四轴飞行器实践教程第1章

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四轴飞行器实践教程

（内部资料）

大学霸

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第1章什么是飞行器

四轴飞行器是飞行器的一个类别。我们现在先来了解一下飞行器的历史、分类和原理等常识性内容，再开始进入真正的四轴飞行器的制作。

1.1 飞行器的历史

人类自古到今，无时无刻不在想着怎么能让自己翱翔在广阔的天空中。从古代会飞的神仙，一直到现在的飞机、航天飞机和人造卫星，人类一直在追求飞得更高、更快！在本书开始我们四轴飞行器的制作之前，我们先观摩一下关于飞行的历史和定义。

1.1.1 飞行器的定义

飞行器，字面意思理解为可以飞行的机器或者器械。而这里飞行可以认为是在人类生存的大气环境中飞行。不过，同样可以广义的认为在大气外的环境中飞行。所以可这样定义：在大气层内、外飞行的器械即为飞行器（英文名称可以为：flight vehicle，aerospace vehicle，flying machine）。一些常见的飞行器（如图1.1）有飞机、滑翔翼、热气球、航天飞机和人造地球卫星等。

图1.1 飞行器举例

1.1.2 飞行器的发展

在人类历史的长河中飞行的梦想又来已久。有图1.2为证，不管是长了翅膀的天使，还是可以腾云驾雾的神仙，这都表明古时候人类已经十分渴望像鸟儿一样飞翔在天空中。在这飞翔渴望的驱使下，人

·4· 类一步一步的发明和创造了各种飞行器。

图1.2 飞行愿望的表现

1.古代的飞行器

在笔者看来最早的飞行器要算是在中国了。现如今，此飞行器还受光大群众的喜爱。这就是先人所发明的风筝（如图1.3），仅凭几个细小的竹木、薄薄的布料和一根细线，就可以乘风而起。就笔者而言，这是人类已知的最早的飞行器。

图1.3 风筝

而后来，在我们祖国的大陆上还出现了另外一种飞行器——“孔明灯”，如图1.4。此飞行器，不需要借助风的力量，仅需要一个燃烧的火球即可升上天空。这种飞行器可以说提供了人造动力，唯一的缺点是不能控制飞行的方向。在飞上了天空以后，“孔明灯”只能随风而动了。细细算来，孔明灯还是热气球的鼻祖了。

图1.4 孔明灯

2.近代的飞行器

快到近代的时候，有两位流芳千古的美国人——莱特兄弟（如图1.5）。他们开启了人类真正征服天空的梦。莱特兄弟于1903年首次完成了受控制、附机载外部动力、机体比空气重、持续滞空不落地的飞行。他们发明了全世界第一架真正能满足当时人飞行要求的飞机，他们的飞机如图1.6中所示。

图1.5 莱特兄弟

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图1.6 第一架飞机

在莱特兄弟的带领下，人类终于走上了征服天空的路！

3.现当代的飞行器

到了如今飞行器的类繁多，就单单的说是飞机就有很多，如图1.7所示。现在，除了过去已经发明的飞行器以外，我们还有了喷气式飞机、导弹、火箭、航天飞机和卫星等。人类的飞行器已经不再局限于地球上飞行，它们要飞出去，遨游在太空里。

图1.7 各种各样的飞机

4.对未来飞行器的设想

生活在现在，看着前人飞天梦的成真，不由的要对未来生活中的飞行器做一些憧憬。下面看一些未来的概念飞机。

图1.8 新式超音速飞机

图1.8中的飞机是洛克希德马丁公司设计的超音速喷气飞机，这是一款“超音速绿色飞机”。该方案采用了关键的倒“V”字引擎设计，这种设计可以大大降低超音速时音爆的影响。

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图1.9 芬兰航空的“太空旅馆”概念

图1.9是芬兰航空提出的“太空旅馆”概念，通勤飞船往返于地球和“太空旅馆”之间运送旅客。这个450张床位的太空旅馆在地球上空围绕地球飞行，每个周期耗时9小时。

1.2 飞行器的分类

看过了飞行器的历史，你会认为飞行器的历史发展很慢。不过，在这里我想说，最近的一百多年是一个知识爆炸的年代。虽然飞行器才发展没有多长时间，但是他的种类繁多让人眼花缭乱！以下就按照飞行器的运行环境和原理分类介绍了几种飞行器。

1.2.1 航空器

航空器是指在大气层内飞行的飞行器，主要依靠空气的静浮力或与空气进行相对运动时产生的空气动力升空飞行。典型的例子有气球、飞艇、飞机滑翔翼、直升机、旋翼机（四轴飞行器即是旋翼机中的一种）等。

图1.10 直升机

1.2.2 航天器

除了上面说到的飞行器，还有一些像人造地球卫星、空间探测器、载人飞船、空间站和航天飞机等飞行器。这些飞行器主要工作或运行在大气层外太空，需要通过火箭等运算工具获得必要的速度进入大气层外空间，并在引力的作用下，进行近似天体的轨道运动的飞行器称之为航天器。

图1.11是空间站的一张图。空间站是运行在外层空间的人造太空舱，广义上是航天器的一种，这是如今人类伟大创造之一。它是人类在太空长时间滞留的一个场所。在笔者看来，现如今最伟大的飞行器就是空间站。

图1.11 空间站

1.2.3 火箭和导弹

火箭和导弹可以在大气层内外飞行，动力装置和飞行范围接近于航天器。火箭和导弹主要靠喷射高压气体或者其它物质给自身提供强大的动力，然后进行飞行，如图1.12所示。