应用。
-分析无人机的发展趋势，引导学生思考未来的技术创新和发展方向。
6.小结（5分钟）-总结今天的教学内容，强调无人机的结构和系统重要性。
-鼓励学生自主学习和探索相关知识。
【教学方法】1.讲述法：通过课堂讲解，向学生介绍无人机的基本结构和系统组成。
2.案例分析法：通过实际案例分析，讲解无人机的构造原理和工作方式。
3.讨论法：通过小组讨论，促进学生思考无人机的应用领域和未来发展趋势。
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第1章无人机结构与系统㊀㊀无人机结构与系统分为结构和系统两个方面,其中无人机结构主要是指无人机的硬件结构,无人机系统主要是指无人机动力系统㊁控制站㊁飞行控制系统㊁通信导航系统㊁任务载荷系统和发射回收系统等㊂1.1 无人机概述㊀㊀18世纪后期,热气球在欧洲升空,迈出了人类翱翔天空的第一步㊂20世纪初期,美国莱特兄弟的 飞行者 号飞机试飞成功,开创了现代航空的新篇章㊂20世纪40年代初期第二次世界大战时,德国成功发射大型液体火箭V-2,把航天理论变成现实㊂1961年,苏联航天员加加林乘坐 东方1号 宇宙飞船在最大高度为301k m的轨道上绕地球一周,揭开了人类载人航天器进入太空的新篇章㊂无人机的起源可以追溯到第一次世界大战,1914年英国的两位将军提出了研制一种使用无线电操纵的小型无人驾驶飞机用来空投炸弹的建议,得到认可并开始研制㊂1915年10月,德国西门子公司成功研制了采用伺服控制装置和指令制导的滑翔炸弹㊂1916年9月12日,第一架无线电操纵的无人驾驶飞机在美国试飞㊂1917 1918年,英国与德国先后研制成功无人遥控飞机㊂这些被公认为是遥控无人机的先驱㊂随后,无人机被逐步应用于靶机㊁侦察㊁情报收集㊁跟踪㊁通信和诱饵等军事任务中,新时代的军用无人机很大程度上改变了军事战争和军事调动的原始形式㊂与军用无人机的百年历史相比,民用无人机技术要求低㊁更注重经济性㊂军用无人机技术的民用化降低了民用无人机市场进入门槛和研发成本,使得民用无人机得以快速发展㊂目前,民用无人机已广泛应用于航拍㊁航测㊁农林植保㊁巡线巡检㊁防灾减灾㊁地质勘测㊁灾害监测和气象探测等领域㊂未来,无人机将在智能化㊁微型化㊁长航时㊁超高速㊁隐身性等方向上发展,无人机的市场空间和应用前景非常广阔㊂中国民用航空局飞行标准司在2016年7月11日颁布的‘民用无人机驾驶员管理规定“(A C-61-F S-2016-20-R1),其对无人机及相关概念作了定义㊂无人机组装与调试2㊀无人机(U n m a n n e dA e r i a l,U A)是指由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器,也称远程驾驶航空器(R e m o t e l y P i l o t e dA i r c r a f t,R P A)㊂无人机系统(U n m a n n e dA e r i a l S y s t e m s,U A S)是指由无人机㊁相关的控制站㊁所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统,也称远程驾驶航空器系统(R e m o t e l y P i l o t e dA i r c r a f t S y s t e m s,R P A S)㊂一种典型的无人机系统如图1-1所示㊂图1-1㊀一种典型的无人机系统无人机系统驾驶员是指由运营人指派㊁对无人机的运行负有必不可少职责㊁并在飞行期间适时操纵无人机的人㊂控制站也称遥控站㊁地面站,是无人机系统的组成部分,包括用于操纵无人机的设备㊂指令与控制数据链路(C o m m a n d a n dC o n t r o lD a t aL i n k,C2)是指无人机和控制站之间以飞行管理为目的的数据链接㊂1.无人机的优势㊀㊀与有人机相比,无人机具有以下优势㊂(1)机上没有驾驶员,无须配备生命保障系统,简化了系统㊁减轻了重量㊁降低了成本㊂(2)机上没有驾驶员,执行危险任务时不会危及飞行员安全,更适合执行危险性高的任务㊂(3)机上没有驾驶员,可以适应更激烈的机动飞行和更加恶劣的飞行环境,留空时间也不会受到人所固有的生理限制㊂(4)无人机在制造㊁使用和维护方面的技术门槛与成本相对更低㊂制造方面:放宽了冗余性和可靠性指标,放宽了机身材料㊁过载㊁耐久等要求㊂使用方面:使用相对简单,训练更易上手,且可用模拟器代替真机进行训练,节省了真机的实际使用寿命㊂维护方面:维护相对简单,维护成本低㊂(5)无人机对环境要求较低,包括起降环境㊁飞行环境和地面保障等㊂(6)无人机相对重量轻㊁体积小㊁结构简单,应用领域广泛㊂2.无人机的局限性与有人机相比,无人机具有以下局限性㊂第1章 无人机结构与系统3㊀(1)无人机上没有驾驶员和机组人员,对导航系统和通信系统的依赖性更高㊂(2)无人机放宽了冗余性和可靠性指标,降低了飞行安全㊂当发生机械故障或电子故障时,无人机及机载设备可能会产生致命损伤㊂(3)无人机的续航时间相对较短,尤其是电动无人机㊂(4)无人机遥控器㊁地面站㊁图传㊁数传电台等设备的通信频率和地面障碍物等,限制了无人机系统的通信传输距离,限制了无人机的飞行范围㊂,决定了无人机的抗风㊁抗雨能力有限㊂目前,无人机的用途广泛,种类繁多,型号各异,各具特点㊂按应用领域的不同,无人机可分为军用无人机㊁民用无人机和科研无人机㊂按飞行航程的不同,无人机可分为超近程无人机㊁近程无人机㊁短程无人机㊁中程无人机和远程无人机,具体分类如表1-1所示㊂表1-1㊀无人机的分类(按飞行航程分)无人机的分类无人机的飞行航程/k m超近程无人机<15近程无人机15~50短程无人机50~200中程无人机200~800远程无人机>800按飞行高度的不同,无人机可分为超低空无人机㊁低空无人机㊁中空无人机㊁高空无人机和超高空无人机,具体分类如表1-2所示㊂表1-2㊀无人机的分类(按飞行高度分)无人机的分类无人机的飞行高度/m超低空无人机0~100低空无人机100~1000中空无人机1000~7000高空无人机7000~18000超高空无人机>18000按中国民用航空局飞行标准司2016年发布的咨询通告‘民用无人机驾驶员管理规定“(A C-61-F S-2016-20-R1),无人机可分为9类,具体分类如表1-3所示㊂表1-3㊀无人机的分类(按民航法规分)无人机的分类空机重量/k g起飞重量/k gⅠ0<空机重量/起飞重量ɤ1.5Ⅱ1.5<空机重量ɤ41.5<起飞重量ɤ7Ⅲ4<空机重量ɤ157<起飞重量ɤ25Ⅳ15<空机重量ɤ11625<起飞重量ɤ1504㊀无人机组装与调试续表无人机的分类空机重量/k g 起飞重量/k g Ⅴ植保类无人机Ⅵ无人飞艇Ⅶ超视距运行的Ⅰ㊁Ⅱ类无人机Ⅷ116<空机重量ɤ5700150<起飞重量ɤ5700Ⅸ空机重量/起飞重量>5700按国务院㊁中央军委空中交通管制委员会(以下简称国家空管委)组织起草并于2018年年初面向社会公开征求意见的‘无人驾驶航空器飞行管理暂行条例(征求意见稿)“规定,根据运行风险大小,民用无人机可分为微型无人机㊁轻型无人机㊁小型无人机㊁中型无人机和大型无人机,具体分类如表1-4所示㊂表1-4㊀无人机的分类(按运行风险大小分)无人机的分类无人机的运行风险大小微型无人机空机重量小于0.25k g ,设计性能同时满足飞行真高不超过50m ㊁最大飞行速度不超过40k m /h ㊁无线电发射设备符合微功率短距离无线电发射设备技术要求的无人机轻型无人机同时满足空机重量不超过4k g ㊁最大起飞重量不超过7k g ㊁最大飞行速度不超过100k m /h ,具备符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被监视能力的无人机(不包括微型无人机)小型无人机空机重量不超过15k g ,或最大起飞重量不超过25k g 的无人机(不包括微型无人机㊁轻型无人机)中型无人机最大起飞重量超过25k g 不超过150k g ,且空机重量超过15k g 的无人机大型无人机最大起飞重量超过150k g 的无人机按飞行平台构型的不同,无人机可分为固定翼无人机㊁无人直升机㊁多旋翼无人机㊁伞翼无人机㊁扑翼无人机㊁无人飞艇和混合式无人机等㊂1.固定翼无人机图1-2㊀固定翼无人机固定翼无人机是指由动力装置产生前进的推力或拉力,由机身固定的机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的无人机㊂一种典型的固定翼无人机如图1-2所示㊂其特点:载荷大㊁续航时间长㊁航程远㊁飞行速度快㊁飞行高度高,但起降受场地限制㊁无法悬停㊂2.无人直升机无人直升机是指依靠动力系统驱动一个或多个旋翼产生升力和推进力,实现垂直起落及悬停㊁前飞㊁后飞㊁定点回转等可控飞行的无人机㊂一种典型的无人直升机如图1-3所示㊂按旋翼数量和布局方式的不同,无人直升机可分为单旋翼带尾桨无人直升机㊁共轴式双旋翼无人直升机㊁纵列式双旋翼无人直升机㊁横列式双旋翼无人直升机和带翼式无人直升机等不同类型㊂第1章 无人机结构与系统5㊀图1-3㊀无人直升机其特点:可垂直起降㊁可悬停㊁操作灵活㊁可任意方向飞行,但结构复杂㊁故障率较高㊂与固定翼无人机相比,飞行速度低㊁油耗高㊁载荷小㊁航程短㊁续航时间短㊂3.多旋翼无人机多旋翼无人机是指具有3个及以上旋翼轴提供升力和推进力的可垂直起降的无人机㊂一种典型的多旋翼无人机如图1-4所示㊂图1-4㊀多旋翼无人机与无人直升机通过自动倾斜器㊁变距舵机和拉杆组件来实现桨叶的周期变距不同,多旋翼无人机的旋翼总距是固定不变的,通过调整不同旋翼的转速来改变单轴推进力的大小,从而改变无人机的飞行姿态㊂其特点:结构简单㊁价格低廉㊁操作灵活㊁可向任意方向飞行,但有效载荷较小㊁续航时间较短㊂无人机结构主要是指无人机的硬件结构㊂如前所述,无人机按飞行平台构型的不同可分为固定翼无人机㊁无人直升机㊁多旋翼无人机㊁伞翼无人机㊁扑翼无人机和无人飞艇等㊂无人机系统主要是指无人机动力系统㊁控制站㊁飞行控制系统㊁通信导航系统㊁任务载荷系统和发射回收系统等㊂(1)动力系统:用以提供无人机飞行所需要的动力,使无人机能够安全进行各项飞行活动㊂(2)控制站:用以监测和控制无人机的飞行全过程㊁全部载荷㊁通信链路等,并能检测故障及时报警,再采取相应的诊断处理措施㊂6㊀无人机组装与调试(3)飞行控制系统:用以作为无人机系统的 大脑 部分,对无人机姿态稳定和控制㊁无人机任务设备管理和应急控制等都有重要影响,对其飞行性能起决定性的作用㊂(4)通信导航系统:用以保证遥控指令能够准确传输,以及无人机能够及时㊁可靠㊁准确地接收㊁发送信息,以保证信息反馈的可靠性㊁精确度㊁实时性及有效性㊂(5)任务载荷系统:用以实现无人机飞行要完成的特定任务㊂(6)发射回收系统:用以保证无人机顺利升空以达到安全的高度和速度飞行,并在执行完任务后从天空安全回落到地面㊂1.2 无人机的基本结构本书主要介绍固定翼无人机㊁无人直升机和多旋翼无人机3种机型的组装和调试,后续相关章节对这3种机型的基本结构做了较为详尽的介绍,所以本节在此仅对此3种机型做简单介绍㊂固定翼无人机一般由机翼㊁机身㊁尾翼㊁起落装置和动力装置5个部分组成㊂(1)机翼主要由翼梁㊁纵墙㊁桁条㊁翼肋和蒙皮等组成,主要功能是产生飞行所需要的升力㊂(2)机身主要由纵向骨架桁梁和桁条㊁横向骨架普通隔框和加强隔框㊁蒙皮等组成,主要功能是装载燃料和设备,并将机翼㊁尾翼㊁起落装置等连成一个整体㊂(3)尾翼主要由水平尾翼和垂直尾翼两部分组成,主要功能是稳定和操纵无人机的俯仰与偏转㊂(4)起落装置主要由支柱㊁减振器㊁机轮和收放机构等组成,主要功能是支撑无人机的起飞㊁着陆滑跑㊁滑行和停放等㊂(5)动力装置包括油动和电动两种,其中油动动力装置主要由螺旋桨㊁发动机㊁舵机和辅助系统等组成,电动动力装置主要由电池㊁电调㊁电动机和螺旋桨等组成㊂动力装置的主要功能是产生拉力(螺旋桨式)或推力(喷气式),使无人机产生相对空气的运动㊂无人直升机一般由机身㊁主旋翼㊁尾桨㊁操纵系统㊁传动系统㊁电动机或发动机㊁起落架等组成㊂(1)无人直升机机身与固定翼无人机机身结构和功能类似,主要功能是装载燃料㊁货物和设备等,同时作为无人直升机安装基础将各部分连成一个整体㊂机身是直接承受和产生空气动力的部件,还具有承载和传力的作用,承受各种装载的载荷和各类动载荷㊂(2)主旋翼主要由桨叶和桨毂组成,主要功能是将旋转动能转换成旋翼升力和拉力㊂(3)尾桨一般安装在尾梁后部或尾斜梁或垂尾上,主要功能是平衡旋翼的反扭矩㊁改变尾桨的推力(或拉力),实现对直升机的航向控制㊁对航向起稳定作用和提供一部分升力等㊂尾桨分为推式尾桨和拉式尾桨㊂(4)操纵系统主要由自动倾斜器㊁座舱操纵机构和操纵线系等组成,主要功能是用来控第1章 无人机结构与系统7㊀制无人直升机的飞行㊂无人直升机的垂直㊁俯仰㊁滚转和偏航4种运动形式分别对应总距操纵㊁纵向操纵㊁横向操纵和航向操纵4个操纵㊂(5)传动系统主要由主减速器㊁传动轴㊁尾减速器及中间减速器组成,主要功能是将发动机的动力传递给主旋翼和尾桨㊂多旋翼无人机一般由机架㊁动力装置和飞控等组成㊂(1)机架主要由机臂㊁中心板和脚架等组成,也有采用一体化设计的机架㊂机架的主要功能是承载其他构件的安装㊂(2)多旋翼无人机的动力装置通常采用电动系统,主要由电池㊁电调㊁电动机和螺旋桨4个部分组成㊂(3)飞控主要由陀螺仪㊁加速度计㊁角速度计㊁气压计㊁G P S㊁指南针和控制电路等组成,主要功能是计算并调整无人机的飞行姿态,控制无人机自主或半自主飞行㊂1.3 无人机动力系统无人机动力系统为无人机提供动力,使无人机能够进行飞行活动㊂无人机动力系统有3种类型,即以电池为能源的电动系统㊁以燃油类发动机为动力的油动系统和油电混动系统㊂目前油电混合系统更多地应用于汽车中,在无人机领域较少使用㊂电动系统是将化学能转化为电能再转化为机械能,为无人机飞行提供动力的系统,由电池㊁调速系统㊁电动机㊁螺旋桨4个部分组成㊂1.电池电池主要为无人机提供能量,有镍镉㊁镍氢㊁锂离子㊁锂聚合物电池㊂考虑到电池的重量和效率问题,无人机多采用锂聚合物电池,如图1-5所示㊂电压分为额定电压㊁开路电压㊁工作电压和充电电压等,符号为U,单位为伏特(V)㊂额定电压是指电池工作时公认的标准电压,例如锂聚合物电池为3.7V;开路电压是指无负载使用情况下的电池电压;工作电压是指电池在负载工作情况下的放电电压,它通常是一个电压范围,例如锂聚合物电池的工作电压为3.7~4.2V;充电电压是指外电路电压对电池进行充电时的电压,一般充电电压要大于电池开路电压㊂电池容量是指电池储存电量的大小,电池容量分为实际容量㊁额定容量㊁理论容量,符号为C,单位为毫安时(m A㊃h)㊂实际容量是指在一定放电条件下,在终止电压前电池能够放出的电量;额定容量是指电池在生产和设计时,规定的在一定放电条件下电池能够放出的最低电量;理论容量是指根据电池中参加化学反应的物质计算出的电量㊂电池倍率,一般充放电电流的大小常用充放电倍率来表示,即充放电倍率=充放电电流/额定容量,符号为C;例如,额定容量为10m A㊃h的电池用4A放电时,其放电倍率为0.4C;1000m A㊃h㊁10C的电池,最大放电电流=1000ˑ10m A=10000m A=10A㊂8㊀无人机组装与调试2.调速系统电调(E l e c t r o n i c S p e e dC o n t r o l l e r ,E S C ),全称电子调速器,如图1-6所示㊂它的主要功能是将飞控板的控制信号进行功率放大,并向各开关管送去能使其饱和导通和可靠关断的驱动信号,以控制电动机的转速㊂因为电动机的电流是很大的,正常工作时通常为3~20A ㊂飞控没有驱动无刷电动机的功能,需要电调将直流电源转换为三相电源,为无刷电动机供电㊂同时电调在多旋翼无人机中也充当了电压变化器的作用,将11.1V 的电源电压转换为5V 电压给飞控㊁遥控接收机供电,如果没有电调,飞控板根本无法承受这样大的电流㊂图1-5㊀锂聚合物电池㊀㊀图1-6㊀电子调速器电调两端都有接线,输入线与电池相连,输入电流;输出线与电动机相连,用以调整电动机转速㊂无刷电调有3根输出线,信号线与飞控连接,接收飞控信号并给飞控供电㊂3.电动机电动机旋转带动桨叶使无人机产生升力和推力,通过对电动机转速的控制,可使无人机完成各种飞行状态㊂有刷电动机中的电刷在电动机运转时产生电火花会对遥控无线电设备产生干扰,且电刷会产生摩擦力,噪声大,目前在无人机领域已较少使用,更多采用的是无刷电动机㊂外转子型无刷电动机的工作原理:电动机的转子在外面,而定子在内部,转子内侧有两个永久性磁铁,一个是N 极,一个是S 极,电动机的定子结构是线圈,也就是电磁铁,定子在内部是固定不动的,如图1-7所示㊂利用磁铁异性相吸的原理,给定子线圈通电如图1-7(a)所示,外面的转子由于异性相吸的原理会逆时针转动,让自己的N 极靠近定子电磁铁的S 极,自己的S 极靠近定子电磁铁的N 极㊂此时线圈停止通电,让下一个线圈通电,即图中标B 的线圈通电流㊂这样永磁铁就因异性相吸的原理继续逆时针转动追赶下一个电磁铁目标,如图1-7(b )所示,前面有个电磁铁线圈在吸引永磁铁,后面一个电磁铁线圈在推动永磁铁㊂在无刷电动机里,安装了霍尔传感器,能准确判断转子永磁铁的位置,及时将永磁铁的位置报告给定子线圈控制器,控制器就能根据该信息控制线圈电流流向㊂图1-7㊀外转子型无刷电动机工作原理第1章 无人机结构与系统9㊀电动机的型号通常用 ˑˑˑˑ 型数字来表示㊂例如,2212外转子无刷动力电动机,即表示电动机定子直径22m m ,电动机定子高度为12m m ,如图1-8所示㊂电动机K V 值,用来表示电动机空载转速,指电压每增加1V ,无刷电动机增加的每分钟转速,即电动机空载转速=电动机K V ˑ电池电压㊂例如,920K V 的电动机,电池电压为11.1V ,那么电动机的空载转速应该为920ˑ11.1r /m i n =10212r /m i n㊂4.螺旋桨螺旋桨安装在无刷电动机上,通过电动机旋转带动螺旋桨旋转㊂多旋翼无人机多采用定距螺旋桨,即桨距固定,如图1-9所示㊂定距螺旋桨从桨毂到桨尖安装角逐渐减小,这是因为半径越大的地方线速度越大,受到的空气反作用力就越大,容易造成螺旋桨因各处受力不均匀而折断㊂同时螺旋桨安装角随着半径增加而逐渐减小,能够使螺旋桨从桨毂到叶尖产生一致升力㊂图1-8㊀2212外转子无刷动力电动机㊀㊀㊀图1-9㊀螺旋桨螺旋桨尺寸通常用 ˑˑˑˑ 型数字来表示,前两位数字表示螺旋桨直径,后两位数字表示螺旋桨螺距,单位均为英寸(i n ),1i n 约等于2.54c m ,螺距即桨叶旋转一圈旋转平面移动的距离㊂螺旋桨有正反桨之分,顺时针方向旋转的是正桨,逆时针方向旋转的是反桨㊂电动机与螺旋桨的配型原则:高K V 电动机配小桨,低K V 电动机配大桨㊂因为电动机K V 值越小转动惯量越大,K V 值越大转动惯量越小,所以螺旋桨尺寸越大,产生的升力就越大,需要更大力量来驱动螺旋桨旋转,因此采用低K V 电动机;反之,螺旋桨越小,需要转速更快,才能达到足够升力,因此采用高K V 电动机㊂5.接线方式图1-10㊀动力系统接线方式动力系统中电池㊁电调㊁电动机之间的接线方式,如图1-10所示㊂多旋翼无人机的多个旋翼轴上的电调,其输入端的红线㊁黑线需并联接到电池的正负极上;其输出端的3根黑线连接到电动机;其B E C 信号输出线,用于输出5V 电压给飞控供电和接收飞控的控制信号;遥控接收机连接在飞行控制器上,输出遥控信号,并同时从飞控上得到5V 供电㊂10㊀无人机组装与调试燃油类发动机工作过程是将化学能转换为机械能,常用的燃油类发动机有活塞式发动机和燃气涡轮发动机㊂1.活塞式发动机1)活塞式发动机的结构活塞式发动机也叫往复式发动机,是一种利用汽缸内燃料燃烧膨胀产生压力推动活塞向下运动并做功的机器,将化学能转化为热能又转化成了机械能㊂活塞式发动机是内燃机的一种,靠汽油㊁柴油等燃料提供动力㊂活塞式发动机主要由汽缸㊁活塞㊁连杆㊁曲轴㊁气门机构㊁螺旋桨减速器㊁机匣等组成㊂图1-11㊀汽油机和柴油机的构造根据燃料点火方式的不同,活塞式发动机可分为电火花点燃燃料的点燃式发动机和压缩空气使空气温度升高点燃燃料的压燃式发动机㊂大部分汽油机都是点燃式,大部分柴油机都是压燃式,如图1-11所示㊂根据发动机工作原理不同还可以分为二冲程发动机和四冲程发动机㊂2)四冲程发动机的工作原理冲程:活塞从上止点运动到下止点或者从下止点运动到上止点称为一个冲程,即曲轴转动半圈㊂活塞式航空发动机是由汽车的活塞式发动机发展而来,大多是四冲程发动机㊂活塞在汽缸内要经过4个冲程,依次是进气冲程㊁压缩冲程㊁做功冲程和排气冲程,如图1-12所示㊂发动机除主要部件外,还须有若干辅助系统与之配合才能工作㊂图1-12㊀四冲程发动机的工作原理1 曲轴;2 汽缸;3 进气孔;4 排气孔;5 活塞;6 连杆进气冲程:进气冲程时汽缸的进气门打开,排气门关闭,发动机通过启动系统(发动机启动前)使活塞从上止点向下滑动到下止点为止,汽缸内的容积逐渐增大,缸内气压降低且低于外面的大气压,于是汽油和空气的混合气体将通过打开的进气门被吸入汽缸内㊂压缩冲程:曲轴由于惯性作用继续旋转,此时活塞由下止点向上推动㊂这时进气门也同排气门一样严密关闭㊂汽缸内容积逐渐减少,混合气体受到强烈压缩㊂当活塞运动到上止点时,汽缸内混合气体体积最小,被压缩在上止点和汽缸头之间的燃烧室内㊂压缩气体体积是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量,使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体。