第1章 无人机的结构及飞行原理[31页]
无人机飞行原理、系统组成、组装与调试技术
近年來無人機的應用逐漸廣泛，不少愛好者想集中學習無人機的知識，本文從最基本的飛行原理、無人機系統組成、組裝與調試等方面著手，集中講述了無人機的基本知識。
第一章飛行原理本章介紹一些基本物理觀念，在此只能點到為止，如果你在學校已上過了或沒興趣學，請跳過這一章直接往下看。
第一節速度與加速度速度即物體移動的快慢及方向，我們常用的單位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞ 0加速度即速度的改變率，我們常用的單位是﹝公尺/秒/秒﹞，如果加速度是負數，則代表減速。
第二節牛頓三大運動定律第一定律：除非受到外來的作用力，否則物體的速度(v)會保持不變。
沒有受力即所有外力合力為零，當飛機在天上保持等速直線飛行時，這時飛機所受的合力為零，與一般人想像不同的是，當飛機降落保持相同下沉率下降，這時升力與重力的合力仍是零，升力並未減少，否則飛機會越掉越快。
第二定律：某品質為m的物體的動量(p = mv)變化率是正比於外加力 F 並且發生在力的方向上。
此即著名的F=ma 公式，當物體受一個外力後，即在外力的方向產生一個加速度，飛機起飛滑行時引擎推力大於阻力，於是產生向前的加速度，速度越來越快阻力也越來越大，遲早引擎推力會等於阻力，於是加速度為零，速度不再增加，當然飛機此時早已飛在天空了。
第三定律：作用力與反作用力是數值相等且方向相反。
你踢門一腳，你的腳也會痛，因為門也對你施了一個相同大小的力第三節力的平衡作用於飛機的力要剛好平衡，如果不平衡就是合力不為零，依牛頓第二定律就會產生加速度，為了分析方便我們把力分為X、Y、Z三個軸力的平衡及繞X、Y、Z三個軸彎矩的平衡。
軸力不平衡則會在合力的方向產生加速度，飛行中的飛機受的力可分為升力、重力、阻力、推力﹝如圖1-1﹞，升力由機翼提供，推力由引擎提供，重力由地心引力產生，阻力由空氣產生，我們可以把力分解為兩個方向的力，稱x 及y 方向﹝當然還有一個z方向，但對飛機不是很重要，除非是在轉彎中﹞，飛機等速直線飛行時x方向阻力與推力大小相同方向相反，故x方向合力為零，飛機速度不變，y方向升力與重力大小相同方向相反，故y方向合力亦為零，飛機不升降，所以會保持等速直線飛行。
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第二章 第 页
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翼型的选择
• 翼型的升力特性； • 翼型的阻力； • 翼型的使用范围； • 平面形状的影响； • 足够的空间和刚度； • 翼型选择的一般规律；
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第三节 机翼的平面形状
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机翼的展弦比： 机翼的梢根比： 机翼的后掠角： 机翼的平均气动弦长：
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四、起降装置
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第二节 翼型
中弧线：翼型的上下表面的等距离的曲线。 前缘、后缘：机翼上下表面的外形线在前后的交点。 前缘半径：翼型前缘曲率圆的半径 。 弦线：前缘和后缘端点的连线。 弦长：弦线被前缘和后缘所截长度。
第一章 飞机的基本结构
第一节：固定翼飞机的主要组成部分
小型固定翼飞机的主要部件： 机体、起落架、动力装置
主要组成部分-机体： 机身、机翼、尾翼
第二章 第 页
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固定翼无人机第二章 第 页来自完整版PPT课件2
一、机身
装载
飞行控制系统、动力系统、通讯系 统、燃料系统、任务系统等。
将机翼、尾翼、发动机、起落架连 在一起，形成完整的飞行平台
1 2
v2
PP0
1 2
v 2 —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。
P —静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中， 静压等于当时当地的大气压。
P —总压（全压），它是动压和静压之和。总压可以理解为 0 ，气流速度减小到零之点的静压。 完整版PPT课件
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。
无人机概述课件PPT
第1章 无人机概述 无人机的应用
3.在航测领域的应用 无人机航测的应用领域覆盖面很广，目前主要在以下几个场景中： （1）国土测绘 （2）环境监测 （3）应急救灾
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第1章 无人机概述 无人机的应用
4.在电力巡线领域的应用 电力巡线无人机由飞行平台、导航飞控、任务载荷三部分组成，其中巡线 无人机任务载荷主要有高清数码摄像机和照相机、雷达以及GPS定位系统 等。无人机电力巡检如图1-9所示。
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第1章 无人机概述 民用用无人机的发展趋势
1.智能化 通过提高民用无人机的智能化，可以更好地满足市场需求，降低无人机驾 驶员的使用数量，此外，近些年人工智能技术的发展，为无人机的智能化 奠定技术基础。 2.产业化 随着民用无人机市场的发展，消费者需求更加多样化。 3.规范化 建立民用无人机飞行运营、适航管理、安全管理等较为完善的标准规范和 法规体系，确保无人机的合理、合法、合规地使用。 4.专业化 通过实施“无人机+”计划，细分出无人机应急救援、公共安全、环境保护、 石油巡线等应用领域。
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第1章 无人机概述 无人机的应用
1.在植保领域的应用 植保无人机由飞行平台、导航飞控、喷洒机构三部分组成。植保无人机 稻田作业如图所示。
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第1章 无人机概述 无人机的应用
2.在航拍领域的应用 航拍无人机由飞行平台、导航飞控、任务载荷三部分组成，其中航拍无人机 任务载荷只要有云台、相机和图像传输系统等。航拍无人机如图所示。
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第1章 无人机概述 无人机定义
2.无人机与航模区别 （1）控制系统 无人机具备飞行控制系统，而航模没有飞控。 （2）任务载荷 无人机搭载一定的任务载荷，航模则没有。 （3）飞行平台 无人机飞行平台的外形和形式多样，设计和制造比较先进，而航模则比较 单一，技术水平较低。
无人机的构造及飞行原理简析（一）
无人机的构造及飞行原理简析（一）不同无人机的构造是不一样的，上期我们大概讲了四种比较常见的无人机类型：多旋翼无人机、无人直升机、固定翼无人机、垂直起降固定翼无人机。
本期我们将先为大家讲解多旋翼无人机的构造及飞行。
多旋翼无人机，顾名思义就是由多个旋翼组成的无人机啦。
现今多旋翼无人机应用于多个行业领域，常见的有森林防火、电力巡线、航拍航测、影视拍摄、土地规划、农业飞防喷洒、环保检查、现场救援、交通疏导等行业都用到了无人机。
在无人机采购中多旋翼无人机又有四旋翼、六旋翼、八旋翼这3款不同类型在稳定性、外形尺寸上都有着不同之处。
下面让我们看一下四旋翼无人机的基本构造图：四旋翼无人机的构成基本硬件有：飞行控制计算机（飞行控制器）、飞机支架、电机、旋翼。
无人机的飞行控制计算机是无人机的核心，在飞机中的作用相当于“人”的大脑，对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响，对其飞行性能起决定性的作用。
其系统一般由又由传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。
传感器：多轴无人机机身大量装配的各种传感器，包括GPS、气压计、陀螺仪、指南针以及地磁感应等，可以采集角速率、姿态、位置、加速度、高度和空速等，是飞控系统的基础。
机载计算机：机载计算机作为无人机的CPU，是飞控的中枢系统，类似于人体大脑的中枢神经，负责整个无人机姿态的运算和判断;同时，也操控着传感器和伺服作动设备。
伺服作动设备：人机执行机构都是伺服作动设备，是导航飞控系统的重要组成部分。
其主要功能是根据飞控计算机的指令，按规定执行动作。
对于固定翼无人机来说，主要通过调整机翼角度和发动机运转速度，实现对无人机的飞行控制。
飞行原理说完多旋翼无人机的基本构造，那么我们就好开始介绍其的飞行原理是怎么样的了，还是以四旋翼无人机为例。
如下图所示，三角形箭头表示飞机的机头朝向，螺旋桨M1、M3的旋转方向为逆时针，螺旋桨M2、M4的旋转方向为顺时针。
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）
无人机教学理论知识教材
目录第一章飞机的基本结构 (1)第一节固定翼飞机主要组成部分 (1)一、机身 (1)二、机翼 (1)三、尾翼 (4)四、起降装置 (6)第二节翼型................................... 错误!未定义书签。
一、翼型的发展 (8)二、翼型的几何参数 (9)三、翼型的选择 (9)第三节机翼的平面形状 (10)一、机翼的俯视投影形状 (10)二、机翼的展弦比 (10)三、机翼的梢根比 (11)四、机翼的后掠角 (11)五、机翼的平均气动弦长 (11)六、上反角 (11)七、机翼扭转 (12)八、机翼的安装角 (12)第二章大气 (12)第一节大气的成分和分层 (12)第二节大气的压强 (13)第三节空气的密度 (14)第四节空气的黏性 (14)第五节国际标准大气和非标准大气 (15)第三章空气动力 (16)第一节气流特性 (16)一、气流、相对气流和流线谱 (16)二、连续性定理 (17)三、伯努利定律 (17)第二节牛顿的三大定律 (18)一、牛顿第一定律 (18)二、牛顿第二定律 (18)三、牛顿第三定律 (18)第三节升力及升力系数曲线 (18)一、升力的产生 (18)二、升力公式 (19)三、升力系数曲线 (19)四、迎角 (20)五、气动中心（焦点） (20)六、压力中心 (20)七、雷诺数 (21)第四节阻力 (22)一、摩擦阻力 (22)二、压差阻力 (23)三、诱导阻力 (23)四、干扰阻力 (25)五、阻力公式 (25)六、升阻比 (25)第四章飞机的安定性和操纵性 (26)第一节飞机的重心和三轴 (26)一、飞机的平动和转动 (26)二、飞机的重心 (26)三、飞机的坐标轴 (27)第二节飞机的平衡 (27)一、飞机的俯仰平衡 (27)二、飞机的横测平衡 (29)三、飞机的方向平衡 (29)第三节飞机的安定性 (29)一、纵向安定性 (29)二、横向安定性 (30)三、方向安定性 (31)四、飞机纵向稳定性的调整 (32)第四节飞机的操纵性 (33)一、飞机的俯仰操纵性 (33)二、飞机的方向操纵性 (34)三、飞机的横测操纵性 (35)四、影像飞机操纵性的因素 (35)第六节飞行动作分析 (35)一、平飞 (35)二、爬升 (38)三、转弯、盘旋 (39)四、侧滑 (41)五、失速 (42)六、螺旋 (43)第五章螺旋桨基本原理 (44)第一节螺旋桨一般介绍 (44)一、螺旋桨有关名词和术语 (44)二、螺旋桨拉力的产生 (46)三、螺旋桨的有效功率和效率 (46)四、影响螺旋桨拉力和旋转阻力的因素 (46)第二节螺旋桨的桨叶角与几何螺距 (47)第三节螺旋桨几何尺寸和翼型 (48)一、螺旋桨直径 (48)二、螺旋桨桨叶的宽度 (48)三、桨叶剖面的翼型 (49)第四节螺旋桨的副作用 (49)一、螺旋桨的进动 (49)二、螺旋桨的反作用力矩 (50)三、螺旋桨滑流的扭转作用 (51)四、螺旋桨的不对称拉力 (51)第六章多旋翼飞机介绍 (52)第一节多旋翼飞行器总述 (52)第二节四旋翼飞行器结构和原理 (52)一、结构形式 (52)二、工作原理 (53)第三节四旋翼无人飞行器的机架 (54)第四节飞行控制器（飞控系统） (54)第五节电调、电机和螺旋桨 (56)一、电调 (56)二、电机 (57)三、螺旋桨 (57)第六节电池 (57)第七节遥控器的使用 (58)第八节旋翼飞行器的调试 (59)一、无桨调试 (59)二、有桨调试 (60)第九节基本操作要求和日常维护 (60)第一章飞机的基本结构第一节固定翼飞机主要组成部分小型固定翼飞机的主要部件包括机体、起落装置和动力装置。
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引言无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)作为一种重要的航空器，具有广泛的应用前景。
无人机的结构和飞行原理是理解和操作无人机的基础。
本章将介绍无人机的结构和飞行原理，包括无人机的基本构件和组成部分，以及无人机的飞行原理和控制方式。
无人机结构1. 机翼无人机的机翼是支撑无人机飞行的主要部件。
机翼一般采用翼型结构，具有升力产生的功能。
翼型的选择和设计是影响无人机性能的关键因素之一。
2. 机身无人机的机身是无人机的主要结构框架，承载着各个部件，并提供支撑和保护。
机身一般由轻质材料制造，可以是金属、塑料或复合材料等。
3. 推进系统无人机的推进系统用于提供动力，驱动无人机前进。
推进系统可以采用多种方式，如螺旋桨、发动机、电动机等。
推进系统的选择和设计直接影响无人机的速度、续航能力和负载能力。
4. 起落架无人机的起落架用于在地面起飞和着陆时提供支撑和保护。
起落架一般由弹性材料制成，能够吸收和减轻着陆冲击。
无人机飞行原理1. 升力和重力平衡在无人机飞行过程中，机翼产生的升力和重力之间需要保持平衡，以保持无人机的稳定飞行状态。
升力产生的主要物理原理是空气动力学中的伯努利方程和牛顿第三定律。
2. 推力和阻力平衡无人机的推进系统产生的推力和飞行时空气阻力之间需要保持平衡。
推力产生的主要物理原理是牛顿第三定律，而空气阻力是无人机运动过程中的主要阻力源。
3. 控制与稳定无人机的飞行过程中需要进行控制和稳定，以保持飞行方向和姿态的稳定。
无人机的控制方式一般包括遥控操作和自动驾驶控制。
稳定性保持是通过各个部件的设计和控制算法实现的。
结论无人机的结构和飞行原理是了解和操作无人机的基础。
理解无人机的结构组成和飞行原理可帮助我们更好地设计和操作无人机，提高无人机的性能和安全性。
通过掌握无人机的结构和飞行原理，我们可以更好地应用无人机技术，为各行各业提供更多的机会和解决方案。
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。
1.1固定翼无人机基本结构
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双垂尾型固定翼
无人机
固定翼无人机结构
尾翼
机翼
四大部分
机身
机身、机翼、尾翼、起落装置
动力装置
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起落装置
机翼
➢
机翼产生升力。
➢
机翼在飞机的稳定性和操纵性中扮演重要角色，机翼上安装
的可操纵翼面主要有副翼、襟翼、前缘襟翼、前缘缝翼。
➢
机翼还用于安装发动机、
无人直升机
无人多旋翼
垂直起降固定翼
无人飞艇
固定翼无人机平台
由动力装置产生前进的推力或拉力，由机体上固定的机翼
产生升力，在大气层内飞行的重于空气的无人航空器。
常见的固定翼平台
几种类型的无人机固定翼平台
常规布局固定翼
无人机
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倒“V”型固定
翼无人机
飞翼式固定翼
无人机
了减轻飞机重量，提高飞机的气动性能。
正“V”尾无人机
倒“V”尾无人机
双垂尾无人机
起降装置
起降装置的主要功用是支持飞机在地面停放，并用于飞机的起飞和降落
最常用的起降装置是起落架，根据起落架的不同安装方式可分为前三点和后三点飞机和滑橇式起落架。
前三点布局无人机
后三点布局无人机
滑撬式无人机
起降装置
其他起降装置还有滑撬式、弹射式、伞降式等
上单翼的好处是机身连接机翼的结构比有机翼穿
空气动力学与飞行原理课件：无人直升机基本飞行原理
和最小下滑角。
6
第二节
学
习 大
二、
无人直升机操纵及控制原理
纲
7
贰 无人直升机操纵及控制原理
直升机运动包括姿态运动和轨迹运动。姿态 运动指绕无人机机体轴的三个角运动，轨迹运动 指无人直升机质心在空间中的运动轨迹。无人直 升机操纵就是控制直升机的姿态运动和轨迹运动 。 飞行控制系统是一个根据测量元件测量当前直 升机的飞行姿态和运动轨迹，反馈给中央处理器， 根据目标航线运动和当前测量值差别，由一套控制 算法，控制执行机构，进行姿态控制，使无人直升 机按照当前预定轨迹运动。
图3.16 自动倾斜器示意图
12
贰 无人直升机操纵及控制原理
需要说明的是，虽然桨盘平面的倾斜相对桨叶的桨距变化 有90度的滞后，但是自动倾斜器的倾转方向与桨盘平面的 倾转方向是大体相同的。主需要说明的是，虽然桨盘平面 的倾斜相需对要桨说叶明的的桨是，距虽变然化桨有盘9平0度面的的倾滞斜后相，对但桨是叶自的动桨倾斜 器的距倾变转化方有向90与度桨的盘滞平后，面但的是倾自转动方倾向斜是器大的倾体转相方同向的与。主要 为了桨习盘惯平一面致的，倾在转实方向际是控大制体桨相叶同的的时。候主要，为旋了转习环惯的一方致位，角 会超在前实90际度控控制制桨桨叶的叶时来候克，服旋桨转盘环平的面方位的角滞会后超。前但90在度实际设 计周期变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同，桨盘平 面的控滞制后桨角叶有来时克会服小桨盘于平90面度的，滞需后要。对但在不实旋际转设环计的周操期纵变相位 进行距调机整构使的操时纵候杆由于前挥推舞时铰，外桨伸盘量平的面不同也，是桨前盘倾平。面要的为滞了习 惯一后致角，有在时实会际小控于9制0桨度，叶需的要时对候不，旋旋转转环环的操的纵方相位位角进会超前 90度行控调制整桨使叶操来纵克杆前服推桨时盘，平桨面盘的平滞面后也是。前但倾在。实际设计周期 变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同，桨盘平面的滞 后角有时会小于90度，需要对不旋转环的操纵相位进行调
无人机基础知识(飞行原理、系统组成、组装与调试)
近年来无人机的应用逐渐广泛，不少爱好者想集中学习无人机的知识，本文从最基本的飞行原理、无人机系统组成、组装与调试等方面着手，集中讲述了无人机的基本知识。
第一章飞行原理本章介绍一些基本物理观念，在此只能点到为止，如果你在学校已上过了或没兴趣学，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﹞0加速度即速度的改变率，我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞，如果加速度是负数，则代表减速。
第二节牛顿三大运动定律第一定律：除非受到外来的作用力，否则物体的速度(v)会保持不变。
没有受力即所有外力合力为零，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，升力并未减少，否则飞机会越掉越快。
第二定律：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，因为门也对你施了一个相同大小的力第三节力的平衡作用于飞机的力要刚好平衡，如果不平衡就是合力不为零，依牛顿第二定律就会产生加速度，为了分析方便我们把力分为X、Y、Z三个轴力的平衡及绕X、Y、Z三个轴弯矩的平衡。
轴力不平衡则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﹞，升力由机翼提供，推力由引擎提供，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﹝当然还有一个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。
无人机基础教程ppt1.3旋翼无人机的结构和原理
13 旋翼无人机飞行原理
滚转运动：当飞行器向左倾斜时，拉力在水平方向上的分力使得飞行器得以向左平移。同 理可以实现飞行器的向右平移。
偏航运动：当飞行器需要改变航向的时候，通常是借助于反扭力实现的。通过改变对角的 电机转数来破坏反扭力的平衡，使得飞行器向着扭力强得一侧旋转。
无人机 WURENJI 谢谢观看~
01 旋翼无人机基本组成
旋翼飞行器又叫多轴飞行器；它有三个 或三个以上的独立动力系统来进行各种控制 动作，不同于固定翼，旋翼机械结构简单， 只需要协调电机之间的转速即可实现控制。 它主要由支撑部分、执行部分、能源和调速 部分和控制部分四部分组成。
02 旋翼无人机基本组成
支撑部分
旋翼无人机支撑部分包括： 机架、起落架。
பைடு நூலகம்
09 旋翼无人机飞行原理
反扭：当螺旋桨受到电机驱动而旋转的时候，会对电机产生一个相反的扭力，使得电机朝 相反的方向旋转。这种现象叫做反扭现象。当机臂一端固定的驱动装置使螺旋桨产生旋转运动 的时候，机臂会以电机轴为中心发生与螺旋桨转动方向相反的相对转动。
10 旋翼无人机飞行原理
当一对机臂的两端固定两个 同向旋转的螺旋桨时，机臂会以自 为中点为旋转中心产生与螺旋桨旋 转方向相反的自转运动。
06 旋翼无人机基本组成
执行部分
旋翼无人机执行部分包括： 电池、电调。
电池：电池是无人机的供电 装置，给电机和机载电子设备供 电。
电调：电子调速器，将飞控 的控制信号，转变为电流信号， 用于控制电机转速。
07 旋翼无人机基本组成
控制部分
旋翼无人机执行部分包括： 遥控装置、GPS。
遥控装置：遥控设备用于对 无人机发送各种控制指令，是人 与飞行器之间的连接设备。
严浩月无人机概论课程精选全文
可编辑修改精选全文完整版严浩月无人机概论课程近年来，无人机市场发展迅猛，无人机人才需求缺口巨大，而国内无人机教育还处在探索和起步阶段。
《无人机概论》以无人机为中心，阐述了无人机相关的基本概念、基本原理、基本技术和基本方法，力求宽而不深、多而不杂、深入浅出、通俗易懂。
全书共分9章，内容分别为无人机概述、无人机结构与系统、无人机飞行原理、航空气象、无人机飞行管理、无人机法律法规、无人机操纵、无人机的日常维护、无人机行业应用。
《无人机概论》可作为中等和高等职业院校无人机应用技术及相关专业的配套教材或参考教材，也可作为无人机培训教材和无人机爱好者的参考书。
第1章无人机概述1．1无人机相关概念1．1．1航空航天1．1．2飞行器1．1．3无人机与无人机系统1．2无人机的特点与分类1．2．1无人机的特点1．2．2无人机的分类1．3无人机的发展历史、现状与未来1．3．1无人机的发展历史与现状1．3．2无人机的发展展望第2章无人机结构与系统2．1无人机结构与系统概述2．2无人机的基本结构2．2．1固定翼无人机的基本结构2．2．2无人直升机的基本结构2．2．3多旋翼无人机的基本结构2．3无人机的动力系统2．3．1电动系统2．3．2油动系统2．4无人机控制站与飞行控制系统2．4．1无人机控制站2．4．2无人机飞行控制系统2．5无人机通信导航系统2．5．1无人机通信2．5．2无人机导航2．6无人机任务载荷系统与发射回收系统2．6．1无人机任务载荷系统2．6．2无人机发射回收系统第3章无人机飞行原理3．1空气动力学基础3．1．1大气性质3．1．2气体流动的基本规律3．2固定翼无人机飞行原理3．2．1升力3．2．2阻力3．2．3升阻比3．2．4拉力3．2．5平衡3．2．6稳定性3．2．7操纵性3．3无人直升机飞行原理3．3．1升力3．3．2旋翼运动3．3．3稳定性3．3．4操纵性3．4多旋翼无人机飞行原理第4章航空气象4．1大气成分与结构4．1．1大气成分4．1．2大气层的结构4．2气象要素4．2．1气温4．2．2气压4．2．3湿度4．2．4降水4．2．6能见度4．3气象环境对飞行的影响4．3．1风切变对飞行的影响4．3．2云对飞行的影响4．3．3能见度对飞行的影响4．3．4湍流对飞行的影响4．3．5积冰对飞行的影响4．3．6锋面天气对飞行的影响4．3．7气压、气温、大气密度对飞行的影响4．4气象资料及其来源与服务设施4．4．1气象图4．4．2气象资料来源4．4．3气象服务设施第5章无人机飞行管理5．1航空器飞行管理5．1．1航空器适航管理5．1．2航空器飞行环境管理5．1．3航空器人为因素管理5．1．4航空器组织运行管理5．2空中交通管理5．2．1空中交通服务5．2．2空域管理5．2．3空中交通流量管理5．3无人机飞行管理体系5．3．1无人机管控机构5．3．2无人机管控技术5．3．3无人机管控对象与内容5．3．4无人机管控法规5．4无人机空域与飞行计划申请5．4．1无人机空域的相关法律法规5．4．2隔离空域申请5．4．3飞行计划申请第6章无人机法律法规6．1中国民航法律法规体系6．1．1法律6．1．2行政法规6．1．3民航规章6．1．4规范性文件6．2中国无人机法律法规体系6．2．1无人机监管文件体系6．2．2飞行管理文件6．2．3空中交通管理文件6．2．4驾驶员管理文件6．2．5无人机登记管理文件6．2．6无人机监管技术支撑文件第7章无人机操纵7．1无人机飞行操纵7．1．1无人机飞行操纵的类型7．1．2无人机遥控器的操纵7．1．3无人机遥控器飞行手法7．1．4戴氏飞行训练法介绍7．2无人机地面站7．2．1地面站控制概述7．2．2飞控调试7．2．3航迹规划7．2．4数据监控7．3无人机的飞行7．3．1多旋翼飞行7．3．2固定翼飞行7．3．3直升机飞行7．4无人机的飞行安全7．4．1外部因素7．4．2自身因素7．4．3外场飞行注意事项7．4．4无人机首次飞行第8章无人机的日常维护8．1无人机飞行手册8．1．1概述8．1．2正常程序8．1．3应急程序8．1．4性能8．1．5飞行限制8．1．6质量和配平/载荷清单8．1．7系统描述8．1．8运行、保养和维护8．1．9附录8．1．10安全提示8．2无人机的维护8．2．1预防性维护8．2．2检查性维护8．2．3修理和更换8．2．4动力系统的维护。
无人机结构与系统-第1章 无人机结构与飞行原理
1.1机体坐标轴和基 本运动状态
图1-1 机体坐标轴
1.2.1 结构组成
1.2多旋翼无人机的 结构及飞行原理
a）I型四旋翼 b）X型四旋翼 c）I型六旋翼 d）X型六旋翼 e）IY型共轴双桨六旋翼 f）Y型共轴双桨六旋翼 g）X型共轴双桨八旋翼 h）I型八旋翼 i）V型八旋翼
多旋翼无人机实质上是属于直升机的范畴，按轴数分为三轴、四轴、六轴、八轴等。按电机 个数分为三旋翼、四旋翼、六旋翼、八旋翼等。按旋翼布局分为I型、X型、V型、Y型、IY型等 （如图1-3所示）。由于X型结构的任务载荷前方的视野比I型的更加开阔，且控制灵活，所以在 实际应用中，多旋翼无人机大多采用X型外形结构。但对于初学者，建议采用I型，较安全。
（2）正反桨
顺时针旋转的螺旋桨称为正浆，逆时针旋转的螺 旋桨称为反浆。安装的 时候，一定记得无论正反 桨，有字的一面是向上的（桨叶圆润的一面要和 电机旋转方向一致）。
1.2.1 结构组成
（3）电机与螺旋桨的搭配
大螺旋桨就需要采用低KV电机，小螺旋桨就需要采用高KV电 机（因为需要用转速来弥补升力不足）。不同的电机需要使用 对应的螺旋桨，如表1-1所示。
（2）KV值
图1-6 电机
在无刷电机的铭牌上还有一组数字，如 KV950，如图 1-6 所示。用它来表示当电机的输入电压增加 1 伏特，无刷电机空转转 速增加的转速值，单位是“转速/伏特”（RPM/V）。例如KV950 电机，外加 1V 电压，电机空转时每分钟转 950 转；外加 2V 电压，电机的空转转速就 1900 转/分；电压为 10V 的时候，电机的空转转速达到 9500 转/分。单从 KV 值，不可以评价 电机的好坏，因为不同 KV 值适用不同尺寸的螺旋桨。KV 值小的电机的绕线匝数更多更密，能承受更大的电流，所以可以产 生更大的扭矩去驱动更大尺寸的螺旋浆；相反，KV 值大的电机的绕线匝数少，产生的扭矩小，适合驱动小尺寸的螺旋浆。
2024年无人机培训教材
无人机培训教材第一章引言无人机，又称无人驾驶飞行器（UnmannedAerialVehicle，UAV），是一种通过遥控或自主飞行方式进行各种任务的航空器。
随着科技的发展，无人机在各个领域中的应用越来越广泛，如航拍、农业、物流、环境监测等。
为了确保无人机安全、高效地运行，提高无人机驾驶员的操作技能和理论知识，本教材旨在为无人机操作者提供全面、系统的培训内容。
第二章无人机基础知识2.1无人机分类与结构无人机按照用途可分为军用、民用和商业无人机；按照飞行原理可分为固定翼无人机、旋翼无人机和多旋翼无人机。
无人机的结构主要包括飞行器、导航系统、遥控系统、任务设备等部分。
2.2飞行原理与飞行性能无人机飞行原理主要包括空气动力学、飞行力学、飞行控制等。
飞行性能参数有飞行速度、飞行高度、续航时间、载重能力等。
2.3导航与飞控系统导航系统负责无人机的定位、导航和飞行路径规划。
飞控系统负责无人机的稳定飞行、姿态控制、自动起飞、着陆等功能。
第三章无人机操作技能培训3.1遥控器操作遥控器是无人机飞行操作的主要工具，操作者需熟练掌握遥控器的各个功能键、摇杆、开关等操作方法。
3.2起飞与着陆起飞与着陆是无人机飞行过程中最关键的操作环节。
操作者需掌握起飞、悬停、着陆等基本动作，确保无人机安全起飞和着陆。
3.3飞行姿态控制飞行姿态控制是无人机飞行过程中保持稳定的关键。
操作者需掌握无人机的前进、后退、上升、下降、左转、右转等飞行姿态控制方法。
3.4自动飞行与任务设备操作操作者需掌握无人机的自动飞行模式、航线规划、任务设备操作等技能，实现无人机的高效作业。
第四章无人机法规与安全4.1无人机法规无人机驾驶员需遵守国家关于无人机的相关法规，包括飞行空域、飞行高度、飞行速度等限制。
4.2飞行安全飞行安全是无人机飞行过程中的重要环节。
操作者需了解飞行安全知识，掌握应对突发状况的方法。
第五章无人机维护与保养5.1无人机检查与维护无人机在使用过程中需定期进行检查和维护，确保飞行安全。
无人机-2-无人机揭秘(1)
云台相机
无人机结构
机架是指多旋翼飞行器的机身架，
机架
是整个飞行系统的飞行载体。一
般使用高强度重量轻的材料，例
如碳纤维、玻璃纤维、树脂等材
料。
机架大小，取决于桨翼的尺寸及
电机的体积：桨翼愈长，马达愈
大，机架大小便会随之而增加。
无人机结构
动力系统 （螺旋桨/电机/电调）
旋翼无人机的动力系统主要由螺 旋桨、电机（马达）和电池所组 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，用于调节电 机的转速。
无人机飞行原理
前面
正桨
2
1 反桨
反桨
3
4 正桨
多旋翼飞行器是通过调节多个电 机转速来改变螺旋桨转速，实现 升力的变化，进而达到飞行姿态 控制的目的。 以四旋翼飞行器为例，飞行原理 如图所示，电机1和电机3逆时 针旋转的同时，电机2和电机4 顺时针旋转，因此飞行器平衡飞 行时，陀螺效应和空气动力扭矩 效应全被抵消。
GPS模块
包含GPS模块和指南针模块，用于 精确确定飞行器的方向及经纬度。 对于失控保护自动返航，精准定位 悬停等功能的实现至关重要
LED显示模块
用于实时显示飞行状态，是飞行过程中必 不可少的，它能帮助飞手实时了解飞行状 态。
无人机结构
遥控系统 （遥控器/接收器）
遥控系统由遥控器和接收器组成， 是整个飞行系统的无线控制终端。 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
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。
无人机飞行原理课件：固定翼无人机飞行原理
知识点1：常见飞行平台气动布局及其特点
2.鸭式布局
鸭式布局是一种将飞机的俯仰主操纵面（水平前翼）放在机翼之前的气动布局形式，军用
有人飞机用的较多，无人机也有部分采用。这种布局方式在外形上像一只鸭子，因此得名”
鸭式布局”，前面的两个翼面也被称为”鸭翼”。而“鸭翼”一般为展弦比较小的三角形
翼面。
知识点1：常见飞行平台气动布局及其特点
机翼在水平面内的投影面积。
几何平均翼弦
翼展
机翼的投影面积与翼展的比值。
机翼左右翼尖的距离。
展弦比
后掠角
机翼与机身轴线的垂线之间的夹角。
机翼的翼展与平均翼弦的比值。
24
知识点2：机翼的平面形状几何参数
感谢您的倾听
简称翼型，是用垂直机翼的平面切割机翼所得的剖面。
知识点2：机翼的平面形状几何参数
从飞机顶上往下看，机
翼在水平面上的投影。
平面
形状
机翼
翼型
21
知识点2：机翼的平面形状几何参数
22
知识点2：机翼的平面形状几何参数
平
直
机
翼
平面形状
23
知识点2：机翼的平面形状几何参数
机翼面积
根尖比
翼根翼弦与翼尖翼弦的比值。。
左副翼和右副翼，分别布置在机翼后缘外侧。在所有的气动部件中，机翼是产生升力的主
要部件，也是最主要的气动部件；尾翼是辅助气动部件，主要用于保证飞行的稳定性和操
纵性。
知识点1：常见飞行平台气动布局及其特点
1.常规布局
常规布局是现代飞机最常用的一种气动布局，即将飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼
后面的飞机尾部
固定翼无人机飞行原理
任务
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组成
复杂
简单
的
结
使用
自主飞行与遥控
遥控
构
及
用途
军用、民用、特殊任 务
比赛、运动、娱乐
飞Байду номын сангаас
行 原
管理
中国民用航空局（简 称民航局）或军方
航空运动管理中心
理
1.2 无人机的性能、用途和选型
第
1.2.1 无人机的性能
一
章
1．无人直升机的性能
无
与有人直升机相比，无人直升机由于无人员伤亡、体积小、造价低、 战场生存力强等特点，在许多方面具有无法比拟的优越性。
无 1）操控简单
人
机 2）机械结构的可靠性高
的
结 构
3）维护容易
及
飞
行
原
理
1.2 无人机的性能、用途和选型
第
一 1.2.2 无人机的用途和选型
章
1．无人机在民用领域的应用
无
1）航拍摄影
人 机 的 结
2）电力巡检 3）新闻报道 4）保护野生动物
构
5）环境监测
及
6）快递送货
飞
7）提供网络服务
飞
行
原
理
1.2 无人机的性能、用途和选型
第
一 2．固定翼无人机的性能
章
无 固定翼无人机的优点是在3类飞行器中续航
人 机 的 结
时间最长、飞行效率最高、载荷最大、飞行 稳定性高。速度快、续航长的无人机在各个 行业应用往往意味着更高的生产力。
构
及
飞
行
原
理
1.2 无人机的性能、用途和选型
第
一 章
3．多旋翼无人机的性能
构
4.按任务高度分类：无人机可以分为超低空无人机、低空无
及
人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。
飞
行
5.按飞行平台构型分类：无人机可分为固定翼无人机、旋翼
原
无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。
理
1.1 无人机的分类与航空模型
第 一
1.1.3 无人机与航空模型的区别
章
项目
无人机
航模
无
人 机
及
2）空气温度
飞
行
空气温度即气温，是表示空气冷热程度的物理量。空气温度的高低表示空气中空气分
原
3）空气压力
理
空气压力指空气垂直作用在空气微团表面或物体表面单位面积上的力，单位为帕（Pa）。
1.3 无人机的空气动力学原理
第
一
1.3.3 大气的物理性质
章
1．空气湿度
无
表示空气中水汽多少，即干湿程度的物理量称为空气湿度。湿度的大小常用水汽
飞行高度可以分为绝对高度（True Altitude）、真实高度（Absolute Altitude/Height）、
无
压力高度（Pressure Altitude）和标准大气高度（Elevation）4种。
人
机
6．空气的物理参数
的
1）空气密度
结
构
空气密度是指在一定的温度和压力下，单位体积空气所具有的质量。
行 原
8）交通疏导
理
1.2 无人机的性能、用途和选型
第
一 章
1.2.2 无人机的用途和选型
2．无人机在军事领域的应用
无
1）情报侦察
人
2）军事打击
机
3）信息对抗
的
4）通信中继
结
构
及
飞
行
原
理
1.3 无人机的空气动力学原理
第
一 章
1.3.1 空气动力学的概念
无
空气动力学是力学的一个分支，研究飞行器或其他物
1.3 无人机的空气动力学原理
第
一 章
2．大气的分层
无 大气层没有明显的上限，若以气温变化为
人 机
基准，则可将大气分为对流层、平流层、
的 结
中间层、电离层和散逸层5层。
构
及
飞
行
原
理
1.3 无人机的空气动力学原理
第 一 章 无 人 机 的 结 构 及 飞 行 原 理
图1-16 大气的具体分层
1.3 无人机的空气动力学原理
人
体在同空气或其他气体做相对运动情况下的受力特性、
机 的
气体的流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在
结
流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的
构
及
发展而成长起来的一个学科。
飞
行
原
理
1.3 无人机的空气动力学原理
第 1.3.2 大气环境基础知识
一 章
1．大气的组成
无 人 机 的 结 构 及 飞 行 原 理
无人机的结构及飞行原理
第
无人机的概念和分类；
一
章
不同无人机的性能指标及用途；
无
人 机
空气动力学的概念及大气环境基础知识；
的
结
不同种类无人机的结构及飞行原理。
构
及
飞
行
原
理
1.1 无人机的分类与航空模型
第
一 章
1.1.1 无人机的概念
无
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装
人
置操纵的不载人飞机，其由机载计算机完全地或间歇地
机 的
自主操作。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称。
结
构
及
飞
行
原
理
1.1 无人机的分类与航空模型
第 一
1.1.2 无人机的分类
章
1.按用途分类：无人机可分为军用无人机和民用无人机。
无
2.按尺度分类（民航法规）：无人机可分为微型无人机、轻
人
型无人机、小型无人机及大型无人机。
机 的 结
3.按活动半径分类：无人机可分为超近程无人机、近程无人 机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。
人 机
压、绝对湿度、相对湿度和露点温度等表示。公众天气预报中最常用的是相对湿度。
的
2．空气压缩性
结
构
空气的温度越高，空气密度的变化越小（或密度减小得越少），则空气不易压缩
及
（或空气的压缩性减小）。
飞 行
3．空气黏性
原
空气黏度又称空气动力黏度，旧称黏性系数，是表征空气黏性的一个物理量，是
理
分子自由层碰撞抵制剪切变形的能力。
飞
或36089 ft，对流层内标准温度递减率为每增加1000 m温度递减6.5 ℃，
行 原
或每增加1000 ft温度递减2 ℃。11～20 km的平流层底部气温为常值。
理
1.3 无人机的空气动力学原理
第
5．飞行高度
一
章
飞行高度是指飞机的重心在空中距离某一基准平面的垂直距离。根据所选平面的不同，
人 机
与固定翼无人机相比，无人直升机可垂直起降、空中悬停，向任意方 向飞行，其起飞着陆场地小，不必配备复杂、大体积的发射回收系统。
的 结
在军用方面，无人直升机既能执行各种非杀伤性任务，又能执行各种 软硬杀伤性任务，包括侦察、监视、目标截获、诱饵、攻击、通信中 继等；
构 及
在民用方面，无人直升机在大气监测、交通监控、资源勘探、电力线 路检测、森林防火等方面具有广泛的应用前景。
第 一
3．大气的特性
章
随着高度的增加，空气密度和压力均减小，湿度增大，气温近似
无
线性降低。
人
4．国际标准大气
机
的
国际标准规定，以海平面的高度为零，气温为288.15 K（15 ℃或
结 构
59 ℉），海平面气压为760 mmHg，即1013.2 mbar（毫巴）或
及
1013.2 hPa（百帕）或19.92 inHg（英寸汞柱）。对流层高度为11 km