6.多旋翼无人机的动力学知识

用分子动理论解释
3.旋翼升力产生的原理
F升
F升
凹凸式翼型

攻角和螺距
Biblioteka Baidu
转速固定的情况下，螺距越大，升力越大。
二.旋翼的种类及特点
旋翼又称螺旋桨或桨叶，是通过自身旋转，将电机转 动功率转化为动力的装置。
1.按材质分：
木桨
塑料浆 橡塑尼龙桨 碳纤维浆
2.按桨叶数量分： 双叶桨 四叶桨
三叶桨
五叶桨 涵道风扇
F1+F2+F3+F4G
6.飞机的横滚控制：
F2
F3
F
F⊥
F∥
F1 F4
G
多
旋
翼 飞 行
左右电机转速不再相等 F1 +F4 >F2 + F3
原 理
两方向反扭矩仍然相等 F⊥略小于 G, 飞机降高度
F∥使飞机左移
7.飞机的俯仰控制：
F2
F3
F1 F4
G
多
旋
翼 飞 行
前后电机转速不再相等 F1 +F2 < F3 + F4
教学过程
1. 旋翼的空气动力学知识. 2. 无人机旋翼的种类及特点. 3. 多旋翼无人机的各种动作. 4. 四旋翼无人机的飞行原理.
一.旋翼的空气动力学知识
1.旋翼机的产生
葛洪发明的竹蜻蜓
达芬奇设计的直升机
葛洪：东晋道教学者、炼丹家、药学家，文学家，思想家， 化学家。官至宰相，隐居罗浮山. 所著<抱朴子>记述：
和 M4 顺时针旋转,
黑点
这样设计的目的是：
反 扭矩
当电机转速相等时, 白点
电机自身的反扭矩
相互抵消，无人机
M3
的航向保持不变。
M1 白点
黑点 M4
3.电机安装方向：（部分无人机电机并非垂直于机身平面）

电机 安装角
F2
F1
拉 力矩
F3
F4
电机转速相等时,
电机倾斜拉力矩相互抵消, 无人机保持航向不变.
4.飞机的悬停动作： F2
F3
F1 F4
多 旋
G
翼
飞 行 原
四个电机转速相等 升力：F1 = F2 = F3 = F4
理 两方向反扭矩相等 升力合：F1+F2+F3+F4=G
5.飞机的升降控制：
F2
F3
F1 F4
G
多
旋
翼 飞 行
四电机转速同时变化
F1 = F2 = F3 = F4
原
理 两方向反扭矩相等
原 理
两方向反扭矩仍然相等 F⊥略小于 G, 飞机降高度
F∥使飞机前进移
8.飞机的偏航控制：
M2
M1
反 扭矩
多 旋
M3
M4
翼
飞 行 原
交叉电机转速不再相等
但F1+F2 +F3 +F4 =G 飞机高度不变
理 两方向反扭矩不再相等 再加上电机安装偏角力矩帮助
使飞机做偏航动作 .
小结
1. 旋翼能够产生升力的原因. 2. 无人机旋翼的种类及特点. 3. 多旋翼无人机的各种动作. 4. 四旋翼无人机的飞行原理.
上升
左偏航
右偏航
前进
左
右
移
移
后退
下降
升
左
右
降
四.多旋翼无人机的飞控原理
1.电机旋转的反扭矩：
发动机或电机带 动螺旋桨逆时针转 动时，螺旋桨就会 对电机有一个反方 向的扭矩，这个扭 矩叫反扭矩。 实验验证：
电旋转玩具陀螺
顺时针方向扭矩 螺旋桨逆时针旋转
2.旋翼的旋转方向：
电机M1和M3逆
M2
时针旋转, 电机M2
“或用枣心木为飞车，以牛革结环剑，以引其机.” 其中的“飞车”被认为是关于竹蜻蜓的最早记载。
美国西科斯基研制
首架直升机 支奴干
国产直10 美国鱼鹰
2.固定翼升力产生原理：
升力产生的力学分析
据：F P S
y F1
F浮
F3'
o f阻 F1' x
F3
F2" F3"
F2
最慢
最快
较慢
用伯努利原理解释
内容结束
6.多旋翼无人机 的动力学知识
周老师
2019.4.1
课程导入
我们知道: 固定翼飞机是靠升降 舵控制飞机的俯仰，方向舵控制飞机 的偏航，副翼控制飞机的滚转。多旋 翼无人机是如何控制，才能使飞机做 出升降、滚转、俯仰和偏航动作呢？
本节学习多旋翼飞机的动力学知识.
教学目标
1. 懂得旋翼能够产生升力的原因. 2. 了解无人机旋翼的种类及特点. 3. 知道多旋翼无人机的各种动作. 4. 知道四旋翼无人机的飞行原理.
3.按桨叶结构分：
整体式螺旋桨
组合式螺旋桨 可折叠式螺旋桨
4.按固定方式分： 螺丝固定式
自锁式
插接式
子弹头锁紧式
6.按旋转方向分： 反桨 正桨
反桨 正桨
5.按桨距是否可调分： 固定桨距和可变桨距，由于无人机上较少见到，
所以不再赘述。
三.多旋翼机的各种动作
垂直运动 滚转动作 俯仰动作 偏航动作