多旋翼飞行器简介

1、 多旋翼飞行器作为无线电遥控的一种类型，历史尚浅。 1、理论开创阶段 多旋翼无人飞行器理论开创于上世纪10年代，直升机研发之前。几家主要 飞机生产商开发出的在多个螺旋桨中搭乘飞行员的机型。这种设计开创了多旋 翼飞行器的理论。 2、加速发展阶段 2007年以后，装配高性能压电陶瓷陀螺仪和角速度传感器（六轴陀螺仪） 的多旋翼无人飞行器开始出现加速发展。 多旋翼无人飞行器发展简史 3、未来发展阶段。 伴随着飞行器技术的进步，多旋翼无人飞行器使用者会急剧增加。这样一 来，事故和故障也会相应增加，甚至会发展成社会问题。今后不仅是制造商和 商店一级，协会和主管部门面向多旋翼无人飞行器的飞行会和培训班也会增

2、加。 多旋翼无人飞行器发展简史 多旋翼无人飞行器 优点 1.避免牺牲空勤人员，因为飞机上不需要飞行人员，所以最大可能地保障了人的 生命安全。 2.无人机尺寸相对较小，设计时不受驾驶员生理条件限制，可以有很大的工作强 度，不需要人员生存保障系统和应急救生系统等，大大地减轻了飞机重量。 3.制造成本与寿命周期费用低，没有昂贵的训练费用和维护费用，机体使用寿命 长，检修和维护简单。 4.无人机的技术优势是能够定点起飞，降落，对起降场地的条件要求不高，可以 通过无线电遥控或通过机载计算机实现远程遥控。 无人飞行器的优缺点 缺点 1.主要表现在生存力低，在与有较强防空能力的敌人作战时，无优势可言。 2.

3、无人机速度慢，抗风和气流能力差，在大风和乱流的飞行中，飞机易偏离飞行 线路，难以保持平稳的飞行姿态。 3.无人机受天气影响较大，结冰的飞行高度比过去预计的要低，在海拔3000- 4500m的高度上，连续飞行10-15min后会使飞机受损。 4.无人机的应变能力不强，不能应付意外事件，当有强信号干扰时，易造成接收 机与地面工作站失去联系。 5.无人机机械部分也有出现故障的可能，一旦出现电子设备失灵现象，那对无人 机以及机载设备将是致命的。 无人飞行器的优缺点 无人飞行器的应用非常广泛，可以用于军事，也可以用于民用和科学研究。 在民用领域，无人飞行器已经和即将使用的领域多达40多个，例如影视航拍、

4、 农业植保、海上监视与救援、环境保护、电力巡线、渔业监管、消防、城市规划 与管理、气象探测、交通监管、地图测绘、国土监察等。 无人飞行器应用领域 城市规划与管理影视航拍 无人飞行器应用领域 地图测绘 农业植保电力巡线 消防救援 交通监管 送快递 拉线 航 拍 无人飞行器的分类 飞艇 无人飞行器的分类 固定翼无人机 无人飞行器的分类 多旋翼 直升机 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，如：四旋翼，六旋翼和八旋

5、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。 多旋翼概述及分类 三轴多旋翼 无人飞行器的分类 四轴多旋翼 八轴多旋翼 六轴多旋翼 多旋翼飞行器主要由机架、电机、电调和桨叶组成，为了满足实际飞行需 要，一般还需要配备电池、遥控器及飞行辅助控制系统。 多旋翼飞行器的构造 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。 多旋翼飞行器的构造 风火轮F550(PA66+30GF)筋斗云S1000(碳纤维) 电机 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

6、的作用。 多旋翼飞行器的构造 电调 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。 多旋翼飞行器的构造 桨叶 桨叶是通过自身旋转，将电机转动功率转化为动力的装置。在整个飞行系 统中，桨叶主要起到提供飞行所需的动能。按材质一般可分为尼龙桨，碳纤维 桨和木桨等。 多旋翼飞行器的构造 尼龙桨碳纤维桨木桨 电池 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上， 一般采用普通锂电池或者智能

7、锂电池等。 多旋翼飞行器的构造 普通锂电池智能锂电池 遥控系统 遥控系统由遥控器和接收机组成，是整个飞行系统的无线控制终端。 多旋翼飞行器的构造 遥控器接收机 飞行控制系统 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内核，能够精准地感应并计算出飞行器 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辅助控制系统，有支持固定翼、多旋 翼及直升机的飞行控制系统。 多旋翼飞行器的构造 A2多旋翼飞控NAZA多旋翼飞控

8、ACE ONE直升机飞控NAZA-H直升机飞控 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。 多旋翼飞行原理详解 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。 多旋翼飞行原理 一般情况下，多旋翼飞行器可以通过调节不同电机的转速来实现4个方向 上的运

9、动，分别为：垂直、俯仰、横滚和偏航。 多旋翼飞行原理 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。 多旋翼飞行原理 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

10、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。 多旋翼飞行原理 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。 多旋翼飞行原理 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。 反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭 矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平 衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图（d）中，当电机1和电机3的转速 上升，电机2和电机4的转速下降时，旋翼1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2 和旋翼4对机身的反