无人机组成

无人机组成

无人机组成（1）：撑起所有部件的机架

所谓“机架”，是指无人机的承载平台，所有设备都是用机架承载起来飞上天上的，

所以无人机的机架好坏，很大程度上决定了这部无人机好不好用。衡量一个机架

的好坏，可以从坚固程度、使用方便程度、元器件安装是否合理等等方面考察。

现在常见的无人机，多数指多轴飞行器的形式，机架的组成与上图这样的大

同小异，主要由中心板、力臂、脚架组成，有着结构简单的特点，但缺点是效率

较低。这是本频道主要关注的无人机形式。

更久一点的无人机，会是这种直升机形式，只有一个主螺旋桨（配合尾螺旋

桨低消旋转反扭力）。直升机形式的无人机，由于效率更高，更适合高原、大风

等环境，但由于主螺旋桨“杀伤力”太大，而家直升机旋翼头结构复杂，现在是越

来越少见到了。

还有一种无人机形式，是上图这样的固定翼，有着结构简单、效率高、续航

时间长等特点，但缺点就是不能悬停，以及云台安排不太灵活，这对于常见的航

拍来说是致命的。所以固定翼无人机常用于侦查监视、测绘等需要长距离、长续

航的拍摄情况。

多轴飞行器，顾名思义就是有多个螺旋桨，通过螺旋桨转速的不同而实现上

升下降、左右旋转、前进后退等等动作。多轴飞行器的轴数，从两轴开始，到十

多轴都有，但常见的还是以3、4、6、8轴为主。轴数越多、螺旋桨越多、机架

的负载就越大，但相对地结构也就变得越复杂。

多轴还有一个概念，就是“轴距”，用于表达机架的尺寸大小。轴距是指对角

线两个螺旋桨中心的距离，单位通常是毫米（mm）。机架大小决定了能多多大

的螺旋桨，从而决定了机架的负载能力（能携带多大的摄影设备上天）。

一般来说，搭载GoPro等运动相机/摄像机或者小卡片相机，可以选择四轴、

轴距330-550mm的机架，可以兼顾载重与便携。搭载微单、无反等相机的话，

可以选择六轴或八轴、轴距700-1000mm的机架，保证足够的负载能力与机架大

小。而想搭载全画幅单反、电影机等等重型设备的话，基本上都需要动用到八轴、

1000mm以上的机架，才能有足够的负载能力，否则很容易出现动力不足而产生

的坠机意外。

无人机组成（2）：飞行的大脑“飞控”

“飞控”是指无人机的飞行控制器，用于自动化保持飞行器处于一个特定的状态（悬停、飞行等）。由于无人机经常处于“超视距”的环境飞行，所以自动化控制的飞控对于无人机来说是不能缺少的。好的飞控，还会搭配不少有

用的功能，方便控制者进行复杂的运动。

本文以多轴飞行器的飞控为主。多轴飞行器的飞控，主要由主控器（上图左上）、姿态感应器（上图右上）、

GPS天线以及电子罗盘（上图下）组成，周边还会有电源控制模块、LED提示灯、蓝牙连接模块等等。

部分厂商更有新的发挥，把主要部件弄成双份，这样在其中一份失效的情况下，还能有另外一份继续工作。上

图中，中间两个长方形的是主控器+姿态感应器，左边两个圆形的就是GPS+电子罗盘。

无人机组成（3）：至关重要的动力系统

无人机的动力系统，通常有电动机以及内燃机两种，其中以电动机为主。而电动的动力系统主要包含电机、电调（控制电机转速）、螺旋桨以及电池。动力系统各个部分之间是否匹配、动力系统与整机是否匹配，直接影响到

整机效率、稳定性，所以说动力系统是至关重要的。

无人机的电机主要以无刷电机为主，一头固定在机架力臂的电机座，一头固定螺旋桨，通过旋转产生向下的推

力。不同大小、负载的机架，需要配合不同规格、功率的电机，电机并不是说越大越好，效率才是王道。

单独的电机并不能工作，需要配合电调，后者用于控制电机的转速。与电机一样，不同负载的动力系统需要配

合不同规格的电调，虽然电调用大了没太大影像，但电调大了，自然也重了，效率自然也不会提高。

螺旋桨是直接产生推力的部件，同样是以追求效率为第一目的。匹配的电机、电调和螺旋桨搭配，可以在相同的推力下耗用更少的电量，这样就能延长无人机的续航时间。大家有没有发现上图的螺旋桨是有正反两种方向的因为电机驱动螺旋桨转动时，本身会产生一个反扭力，会导致机架反向旋转。而通过一个电机正向旋转、一个电机

反向旋转，可以互相抵消这种反扭力，相对应的螺旋桨的方向也就相反了。

现时无人机的电池主要以锂聚合物电池为主，特点是能量密度大、重量轻、耐电流数值较高等等，这些特性都是较为适合无人机的。手机领域也有部分使用锂聚合物电池，但充、放电能力远远不及无人机的这些电池（单片电

芯放电能力理论值超过400安）。而由于这些电池用于无人机的动力系统，所以也会被叫做“动力电池”。

无人机组成（4）：稳定一切的相机云台

现在说到无人机，基本上都与航拍划上等号了吧既然要把相机、摄像机带到空中，无人机机身的晃动震动自然会影响到拍摄，这时就需要航拍云台了。这里说的云台与常见的摄影云台不同，航拍云台通过传感器感知机身的

动作，通过电机驱动让相机保持原来的位置，抵消机身晃动或者震动的影响。

现时的航拍云台主要也是由无刷电机驱动，在水平、横滚、俯仰三个轴向对相机进行增稳，可搭载的摄影器材从小摄像头到GoPro，再到微单/无反相机，甚至全画幅单反以及专业级电影机都可以。摄影器材越大，云台就越大，

相应的机架也就越大。

先了解一下云台是怎样动作的，上图是水平方向的动作。

上图是横滚方向的动作。

上图是俯仰方向的动作。上面三个gif演示的是机身不动、相机动的效果，但实际上云台工作时，是机身不动，而机身动。所以在空中时，无人机的机身不断在动作，云台依然可以保持相机镜头的位置，达到增稳的效果。

上图是一部航拍无人机在急加速时的姿态，可以看到机身已经倾斜到一定角度了，但在云台上的相机，由于增

稳的缘故，依然保持正向前方的角度，完全不受机身姿态的影响。

无人机组成（4）：稳定一切的相机云台

现在说到无人机，基本上都与航拍划上等号了吧既然要把相机、摄像机带到空中，无人机机身的晃