无人机飞行原理ppt课件
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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。
无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第3节飞行性能【可编辑全文】
3.3 飞行性能
无人机飞行性能是描述飞机质心运动规律的性
能，包括飞机的飞行速度、飞行高度、航程、航时、
起飞和着陆性能等。与有人机不同的是，无人机几
乎涉及不到筋斗、盘旋、战斗转弯等机动性能，所
以不加以讨论。
3.3 飞行性能—高度
理论静升限：飞机能作水平直线飞行的最大高度。
实用静升限：飞机最大爬升率等于0.5m/s（亚声速飞机）
的，反之则称飞机是不稳定的。
3.1 稳定性
飞机的稳定性包括：纵向稳定、横向稳定、侧向
（航向）稳定。
3.1.1 机体坐标系
不论是固定翼、直升机、还
是多旋翼无人机，研究其稳定性
的时候首先要建立机体坐标系。
原点(0点)： 位于飞行器的
重心；
纵轴(0X轴)：位于飞行器参
考平面内平行于机身轴线并 指
向飞行器前方；
螺旋（尾旋）：飞机失速
后机翼自转，飞机以小半径的
圆周盘旋下降运动。
原因：飞机横向稳定性过弱，
航向稳定性过强，产生螺旋
不稳定。
改出：立即向螺旋反方向打
舵到底制止滚转。
3.1.6 航向与横向稳定性的耦合
荷兰滚（飘摆） ：非指令的时而左滚，时而
右滚，同时伴随机头时而左偏，时而右偏的现象。
原因：飞机的横向稳定性过强，而航向稳定性
3.1.2 姿态角—俯仰角
机体坐标系纵轴与水平面的夹角。抬头时，俯
仰角为正，否则为负。
3.1.2 姿态角—滚转角
机体坐标系立轴与通过机体纵轴的铅垂面间的
夹角，机体向右滚为正，反之为负。
3.1.2 姿态角—偏航角
机体坐标系纵轴与垂直面的夹角，机头右偏航
为正，反之为负。
无人机飞行原理课件：固定翼无人机飞行品质与飞行性能
任务2：固定翼无人机的稳定
无人机的方向稳定性，指的 是飞行中，无人机受微小扰 动以至方向平衡遭到破坏， 在扰动消失后，无人机自动 趋向恢复原平衡状态的特性。
任务2：固定翼无人机的稳定
无人机的横侧稳定性，指的是飞行中无人机受微小扰动以 至横侧平衡遭到破坏，在扰动消失后，无人机自动趋向恢 复原平衡状态的特性。
升力(L)、重力(W)、 拉力(P)、阻力(D)。
4-1
下降——固定翼无人机沿向下倾斜的轨迹所做的等速直线飞行。
L
R
θ
W
D
2
P
θ
W
W
1
下降时,受到四个力的作用： 升力(L)、重力(W)、 拉力(P)、阻力(D)。
感谢您的观看
固定翼无人机飞行品质与飞 行性能
无人机飞行状态的变化，归根到底，都是力和力矩作用的结果。 无人机的平衡、稳定性和操纵性是阐述无人机在力和力矩的作用 下，无人机状态的保持和改变的基本原理。
任务1：固定翼无人机的平衡
飞机的平衡包括作用力平衡和力矩平衡两个方面。本节只分析各力 矩的平衡。
➢ 相对横轴(OY轴)——俯仰平衡 Y ➢ 相对立轴(OZ轴)——方向平衡 ➢ 相对纵轴(OX轴)——横侧平衡
➢ 俯仰（纵向）操纵性 ➢ 方向操纵性 ➢ 横侧操纵性
既不倾斜也不侧滑的等速直线运行
平飞
上升
下降
平飞性能
上升性能
下降性能
平飞——固定翼无人机做等高、等速的水平直线飞行。
L
D
P
W
上升——飞机沿倾斜向上的轨迹做等速直线的飞行叫做上升。
升 力
推 力
上
阻
上
力
上
重力 W
上升 角
AOPA飞行原理ppt课件
第二章 第 页
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12
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；
第二章 第 页
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13
第三节 机翼的平面形状
第二章 第 页
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14
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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9
第二章 第 页
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10
四、起降装置
第二章 第 页
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11
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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1
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
无人机飞行原理课件：固定翼无人机的升力
01
机翼产生升力的原理
1.1 机翼的压力分布
➢ 迎角对流线谱的影响
▼当迎角由小变大时，机翼上表面的流管变得更细，下表面则相 反，流管较原来变粗，甚至比前方流管还粗，机翼后缘涡流更多。
小迎角
大迎角
1.1 机翼的压力分布
➢ 烟风洞实验
▼观察空气流过机翼的情形。
1.1 机翼的压力分布
➢ 烟风洞实验
▼上下表面产生了压强差
向后向上
总空气动力R，R的方向
1.2 升力的产生
机翼——产生升力
1.3 机翼的压力分布
➢ 压力分布表示——矢量表示法
▼当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。 ▼当机翼表面压强高于大气压，称为压力。
1.3 机翼的压力分布
➢ 压力分布表示——矢量表示法
为了形象地说明机翼表面各点的压力大小，可用矢量表示法，画出机翼的压力分 布图。将测出的翼面各点的压力与大气压力之差，用向量画在翼面的垂直线上。
▼机翼前方的气流流到机翼前缘，开始受
到机翼的阻挡，流线分成两股，一股流经 机翼上表面，另一股流经机翼下表面。
▼由于机翼上、下表面向外凸起，流线在
这些地方比较密集，即上下表面的流管都 比前方变细。
▼再比较上下表面的流线，可以看到，由
于上表面比下表面凸起得多，所以上表面 的流线更密一些，流管更细一些。
▼到了机翼后缘，由于气流分离，出现了
➢ 迎角对压力分布的影响
结论：随着迎角的逐渐增 大，上翼面前缘的吸力峰 变大，升力增加。
2.1 影响升力的因素——机翼面积
➢ 机翼面积对升力的影响
机翼面积增大，产生的上、下压力差总和增大，升力增大， 升力与机翼面积的变化成正比。
2.1 影响升力的因素
机翼产生升力的原理
1.1 机翼的压力分布
➢ 迎角对流线谱的影响
▼当迎角由小变大时，机翼上表面的流管变得更细，下表面则相 反，流管较原来变粗，甚至比前方流管还粗，机翼后缘涡流更多。
小迎角
大迎角
1.1 机翼的压力分布
➢ 烟风洞实验
▼观察空气流过机翼的情形。
1.1 机翼的压力分布
➢ 烟风洞实验
▼上下表面产生了压强差
向后向上
总空气动力R，R的方向
1.2 升力的产生
机翼——产生升力
1.3 机翼的压力分布
➢ 压力分布表示——矢量表示法
▼当机翼表面压强低于大气压，称为吸力。 ▼当机翼表面压强高于大气压，称为压力。
1.3 机翼的压力分布
➢ 压力分布表示——矢量表示法
为了形象地说明机翼表面各点的压力大小，可用矢量表示法，画出机翼的压力分 布图。将测出的翼面各点的压力与大气压力之差，用向量画在翼面的垂直线上。
▼机翼前方的气流流到机翼前缘，开始受
到机翼的阻挡，流线分成两股，一股流经 机翼上表面，另一股流经机翼下表面。
▼由于机翼上、下表面向外凸起，流线在
这些地方比较密集，即上下表面的流管都 比前方变细。
▼再比较上下表面的流线，可以看到，由
于上表面比下表面凸起得多，所以上表面 的流线更密一些，流管更细一些。
▼到了机翼后缘，由于气流分离，出现了
➢ 迎角对压力分布的影响
结论：随着迎角的逐渐增 大，上翼面前缘的吸力峰 变大，升力增加。
2.1 影响升力的因素——机翼面积
➢ 机翼面积对升力的影响
机翼面积增大，产生的上、下压力差总和增大，升力增大， 升力与机翼面积的变化成正比。
2.1 影响升力的因素
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
牛顿第一运动定律：在不受任何外力或所受外力之和为零 的状态下，物体总保持匀速直线运动状态或是静止状态。
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。
17
空气动力学与飞行原理
牛顿定律与无人机受力
LOGO 18
壹 目录页
一、
牛顿定律
二、
无人机受力
19
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
14
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
5
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
L
1 2
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
14
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
5
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
L
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无人机结构与系统课件：无人机结构与飞行原理
1.2.3飞行控制
图1-12 俯仰运动
3.滚转运动、侧向运动（左右运动）
与图1-12的原理相同，在图1-13中，改变电机2和电机4的转 速，保持电机1和电机3的转速不变，则可使机身绕x轴旋转（正 向和反向），实现四旋翼无人机的滚转运动。同时，四旋翼无 人机首先发生一定程度的倾斜，从而使螺旋桨升力产生水平分 量，因此可以实现四旋翼无人机的侧向飞运动。例如，电机4的 转速上升，电机2的转速下降，电机1和电机3的转速保持不变， 无人机左滚，向左运动。
表1-1 电机与螺旋桨的搭配
1.2.1 结构组成
6. 飞行控制系统
飞行控制系统是多旋翼无人机的核心设备，飞控系统的好坏从本质上决定了无人机 的飞行性能。飞行控制系统集成了高精度的感应器元件，主要由陀螺仪（飞行姿态感 知）、加速计、角速度计、气压计、GPS及指南针模块（可选配）以及控制电路等部件 组成。通过高效的控制算法，能够精准地感应并计算出无人机的飞行姿态等数据，再通 过主控制单元实现精准定位悬停和自主平稳飞行。根据机型的不一样，可以有不同类型 的飞行控制系统，有支持固定翼、多旋翼及直升机的飞行控制系统。
（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。
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。
无人机飞行原理课件：大气飞行环境
气温越高，
气压越小。
温度升高,大气变得稀薄,密度变
小，因此在大气稀薄的这一指定
面积中,压力就变小了, 气压就
相对变低。
知识点1：大气的基本气象元素
3.湿度
空气湿度是用来量度空气中水汽含量多少或空气干燥潮湿程度的物理量。空气中液态或固
态的水不算在湿度中。不含水蒸气的空气被称为干空气。由于大气中的水蒸气可以占空气
知识点2：大气垂直分布
●
●
●
●
●赤道热带Fra bibliotek厚，寒带较薄夏季较厚，冬季较薄
赤道地区可达 16-18 公里
中纬度地区约 10-12 公里
两极地区约 7-8 公里
地面辐射是对流层的主要热源，
地面接收的太阳辐射从低纬度向
高纬度递减。气温高，对流则旺
盛，厚度就大。
北极
知识点2：大气垂直分布
一般气温随高度增加而降低。
单位——帕斯卡，简称帕（ Pa）
表示——1牛顿力作用在1平方米上，1 Pa=1N/ m
2
数值——等于单位面积上空气柱的重量产生的压力。
知识点1：大气的基本气象元素
01
高
度
02
气
温
海拔越高，
气压越低。
大气密度具有随高度的增加而递
减的特性，即单位体积的大气质
气压高度计
量随高度的增加而减小，气压亦
有相同的变化。
气象要素水平分布不均匀，状态
变化迅速。
有强烈的垂直对流运动和不规则
的乱流运动。
知识点2：大气垂直分布
从对流层顶到 50～55 KM 高度的一层称为平流层，也称“同温
层”。
气流表现为水平方向运动，对流现象减弱。
无人机系统原理测绘ppt课件
民用无人机起步晚，与发展较好的军用无人机在技术上脱 节； 主要无人机研究单位定位于军事技术，先进的军用无人机 技术向民用无人机转化不足； 民营企业充分发挥了自己的市场优势，积极投身民用无人 机行业； 民用无人机市场正在升温。
民用无人机行业存在的不足：
从航模转型的多，专业设计研究的少； 设计水平低，生产规模小； 测绘应用多，其它应用少； 机型小，总体质量水平较低。
3.3 地面控制站
地面控制站主要功能： 任务规划； 飞机状态监控； 飞机和任务设备的操控； 信息处理
3.4 任务设备
常见的任务设备有： 照相机 电视摄像机 红外热像仪 光电侦察稳定平台 合成孔径雷达（SAR）
相机
可用于小飞机 航测的相机： 飞思 哈苏 莱卡 尼康
无人机控制系统原理图
五、无人机作业流程
设备地面展开 根据任务进行航线规划 飞行前全部设备检查 启动动力系统 飞机起飞 到达作业地点、作业 返回降落 飞机落地后检查维护 获取作业数据 作业数据的后期处理
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
全球鹰
长13.4m，翼展 35.5m，最大起飞 重量11610kg，最 大载油量6577kg， 有效载荷900kg。 一台涡扇发动机置 于机身上方，最大 飞行速度740km/h， 巡航速度635km/h， 航程26000km，续 航时间42h。
MQ-1 捕食者
可监视目标24小 时，最大续航时 间60小时。该机 装有光电/红外侦 察设备、GPS导 航设备和具有全 天候侦察能力的 合成孔径雷达， 在4000米高处分 辨率为0.3米，对 目标定位精度 0.25米。
“翔龙”高空高速无人侦察机全机长14.33米，翼展24.86米，机高5.413 米，正常起飞重量6800公斤，任务载荷600公斤，机体寿命暂定为 2500Fh。巡航高度为18000米～20000米，巡航速度大于 700公里/小时； 作战半径2000～2500公里，续航时间最大10小时，起飞滑跑距离350米， 着陆滑跑距离500米。连翼飞机具有结构结实、抗坠毁能力强、抗颤振能 力好、飞行阻力小、航程远等优点。
民用无人机行业存在的不足：
从航模转型的多，专业设计研究的少； 设计水平低，生产规模小； 测绘应用多，其它应用少； 机型小，总体质量水平较低。
3.3 地面控制站
地面控制站主要功能： 任务规划； 飞机状态监控； 飞机和任务设备的操控； 信息处理
3.4 任务设备
常见的任务设备有： 照相机 电视摄像机 红外热像仪 光电侦察稳定平台 合成孔径雷达（SAR）
相机
可用于小飞机 航测的相机： 飞思 哈苏 莱卡 尼康
无人机控制系统原理图
五、无人机作业流程
设备地面展开 根据任务进行航线规划 飞行前全部设备检查 启动动力系统 飞机起飞 到达作业地点、作业 返回降落 飞机落地后检查维护 获取作业数据 作业数据的后期处理
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
全球鹰
长13.4m，翼展 35.5m，最大起飞 重量11610kg，最 大载油量6577kg， 有效载荷900kg。 一台涡扇发动机置 于机身上方，最大 飞行速度740km/h， 巡航速度635km/h， 航程26000km，续 航时间42h。
MQ-1 捕食者
可监视目标24小 时，最大续航时 间60小时。该机 装有光电/红外侦 察设备、GPS导 航设备和具有全 天候侦察能力的 合成孔径雷达， 在4000米高处分 辨率为0.3米，对 目标定位精度 0.25米。
“翔龙”高空高速无人侦察机全机长14.33米，翼展24.86米，机高5.413 米，正常起飞重量6800公斤，任务载荷600公斤，机体寿命暂定为 2500Fh。巡航高度为18000米～20000米，巡航速度大于 700公里/小时； 作战半径2000～2500公里，续航时间最大10小时，起飞滑跑距离350米， 着陆滑跑距离500米。连翼飞机具有结构结实、抗坠毁能力强、抗颤振能 力好、飞行阻力小、航程远等优点。
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
空气动力学与飞行原理课件：无人机空气动力学概述 、翼型空气动力学
5
空气动力学与飞行原理
翼型空气动力学
LOGO 6
壹 目录页 一、 二、 三、 四、
翼型几何特性 伯努利定理 升力 阻力
五、 六、 七、
升阻比
空气动力特性影响因素
翼型选择
7
壹 翼型几何特性
在固定翼无人机的各种飞行状态下，机翼是 无人机产生升力的主要部件。如果平行于机身对 称面在机翼展向任意位置切一刀，切下来的机翼 剖面称作为翼剖面或翼型。如图，翼型设计是无 人机设计中必不可少的一环，它直接影响到固定 翼无人机的空气动力学特性和飞行性能。
（四）S翼型 中弧线是一个平躺的S型，这类翼型
因迎改变时，压力中心变动较小，升力 较大，常用于飞翼布局无人机。
（五）内凹翼 下弧线在翼弦线上，中弧线高，升
力系数大，常见于早期飞机及牵引滑翔 机。
13
壹 翼型几何特性
（六）其它特种翼型 例如：直升机OA系列翼型等。 20世纪初设计了很多低速飞机的翼型，如德 国人奥托·利林塔尔设计并测试了RAF-6，还有 Gottingen 398，Clark Y，NACA翼型系列等， 如图2.5所示。目前这些翼型在低速无人机和航空 模型中得到了广泛的应用。尤其是Clark Y系列翼 型，因其良好的加工性能，在微型和轻型无人机 中得到了广泛应用。
空气动力学与飞行原理
无人机空气动力学概述
LOGO 1
壹 无人机空气动力学概述
无人机之所以能在大气中做持续的飞行，主要靠空气给它的反作用力（即升力）。空气动力学 最重要的是知道无人机上所受到的分布压力、升力、阻力和力矩，以及无人机参数对这些空气动力的 影响规律。
无人机主要在对流层和平流层飞行，此时无人机尺寸远大于气体分子的自由行程，因此，无人 机所处的介质是连续空气。对于无人机空气动力学，最重要的两个无量纲量是马赫数和雷诺数，它体 现了空气的压缩性和粘性特性。
空气动力学与飞行原理
翼型空气动力学
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壹 目录页 一、 二、 三、 四、
翼型几何特性 伯努利定理 升力 阻力
五、 六、 七、
升阻比
空气动力特性影响因素
翼型选择
7
壹 翼型几何特性
在固定翼无人机的各种飞行状态下，机翼是 无人机产生升力的主要部件。如果平行于机身对 称面在机翼展向任意位置切一刀，切下来的机翼 剖面称作为翼剖面或翼型。如图，翼型设计是无 人机设计中必不可少的一环，它直接影响到固定 翼无人机的空气动力学特性和飞行性能。
（四）S翼型 中弧线是一个平躺的S型，这类翼型
因迎改变时，压力中心变动较小，升力 较大，常用于飞翼布局无人机。
（五）内凹翼 下弧线在翼弦线上，中弧线高，升
力系数大，常见于早期飞机及牵引滑翔 机。
13
壹 翼型几何特性
（六）其它特种翼型 例如：直升机OA系列翼型等。 20世纪初设计了很多低速飞机的翼型，如德 国人奥托·利林塔尔设计并测试了RAF-6，还有 Gottingen 398，Clark Y，NACA翼型系列等， 如图2.5所示。目前这些翼型在低速无人机和航空 模型中得到了广泛的应用。尤其是Clark Y系列翼 型，因其良好的加工性能，在微型和轻型无人机 中得到了广泛应用。
空气动力学与飞行原理
无人机空气动力学概述
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壹 无人机空气动力学概述
无人机之所以能在大气中做持续的飞行，主要靠空气给它的反作用力（即升力）。空气动力学 最重要的是知道无人机上所受到的分布压力、升力、阻力和力矩，以及无人机参数对这些空气动力的 影响规律。
无人机主要在对流层和平流层飞行，此时无人机尺寸远大于气体分子的自由行程，因此，无人 机所处的介质是连续空气。对于无人机空气动力学，最重要的两个无量纲量是马赫数和雷诺数，它体 现了空气的压缩性和粘性特性。
无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第5节多旋翼基础知识
要完全杜绝和排除此类问题也比较困难，因为现有 小尺度的多旋翼，几乎100%时开环结构，无法检测到每 个电机是否转速正常。
5.2.3 动力系统—电调
建议最基础测试电机与电调兼容性的方案： 在地面拆除螺旋桨，姿态或增稳模式启动，启 动后油门推至50%，大角度晃动机身、快速大范围 变化油门量，使飞控输出动力。仔细聆听电机转动 声音，并测量电机温度，观察室否出现缺相。 在调试前，用遥控器设置电调时，需要接上电 机。
5.3 多旋翼气动布局—Y字型、H字型
Y型
优点：动力组较少，成本 低；外形炫酷，前方视线开阔。
缺点：尾旋翼需要使用一 个舵机来平衡扭矩，增加了机 械复杂性和控制难度。
H型
H型比较容易设计成折叠 结构，且拥有X型相当的特点。
5.3 多旋翼气动布局—4\6\8旋翼
单纯从气动效率出发，旋翼越大，效率越高，同样 起飞重量的4轴飞行器比8轴飞行器的效率高，故轴数越 多载重能力不一定越大。
一般锂聚合物电池上都有2组线。1组是输出线（粗， 红黑各1根）；1组是单节锂电引出线（细，与S数有关）， 用以监视平衡充电时的单体电压。
多轴飞行器飞行中，图像叠加OSD信息显示的电压 一般为电池的负载电压。
5.2.3 动力系统—电池
锂电池在使用时必须串联才能达到使用电压需要，因此 聚合物电池需要专用的充电器，尽量选用平衡充电器。 根据充电原理的不同分为串型式平衡充电器和并行式平衡充 电器。并行式平衡充电器使被充电的电池块内部每节串联电 池都配备一个单独的充电回路，互不干涉，毫无牵连。
5.2.2 飞控系统—飞控软件
飞控
基本情况
优点
缺点
KK飞控
开源，只使用 三个成本低廉
的单轴陀螺
价格便宜，硬件 结构简单
5.2.3 动力系统—电调
建议最基础测试电机与电调兼容性的方案： 在地面拆除螺旋桨，姿态或增稳模式启动，启 动后油门推至50%，大角度晃动机身、快速大范围 变化油门量，使飞控输出动力。仔细聆听电机转动 声音，并测量电机温度，观察室否出现缺相。 在调试前，用遥控器设置电调时，需要接上电 机。
5.3 多旋翼气动布局—Y字型、H字型
Y型
优点：动力组较少，成本 低；外形炫酷，前方视线开阔。
缺点：尾旋翼需要使用一 个舵机来平衡扭矩，增加了机 械复杂性和控制难度。
H型
H型比较容易设计成折叠 结构，且拥有X型相当的特点。
5.3 多旋翼气动布局—4\6\8旋翼
单纯从气动效率出发，旋翼越大，效率越高，同样 起飞重量的4轴飞行器比8轴飞行器的效率高，故轴数越 多载重能力不一定越大。
一般锂聚合物电池上都有2组线。1组是输出线（粗， 红黑各1根）；1组是单节锂电引出线（细，与S数有关）， 用以监视平衡充电时的单体电压。
多轴飞行器飞行中，图像叠加OSD信息显示的电压 一般为电池的负载电压。
5.2.3 动力系统—电池
锂电池在使用时必须串联才能达到使用电压需要，因此 聚合物电池需要专用的充电器，尽量选用平衡充电器。 根据充电原理的不同分为串型式平衡充电器和并行式平衡充 电器。并行式平衡充电器使被充电的电池块内部每节串联电 池都配备一个单独的充电回路，互不干涉，毫无牵连。
5.2.2 飞控系统—飞控软件
飞控
基本情况
优点
缺点
KK飞控
开源，只使用 三个成本低廉
的单轴陀螺
价格便宜，硬件 结构简单
多旋翼无人机飞行原理(课件)
结语
总的来说，多旋翼无人 机的飞行原理主要包括 飞行稳定性、悬停控制 和飞行姿态控制三个方 面。通过合理地控制螺 旋桨的转速和推力，飞 行器可以实现稳定的飞 行、精确的悬停和灵活 的飞行动作，为无人机 的各种应用领域提供了 广阔的发展空间。
谢谢大家
多旋翼无人机飞行原理
授课人：
目录
01
02
03
飞行 基础
稳定 性
动作 控制
飞行的 基础
飞行
基础
PICTURE
AND OTHER
多旋翼无人机的飞行稳定性是 其飞行的基础。飞行稳定性包 括飞行器的自稳性和控制系统 的稳定性两个方面。
飞行
基础
自稳性是指在没有外部干扰情况下， 飞行器能够保持平稳飞行的能力。
稳定性
关键键
为了实现悬停，需要通过控 制螺旋桨的转速来平衡重力 和升力
悬停
同时通过调整螺旋桨的推力 来对抗
微 分
积
悬停
分
悬停控制通常基于PID（比例、积分、微分）控制算法，通过对飞行姿态的控制，调整 螺旋桨的转速和推力来实现精确的悬停。
动作
控制
TEXT
多旋翼无人机的飞行姿 态控制是实现飞行动作 和航向控制的关键。
飞行姿态控制是指通过 调整不同螺旋桨的推力 和转速，改变飞行器的 倾斜角度和旋转角速度， 从而实现不同的飞行动 作和航向控制。
TEXT
TEXT
为了实现飞行姿态控制， 多旋翼无人机通常采用 陀螺仪和加速度计等传 感器来感知飞行器的姿 态，通过飞控系统对传 感器数据进行处理，并 输出相应的控制信号来 实现不同的飞行动作。
稳定性则是指控制系统能够将飞行器从初始状态平 稳引导到期望的状态。
无人机为什么能飞牛顿定律与伯努利原理无人机编程PPT课件
重力
小
提前尝试吹纸和喷泉的小实验，准备好实验器 材； 结合PPT和工作纸样例为学生准备工作纸。
学习目标
1. 学习万有引力定律 2. 了解牛顿第二定律 3. 认识气压与伯努利定律
万有引力
地球是一个球体
万有引力
是谁第一个证明了地球是圆的？
环游世界（1519-1522）
5
万有引力
球形：还有什么证据?
从顶端开始出现在海平面的船…
6
万有引力
为什么加拿大人不会飞走？
站在地球的两端
加拿大
澳大利亚
万有引力
是 “地心引力” 把我们向地球中心的方向吸引
地心引力让苹果下落
万有引力公式
万有引力 万有引力趣事
GMars=0.38×GEarth Gjupiter=2.5×GEarth
万有引力
宇宙中的万有引力
星球质量很大，
它们之间的万有引力也很大.
2. 沿着一张纸表面吹气。 会发生什么?
伯努利定律 动动手: 制作一个喷泉
1. 吸管一端没入水中 2. 贴着吸管上端水平吹气
会发生什么?
吸管
一杯水
升力
课堂总结
地心引力让东西落向地面。
根据牛顿第二定律我们需要一个 向上的升力 来克 服地心引力才能起飞。
空气给了鸟类和飞机向上的升力。
根据伯努利定律，空气流动速度越快，空气压力越
引力让月球绕着地球转动
引力让行星绕着太阳转动
万有引力
练习
让我们更形象地感受万 有引力！
用箭头画出当你把汉堡 扔向空中后它会向哪个 方向掉落。
牛顿定律 我们用箭头来代表力
一个长方体
压缩
弯折
剪切
牛顿定律 画出受力图
小
提前尝试吹纸和喷泉的小实验，准备好实验器 材； 结合PPT和工作纸样例为学生准备工作纸。
学习目标
1. 学习万有引力定律 2. 了解牛顿第二定律 3. 认识气压与伯努利定律
万有引力
地球是一个球体
万有引力
是谁第一个证明了地球是圆的？
环游世界（1519-1522）
5
万有引力
球形：还有什么证据?
从顶端开始出现在海平面的船…
6
万有引力
为什么加拿大人不会飞走？
站在地球的两端
加拿大
澳大利亚
万有引力
是 “地心引力” 把我们向地球中心的方向吸引
地心引力让苹果下落
万有引力公式
万有引力 万有引力趣事
GMars=0.38×GEarth Gjupiter=2.5×GEarth
万有引力
宇宙中的万有引力
星球质量很大，
它们之间的万有引力也很大.
2. 沿着一张纸表面吹气。 会发生什么?
伯努利定律 动动手: 制作一个喷泉
1. 吸管一端没入水中 2. 贴着吸管上端水平吹气
会发生什么?
吸管
一杯水
升力
课堂总结
地心引力让东西落向地面。
根据牛顿第二定律我们需要一个 向上的升力 来克 服地心引力才能起飞。
空气给了鸟类和飞机向上的升力。
根据伯努利定律，空气流动速度越快，空气压力越
引力让月球绕着地球转动
引力让行星绕着太阳转动
万有引力
练习
让我们更形象地感受万 有引力！
用箭头画出当你把汉堡 扔向空中后它会向哪个 方向掉落。
牛顿定律 我们用箭头来代表力
一个长方体
压缩
弯折
剪切
牛顿定律 画出受力图
无人机飞行原理 ppt课件
PPT课件
23
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大气湿度:表示空气中水汽含量的多少。
PPT课件
14
风 : 空气相对于地面的运动。气象上常指空 气的水平运动，并用风向、风速来表示。
风:空气在水平方 向上的运动
PPT课件
15
云 : 悬浮在空气中的大量水滴和冰晶组成的 可见聚合体。在常规气象观测中要测定云状、 云高和云量。
云:悬浮在空中的大量微小水滴或冰晶
PPT课件
1
PPT课件
2
大气在地球引力的作用下聚集在地球周围， 大气层总质量的百分之90都集中在离地球 表面15km高度以内，总质量百分之99集中 在地球表面50km高度以内。在2000km高 度以上，大气极其稀薄，并逐渐向行星空间 过度。
PPT课件
3
PPT课件
4
地球对流层位于大气的最低层，集中了约 75%的大气的质量和90%以上的水汽质量。 其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和
季节而变化。它的高度因纬度而不同，在低 纬度地区平均高度为17~18公里，在中纬 度地区平均为10~12公里，极地平均为8~9 公里，并且夏季高于冬季。
PPT课件
5
同温层，又称平流层，是地球大气层里上热 下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当 中高温层置于顶部(高压环境下受重，氧原 子聚合放热) ，而低温层置于低部。它与位 于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层 是上冷下热的。在中纬度地区，同温层位于 离地表10公里至50公里的高度，而在极地， 此层则始于离地表8公里左右
PPT课件
6
中间层又称中层。自平流层顶到85千米之 间的大气层。中间层
气温随高度增高而迅速下降，顶部气温降到 -83摄氏度以下。原因是:本层几乎没有臭氧， 而氮气和氧气等气体所能吸收的波长更短的 太阳辐射又大部分已被上层大气所吸收了。
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降水:从云中降落到地 面上的液态或固态水
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17
蒸发
蒸发 : 液体表面的气化现象。气象上指水由 液体变成气体的过程。
.
18
辐射
辐射 : 能量或物质微粒从辐射体向空间各方 向发送过程。气象上通常称太阳辐射为短波 辐射，地球表面辐射和大气辐射为长波辐射。
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19
日照
日照 : 表示太阳照射时间的量。气象上通常 提供的是观测到的实照时数。
.
5
平流层
同温层，又称平流层，是地球大气层里上热 下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当 中高温层置于顶部(高压环境下受重，氧原 子聚合放热) ，而低温层置于低部。它与位 于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层 是上冷下热的。在中纬度地区，同温层位于 离地表10公里至50公里的高度，而在极地， 此层则始于离地表8公里左右
国际标准大气
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大气在地球引力的作用下聚集在地球周围， 大气层总质量的百分之90都集中在离地球 表面15km高度以内，总质量百分之99集中 在地球表面50km高度以内。在2000km高 度以上，大气极其稀薄，并逐渐向行星空间
过度。
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对流层
地球对流层位于大气的最低层，集中了约 75%的大气的质量和90%以上的水汽质量。 其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和 季节而变化。它的高度因纬度而不同，在低 纬度地区平均高度为17~18公里，在中纬 度地区平均为10~12公里，极地平均为8~9 公里，并且夏季高于冬季。
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气温 : 大气的温度，表示大气冷热程度的量。 它是空气分子运动的平均动能。
气温:表示大气冷热程度的物理量
.
13
大气湿度
大气湿度(简称湿度): 它是表示空气中水汽 含量或潮湿的程度，可以由气象要素比湿 (g)、绝对湿度(pv)、水气压(e)、露点、相 对湿度等物理量表示。
大气湿度:表示空气中水汽含量的多少。
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风
风 : 空气相对于地面的运动。气象上常指空 气的水平运动，并用风向、风速来表示。
风:空气在水平方 向上的运动
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云
云 : 悬浮在空气中的大量水滴和冰晶组成的 可见聚合体。在常规气象观测中要测定云状、 云高和云量。
云:悬浮在空中的大量微小水滴或冰晶
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16
降水
降水 : 指从云中降落的液态水和固态水见度:人的正常视力所能看到的目标物的 最大距离。
.
21
大气的特性
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22
大气密度
大气密度又称空气密度。大气质量密度取决 于气温、气压和空气湿度，通常不是直接侧 得，而是经计算求出的。其数值随高度按指 数律递减。海平面高度的大气密度 标准值 为1.2250千克每立方米。大气密度是决定 物体在大气层中运动时所受空气动力大小的 主要因素之一，对在空气中飞行的各种飞行 器有重要影响。
表明大气物理状态、物理现象以及某些对大 气物理过程和物理状态有显著影响的物理量。 主要有:气温、气压、风、湿度、云、降水、 蒸发、能见度、辐射、日照以及各种天气现 象。
.
11
气压
气压 : 大气的压力，它是在任何表面的单位 面积上，空气分子运动所产的压力。
气压:单位面积上大气柱的重量
.
12
气温
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6
中间层
中间层又称中层。自平流层顶到85千米之 间的大气层。中间层
气温随高度增高而迅速下降，顶部气温降到 -83摄氏度以下。原因是:本层几乎没有臭氧， 而氮气和氧气等气体所能吸收的波长更短的 太阳辐射又大部分已被上层大气所吸收了。
.
7
热层
热层(英文:Thermosphere)，亦称热成层、 热气层或增温层，是地球大气层的一层。它 位于中间层之上及散逸层之下，其顶部离地 面约800km。热层的空气受太阳短波辐射 而处于高度电离的状态，电离层便存在于在 本层之中，而极光也是在热层顶部发生的。
.
8
散逸层
散逸层，又称"外层"、"逃逸层"，是热层 (暖层)以上的大气层，也是地球大气的最外 层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作 用下，大部分分子发生电离;使质子和氦核 的含量大大超过中性氢原子的含量。逃逸层 空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同， 故又常称为外大气层。
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气象要素
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蒸发
蒸发 : 液体表面的气化现象。气象上指水由 液体变成气体的过程。
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辐射
辐射 : 能量或物质微粒从辐射体向空间各方 向发送过程。气象上通常称太阳辐射为短波 辐射，地球表面辐射和大气辐射为长波辐射。
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日照
日照 : 表示太阳照射时间的量。气象上通常 提供的是观测到的实照时数。
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平流层
同温层，又称平流层，是地球大气层里上热 下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当 中高温层置于顶部(高压环境下受重，氧原 子聚合放热) ，而低温层置于低部。它与位 于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层 是上冷下热的。在中纬度地区，同温层位于 离地表10公里至50公里的高度，而在极地， 此层则始于离地表8公里左右
国际标准大气
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大气在地球引力的作用下聚集在地球周围， 大气层总质量的百分之90都集中在离地球 表面15km高度以内，总质量百分之99集中 在地球表面50km高度以内。在2000km高 度以上，大气极其稀薄，并逐渐向行星空间
过度。
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对流层
地球对流层位于大气的最低层，集中了约 75%的大气的质量和90%以上的水汽质量。 其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和 季节而变化。它的高度因纬度而不同，在低 纬度地区平均高度为17~18公里，在中纬 度地区平均为10~12公里，极地平均为8~9 公里，并且夏季高于冬季。
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气温 : 大气的温度，表示大气冷热程度的量。 它是空气分子运动的平均动能。
气温:表示大气冷热程度的物理量
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大气湿度
大气湿度(简称湿度): 它是表示空气中水汽 含量或潮湿的程度，可以由气象要素比湿 (g)、绝对湿度(pv)、水气压(e)、露点、相 对湿度等物理量表示。
大气湿度:表示空气中水汽含量的多少。
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14
风
风 : 空气相对于地面的运动。气象上常指空 气的水平运动，并用风向、风速来表示。
风:空气在水平方 向上的运动
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15
云
云 : 悬浮在空气中的大量水滴和冰晶组成的 可见聚合体。在常规气象观测中要测定云状、 云高和云量。
云:悬浮在空中的大量微小水滴或冰晶
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降水
降水 : 指从云中降落的液态水和固态水见度:人的正常视力所能看到的目标物的 最大距离。
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21
大气的特性
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大气密度
大气密度又称空气密度。大气质量密度取决 于气温、气压和空气湿度，通常不是直接侧 得，而是经计算求出的。其数值随高度按指 数律递减。海平面高度的大气密度 标准值 为1.2250千克每立方米。大气密度是决定 物体在大气层中运动时所受空气动力大小的 主要因素之一，对在空气中飞行的各种飞行 器有重要影响。
表明大气物理状态、物理现象以及某些对大 气物理过程和物理状态有显著影响的物理量。 主要有:气温、气压、风、湿度、云、降水、 蒸发、能见度、辐射、日照以及各种天气现 象。
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气压
气压 : 大气的压力，它是在任何表面的单位 面积上，空气分子运动所产的压力。
气压:单位面积上大气柱的重量
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气温
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中间层
中间层又称中层。自平流层顶到85千米之 间的大气层。中间层
气温随高度增高而迅速下降，顶部气温降到 -83摄氏度以下。原因是:本层几乎没有臭氧， 而氮气和氧气等气体所能吸收的波长更短的 太阳辐射又大部分已被上层大气所吸收了。
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热层
热层(英文:Thermosphere)，亦称热成层、 热气层或增温层，是地球大气层的一层。它 位于中间层之上及散逸层之下，其顶部离地 面约800km。热层的空气受太阳短波辐射 而处于高度电离的状态，电离层便存在于在 本层之中，而极光也是在热层顶部发生的。
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散逸层
散逸层，又称"外层"、"逃逸层"，是热层 (暖层)以上的大气层，也是地球大气的最外 层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作 用下，大部分分子发生电离;使质子和氦核 的含量大大超过中性氢原子的含量。逃逸层 空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同， 故又常称为外大气层。
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气象要素