多旋翼无人机教案设计设计

哈尔滨四通技工学校第三教学站延寿农民工综合培训学校

多旋翼无人机操作教案

二0一七春季生

课程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东

程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东

教学方法讲授法

授课类型新课

课时二课时

课程内容

一、组织教学

二、复习前一节课的内容

三、导入新课

四、教学内容：

1、无人飞行器的种类繁多，主要包括飞艇、固

定翼无人机、伞翼无人机、扑翼无人机、变翼无人机、

旋翼式无人机等。

2、多旋翼飞行器也称为多轴飞行器，是直升机

的一种，它通常有3个以上的旋翼。飞行器的机动性

通过改变不同旋翼的扭力和转速来实现。相比传统的

单水平旋翼直升机，它构造精简，易于维护，操作简

便，稳定性高且携带方便。常见的多旋翼飞行器。

3、四旋翼，六旋翼和八旋翼，被广泛用于影视

航拍、安全监控、农业植保、电力巡线等领域

（多旋翼无人机）

（航拍无人机）

（固定翼无人机）

课程后记学员对无人机的用途很有兴趣

程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东

（无人机的组成及构造）

2、机架：机架是指多旋翼飞行器的机身架，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、PA66+30GF等材料。

3、电机是由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。在整个飞行系统中，起到提供动力的作用。

4、电调全称电子调速器，英文electronic speed controller,简称ESC。在整个飞行系统中，电调主要提供驱动电机的指令，来控制电机，完成规定的速度和动作等。

5、电池是将化学能转化成电能的装置。在整个飞行系统中，电池作为能源储备，为整个动力系统和其他电子设备提供电力来源。目前在多旋翼飞行器

课程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东

1、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。

2、以四旋翼飞行器为例，飞行原理如下图所示，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。与传统的直升机相比，四旋翼飞行器的优势：各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。

3、垂直运动，即升降控制，在图（a）中，两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞

行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。

4、俯仰运动，即前后控制，在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速该变量的大小应相等。由于旋翼1的升力上升，

旋翼3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转（方向如图所示），同理，当电机1的转速下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。

5、横滚运动，即左右控制，与图（b）的原理相同，在图（c）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，便可以使机身绕x轴方向旋转，从而实现飞行器横滚运动。

6、偏航运动，即旋转控制，四旋翼飞行器偏航

运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。旋翼转动过

程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反

扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个

正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相

同。

课程后记

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课

题第三章模拟训练

教学目标1、常用模拟器的使用

2、凤凰PHOENIX的正确使用

教学重点模拟器的实际操作

教材分析教材针对模拟器的使用和安装做了详细的解读

教学方法讲授法

授课类型新课

课时四课时

课程内容

一、组织教学

二、课前提问

三、导入新课

四、教学内容：

1、常用模拟器介绍，常用模拟器主要有

RealFlight 、Reflex XTR、Aerofly、凤凰Phoenix

等。

2、RealFlight是目前普及率最高的一款模拟飞

行软件，它具有拟真度高、功能齐全、画面逼真等优

点，最新版本为RealFlight Generation7。

3、Reflex XTR 是老牌的德国模拟软件，适合直机的模拟练习，附带精选的26个飞行场景，一百多架各个厂家的直升机，一百多架各个厂家的固定翼，60部飞行录像。

4、AEROFLY是一款德国的模拟软件，象真度较高，适合中高级训练者使用，但价格昂贵，对电脑硬件要求较高。

5、凤凰模拟器是一款受欢迎的国产模拟器软件，效果逼真，场景迷人。

6、模拟器软件安装，以RealFlight7.0为例，模拟器软件的安装方法如下：

（1）打开光盘根目录下setup.exe文件（有些情况光盘会自动运行）。

（2）点击Run setup.exe按钮，出现；点击Advanced按钮之后会出现下拉窗口，开始安装。

（3）接下来运行桌面上的RealFlight控制台，输入序列号，在光盘包装上。

（4）输入序列号后，点击OK键，这时出现注册成功，接下来会出现有新版本是否下载更新，请选择online update。之后会出现下图，点运行RealFlight。