《邮政快递信息技术应用》课件-无人机

——无人机的发展目录contents无人机的历史发展阶段123无人机的发展现状无人机的未来发展趋势一、无人机的历史发展阶段

无人机的发展，大致经历了以下几个阶段：20世纪20~60年代，无人机主要作为靶机使用，是无人机发展的起步阶段；60~80年代，无人侦察机及电子战类无人机在战场上崭露头角，无人机开始进入实用阶段；从90年代起，无人机在现代高技术局部战争中得到了全面的应用，无人机在民用领域也得到了迅猛发展，无人机正处在一个迅速崛起和蓬勃发展的阶段。一、无人机的历史发展阶段（一）起步阶段1917年，英国皇家航空研究院研制出世界上第一架无人驾驶飞机。1918年，法国的第一架无线电遥控飞机试飞成功。1921年，英国研制成功世界上第一架可以实用的无人靶机，该靶机可在近2千米的高度以160Km/h的速度飞行。1931年，英国费尔雷公司将一架“女王”有人驾驶双翼飞机改装成“费利王后”靶机进行了9分钟的有控飞行。1933年，英国研制出了有名的“蜂后”（QueenBee）靶机，随即投入批量生产。1948年，美国研制出久负盛名的“火蜂”靶机。1984年，共有近6500架“火蜂”系列靶机投入使用。美国“火蜂”靶机无人靶机一、无人机的历史发展阶段（二）实用阶段1962年，美国中情局要求洛克希德公司开发一种新型无人侦察机D-21，这种无人机可以由母机A-12携带投放。1966年，D-21无人侦察机及其母机首次进行了飞行试验，因子机未能正常脱离母机致使二者一起坠毁，虽然母机驾驶员弹射逃生成功，但发射子机的操作员不幸丧生。后改用体积庞大的B-52H战略轰炸机作为经改进的D-21B无人机的母机，如右图。D-21无人侦察机一、无人机的历史发展阶段（二）实用阶段美国无人机发展史美国相继研制成功"火蜂"、"先锋"、"猎人"、"捕食者"和"全球鹰"等战术或战略无人侦察机，以及"捕食者"改进型无人侦察作战飞机，先后在越南战争、海湾战争、科索沃战争和对阿富汗的军事行动中。一、无人机的历史发展阶段（二）实用阶段布置在海军舰艇的美国“先锋”无人机一、无人机的历史发展阶段（三）蓬勃发展阶段以色列“猎人”无人机在1999年的科索沃战争中，美国及北约盟军首先使用无人机充当开路先锋发动进攻，参战飞机包括“捕食者”、“猎人”、“先锋”、“红隼”、“不死鸟”、CL-289和“米拉奇”-26等7种型号共300多架飞机，用于中低空侦察、战场监视、电子对抗、战况评估、目标定位、收集气象资料和营救飞行员等任务。这是历次战争中使用无人机架次最多的一次。一、无人机的历史发展阶段（三）蓬勃发展阶段“捕食者”2001年的阿富汗反恐战争中，美国为了加强对塔利班和“基地”组织行动的了解，派出了“全球鹰”和“捕食者”无人机进行全天候的侦察，并通过卫星链路及时将侦察图像传回位于美国本土的指挥中心。为了能使无人机对地面目标直接实施打击，美国首次在“捕食者”无人机上挂载了2枚“海尔法”导弹。“捕食者”无人机的这一击，创造了无人机发展史上的一个里程碑，也意味着无人机开始具备了低空探测和直接攻击地面目标的能力，是军用无人机技术和功能的一个重要转折。加挂“海尔法”导弹的“捕食者”

无人机一、无人机的历史发展阶段（三）蓬勃发展阶段美国陆军的“影子200”无人机2003年的伊拉克战争中，美军使用了10种以上的无人机支援作战行动，其数量是阿富汗战争的3倍多，这些无人机主要包括陆军的“猎犬”、“指针”和“影子200”无人机，海军陆战队的“龙眼”和“先锋”无人机，空军的“全球鹰”和“捕食者”无人机，标志着现代战争开始进入了无人化作战的阶段。二、无人机的发展现状在军事领域，无人作战飞机和空天无人机的迅速发展，使无人机逐步成为军事装备体系中的关键力量和维护国家安全的战略制高点。2011年2月，美国海军无人作战飞机X-47B在加利福尼亚的爱德华兹空军基地成功实现首飞。2013年7月，X-47B成功在“乔治·布什”号航空母舰上实现拦阻着陆，标志着美国海军已经掌握了无人机在航空母舰上起飞降落的关键技术。二、无人机的发展现状2010年，美国先后试验试飞了HTV-2“猎鹰”高超声速无人机和X-37B空天无人机。2012年至2014年，X-37B共计在太空轨道飞行671天，这标志着无人机开始向更高、更远的太空领域发展。2015年，在美国卡纳维尔角空军基地，美国空军使用阿特拉斯-V型火箭将X-37B再次送入太空，执行第四次在轨飞行任务。X-37B空天无人机二、无人机的发展现状自20世纪90年代起，许多国家将无人机发展置于重要地位。目前全球共有57个国家研制和发展无人机，研制和发展的无人机系统近千种，其中已成为无人机产品的近400种。美国占据了无人机发展的制高点，以色列起步较早，在战术无人机、长航时无人机方面具有特色和优势，俄罗斯始终没有放松先进技术的开发应用研究，欧洲和亚洲各国也加快了无人机发展的步伐，无人机系统的发展已在世界范围内掀起了的一轮新的高潮。二、无人机的发展现状在民用领域，无人机也越来越多地运用在各行各业中。农用无人机利用搭载的高精度摄像机，实现对农作物生长及周围土壤水分等环境的实时监测，并据此播种、浇水、施肥、喷洒农药等。通过无人机的航测航探，发现矿藏和其他资源，并随时监测当地的地质状况，指导矿产资源的开发。在日常使用中，无人机可以对公路、铁路、高压电线和油气管路等重要公共设施进行巡逻，并逐步成为促进社会经济发展的重要增长点。三、无人机的未来发展趋势高空长航时在未来战争中，长航时无人机，特别是高空长航时无人机将成为侦察卫星和有人驾驶战略侦察飞机的重要补充和增强手段。一些国家已将其作为一个环节列入“军用卫星、载人飞船、战略导弹、长航时无人机”这一防卫作战大系统，实施战略侦察，成为获取战略情报的重要手段之一。1精确打击、制空作战21世纪将出现能够深入战区纵深，在高度危险战场环境中执行攻击任务的无人作战飞机。这种飞机能执行现有轰炸机、战斗机、武装直升机和巡航导弹的任务，成为一种新型的精确打击武器系统。2三、无人机的未来发展趋势隐身化隐身战斗机的技术已日见成熟，隐身技术应用到无人机上也是大势所趋。美军最先研制出的“暗星”隐身无人机，就是一种高空长航时战术无人机。3三、无人机的未来发展趋势微小型化、智能化由于微小型无人机操作简便灵活，具有较强的机动性能和低空飞行优势，随着全球反恐和特种作战任务的需要，各国对微小型无人机的发展也十分重视。随着电子技术和控制技术的发展，将来的无人机应能按预先设定的程序半自主地完成任务，甚至自主地完成任务。4三、无人机的未来发展趋势组网编队飞行无人机的脆弱性和载荷能力的局限性，决定了随着应用的不断扩展和使用要求的不断提高，多无人机组网协作执行任务将是一个很好的发展途径。

5日本无人机编队在富士山前表演芭蕾三、无人机的未来发展趋势多领域、多样化无人机除了在军事领域的广泛应用外，近年来在民用领域也呈现了井喷态势，无人机的种类也根据其应用领域的扩展朝着多样化的方向发展。不久的将来，会有更多、更完善的无人机在社会的各个领域发挥它独特的作用。

619——无人机的分类目录contents按平台构型分类123按用途分类按大小分类按活动半径分类456按任务高度分类按飞行性能分类一、按平台构型分类按飞行平台构型分类：无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。一、按平台构型分类（一）固定翼Fixed-wing无人机平台：由动力装置产生前进的推力或拉力，由机体上固定的机翼产生升力，在大气层内飞行重于空气的无人航空器。2323一、按平台构型分类（二）旋翼Rotarywing无人机平台：旋翼无人机平台是一种重于空气的无人航空器，其在空中飞行的升力由一个或多个旋翼与空气进行相对运动的反作用获得，与固定翼为相对的关系。一、按平台构型分类（三）多轴multirotor无人机平台：多轴飞行器是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的直升机。旋翼的总距固定而不像一般直升机那样可变。通过改变不同旋翼之间的相对转速可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹。一、按平台构型分类（四）无人飞艇平台及系留气球一、按平台构型分类（五）各类变模态平台二、按用途分类无人机按用途分类，可分为：军用无人机与民用无人机两大类。二、按用途分类（一）民用无人机：可分为巡查\监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。二、按用途分类（二）军用无人机：可分为侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、无人战斗机及靶机等。三、按大小分类按照无人机的重量及外形尺寸，无人机可分为：微型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机。大型无人机重量一般大于500～800kg；中型无人机重量一般在200～500kg内；轻型无人机重量一般在100～200kg；小型无人机重量一般在1～100kg以内；微型无人机重量一般小于1kg。三、按大小分类分

类说

明大型（重型）无人机通常是指飞机重量大于800kg（或500kg），翼展在十几米以上的无人机中型无人机通常是指飞机重量大约在200kg~800kg（或500kg），翼展大约在10m以内的无人机轻型无人机通常是指飞机重量大约在100~200kg，或只有几十公斤重的无人机小型无人机通常是指飞机重量大约是几十公斤的无人机微型无人机通常是指飞机重量在几十克至几百克，单一最大外形尺寸在15厘米左右或更小的无人机四、按活动半径分类超近程无人机：15km以内近程无人机：15-50km之间短程无人机：50-200km之间中程无人机：200-800km之间远程无人机：大于800km左图为洛克希德马丁公司研制的RQ-3“暗星”（DarkStar）远程无人侦察机，其作战半径达900多千米五、按任务高度分类超低空无人机：0-100m低空无人机：100-1000m中空无人机：1000-7000m高空无人机：7000-18000m超高空无人机：大于18000m上图为中国的“彩虹-3A”察打一体化中空无人机，作战半径为200千米六、按飞行性能分类无人机按速度分类：低速无人机、亚声速无人机、跨声速无人机、超声速无人机和高超声速无人机。具体速度：低速无人机速度一般小于0.4Ma（Ma为马赫数），亚声速无人机速度一般在0.4～0.85Ma，跨声速无人机速度一般在0.85～1.3Ma，超声速无人机速度一般在1.3～5Ma，高超声速无人机速度一般大于5Ma。

“牛眼”超声速无人机X-43高声速无人机——多旋翼无人机目录contents多旋翼概述及分类123多旋翼飞行器的构造多旋翼飞行原理一、多旋翼概述及分类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。三轴多旋翼一、多旋翼概述及分类八轴多旋翼六轴多旋翼四轴多旋翼二、多旋翼飞行器的构造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。二、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。风火轮F550(PA66+30GF)筋斗云S1000(碳纤维)二、多旋翼飞行器的构造——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，起到提供动力的作用。二、多旋翼飞行器的构造——电调电调全称电子调速器，英文electronicspeedcontroller，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。二、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。尼龙桨碳纤维桨木桨二、多旋翼飞行器的构造——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锂电池等。智能锂电池普通锂电池二、多旋翼飞行器的构造——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。遥控器接收机二、多旋翼飞行器的构造——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。A2多旋翼飞控NAZA多旋翼飞控ACEONE多旋翼飞控NAZA-H多旋翼飞控三、多旋翼飞行原理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。以四旋翼飞行器为例，飞行原理如图所示，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。

三、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个方向上的运动，分别为：垂直、俯仰、横滚和偏航。三、多旋翼飞行原理在图（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。垂直运动，即升降控制三、多旋翼飞行原理在图（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。俯仰运动，即前后控制三、多旋翼飞行原理与图（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。

横滚运动，即左右控制三、多旋翼飞行原理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对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，从而实现飞行器的偏航运动。偏航运动，即旋转控制——多旋翼无人机常见机型介绍目录contents大众用户级多旋翼飞行器123DIY用户级多旋翼飞行器专业用户级多旋翼飞行器多旋翼飞行器在整个飞行系统中作为飞行的载体，根据飞行的实际需要（比如：载重）不一样，需要选择不一样的飞行器作为合适的载体。一般情况下，根据多旋翼飞行器的尺寸大小及可操作性，可以将多旋翼飞行器分为：大众用户级，DIY用户级和专业用户级三个类别。一、大众用户级多旋翼飞行器举例：Phantom2Vision+秉承Phantom系列的简单易用，Phantom2Vision+是真正意义上第一款到手即飞的航拍飞行器，不需要任何形式的DIY。高精度的三轴陀螺稳定云台，可以主动抵消飞机带来的抖动，Phantom2Vision+犹如空中三脚架，能够拍出令人惊叹的航拍画面。借助内置惯性导航传感器与GPS，Phantom2Vision+可以在空中稳定悬停。支持用户预设最多16个航点！规划航线，自动飞行，航拍更得心应手。一、大众用户级多旋翼飞行器举例：Phantom2Vision+——特性1.雷达锁定&自动返航雷达锁定：手机上实时显示飞机的方位朝向和飞行参数等。自动返航：飞行器在超出遥控距离后也能自动返回起飞点并自动降落，免去后顾之忧。一、大众用户级多旋翼飞行器举例：Phantom2Vision+——特性2.飞行参数实时显示飞行参数实时显示在手机屏幕上，随时掌控飞行状态。一、大众用户级多旋翼飞行器举例：Phantom2Vision+——特性3.三轴陀螺稳定云台高精度的三轴陀螺稳定云台，可以主动抵消相机的抖动，让Phantom2Vision+如同纹丝不动的空中三角架，拍出令人惊叹的航拍画面。一、大众用户级多旋翼飞行器举例：Phantom2Vision+——特性4.相册同步可以通过Wi-Fi将储存在相机SD卡内的照片与视频同步到手机相册，免去上传至电脑的麻烦。5.安全飞行特性因安全和责任的考虑，Phantom2系列增加飞行区域限制功能。飞行器在靠近全球主要机场时，在机场中心一定区域范围内，飞行器的飞行将会受到限制。二、DIY用户级多旋翼飞行器举例：FlameWheelF450FlameWheel（风火轮）系列产品是DJI开发的多旋翼飞行平台。配合DJI的WooKong-M或Naza-M自动驾驶系统，可完成悬停、巡航、甚至滚转等飞行动作，广泛应用于休闲娱乐、航拍以及FPV等航模运动中。二、DIY用户级多旋翼飞行器举例：FlameWheelF450——特性1.超高强度材料力臂采用PA66+30GF超高强度材料制成，耐摔、耐撞击。2.集成PCB板连线配备高强度复合PCB电路板，使电调、电源等连线更加快捷、安全。二、DIY用户级多旋翼飞行器举例：FlameWheelF450——特性3.超大安装空间采用优化设计，为各种飞控系统及配件提供充足的安装空间。4.炫彩力臂红、白、黑三种力臂颜色供用户选择搭配，让飞行更加炫丽多彩。三、专业用户级多旋翼飞行器举例：SpreadingWingsS1000S1000是一款专业级载机，具有便携易用、操作友好、安全稳定等特点，是专业航拍应用的不二选择。三、专业用户级多旋翼飞行器举例：SpreadingWingsS1000——特性1.安全稳定S1000采用V型8旋翼设计，配合DJI飞控使用时即使某一轴被意外停止工作也能最大幅度保证飞机处于稳定状态。机身板内部集成了含DJI专利同轴接头的电源分布设计；主电源线选用AS150防火花插头与XT150的组合，可以防止用户插错电池极性，也能有效的防止电池自短路。从中心板到机臂、起落架等多处均使用全碳纤维材料，系统在低自重的基础上做到了最高的结构强度。三、专业用户级多旋翼飞行器举例：SpreadingWingsS1000——特性2.专业级载机整机自重约4Kg，最大起飞重量约11Kg。云台安装架下移设计，集合系统标配收放起落架。全新的悬挂设计以及电机减震设计。新电池托盘位置设计，方便用户安装电池，电池更加稳固。为A2优化的安装与布线设计，并允许A2天线远离碳纤维、金属等材料，获得更加良好的信号质量。三、专业用户级多旋翼飞行器举例：SpreadingWingsS1000——特性3.便携、易用所有机臂均可向下折叠、配合1552折叠桨，可使整机运输体积最小化。只需抬起机臂、锁紧机臂卡扣、给系统上电，就已经进入了飞行就绪状态。中心架在提供3组XT60供电插座的同时，还预留了8处设备安装位。三、专业用户级多旋翼飞行器举例：SpreadingWingsS1000——特性4.操纵性所有机臂采用8°内倾和3°侧倾设计。力臂内置40A高速电调、使4114pro电机在配合1552高效折叠桨工作在6S电源时，获得单轴最大近2.5Kg的强劲推力输出。——固定翼无人机目录contents固定翼无人机的定义123常见的固定翼无人机固定翼无人机结构4固定翼无人机飞行原理一、固定翼无人机的定义机翼平伸机体两侧，机翼主要产生升力，机翼相对固定。二、常见的固定翼无人机三、固定翼无人机结构三、固定翼无人机结构三、固定翼无人机结构——翼形介绍飞机最重要的部分当然是机翼了，飞机能飞在空中全靠机翼的浮力，机翼的剖面轮廓称之为翼型，为了适应各种不同的需要，发展了各种不同的翼型。三、固定翼无人机结构——翼形介绍四、固定翼无人机飞行原理（一）伯努利原理丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”，伯努利定律是空气动力最重要的公式。简单地说，流体的速度越大，静压力越小，速度越小，静压力越大，这里说的流体一般是指空气或水。四、固定翼无人机飞行原理（一）伯努利原理机翼上部空气流速较快，静压力则较小，机翼下部空气流速较慢，静压力较大，两边互相较力，于是机翼就被往上推去，然后飞机就飞起来了。四、固定翼无人机飞行原理（二）牛顿三大运动定律当飞机在匀速下降准备降落时,升力和重力是否相等四、固定翼无人机飞行原理（二）牛顿三大运动定律第一定律：除非受到外来的作用力，否则物体的速度(v)会保持不变。没有受力即所有外力合力为零，当飞机在天上保持等速直线飞行时，这时飞机所受的合力为零。当飞机降落保持相同下沉率下降，这时升力与重力的合力仍是零，升力并未减少，否则飞机会越掉越快。四、固定翼无人机飞行原理（二）牛顿三大运动定律第一定律：除非受到外来的作用力，否则物体的速度(v)会保持不变。没有受力即所有外力合力为零，当飞机在天上保持等速直线飞行时，这时飞机所受的合力为零。当飞机降落保持相同下沉率下降，这时升力与重力的合力仍是零，升力并未减少，否则飞机会越掉越快。四、固定翼无人机飞行原理四、固定翼无人机飞行原理四、固定翼无人机飞行原理——无人机的基本原理目录contents飞机的飞行原理123流体的基本规律低速飞机阻力的产生3失速一、飞机的飞行原理因为机翼受到向上的升力。飞机飞行时机翼周围空气的流线分布是指机翼横截面的形状上下不对称，机翼上方的流线密，流速大，下方的流线疏，流速小。由伯努利方程可知，机翼上方的压强小，下方的压强大。这样就产生了作用在机翼上的方向的升力。飞机为什么能够飞上天？二、流体的基本规律——伯努利方程伯努利方程现象二、流体的基本规律——伯努利方程90管道中以稳定的速度流动的流体，若流体不可压缩，且与外界无能量交换，则沿管道各点的流体的动压与静压之和等于常量。伯努利方程公式p+1/2v2=常数P：静压力

1/2v2：是动压力其中，静压力与飞行高度有关，动压力与飞行速度和空气密度有关二、流体的基本规律——升力公式升力作用在飞机上的空气动力二、流体的基本规律——升力公式升力的计算公式：Cy：升力系数，ρ：空气密度，V：动压（即相对速度），S：机翼参考面积。对于某一种翼型，通过实验可以获得升力系数与迎角的关系曲线，即Cy—α曲线。升力的计算公式：二、流体的基本规律——升力公式升力的计算公式：说明：用汉语描述：升力与空气密度、相对速度的平方和机翼参考面积成正比。Cy是一个性质常数。如：Cy这个常数，是一个性质量，它的数值跟飞机材料机翼迎角和厚度等等都有关系。只有升力大于本身重力才能使它离地飞行。三、低速飞机阻力的产生升力的计算公式：机翼翼型及其参数：翼型：机翼的横剖面形状翼型厚度：指上下翼面在垂直于翼弦方向的距离，其中最大者成为最大厚度。中弧线：翼型厚度中点的连线翼弦：翼型前缘点与后缘点间的连线翼型弯度：中弧线与翼弦之间的最大距离翼面的几何形状三、低速飞机阻力的产生

按阻力产生的原因，飞机低速飞行时的阻力一般可分为：摩擦阻力干扰阻力诱导阻力压差阻力三、低速飞机阻力的产生（一）摩擦阻力产生飞机表面不光滑空气有粘性摩擦阻力粘性阻力速度梯度粘性系数面积三、低速飞机阻力的产生（一）摩擦阻力影响摩擦阻力的因素

空气的粘性

飞机表面的形状（主要是光滑程度）

同气流接触的飞机表面积的大小（浸润面积）

附面层中气流的流动情况三、低速飞机阻力的产生（二）压差阻力运动着的物体前后由于压力差而形成的阻力叫做压差阻力。三、低速飞机阻力的产生（二）压差阻力由于空气粘性导致前后存在压力差而形成的阻力。空气流过机翼前缘受阻，V减小，P增大，形成高压区后缘有涡流区，空气旋转能量损失，P降低产生压差阻力三、低速飞机阻力的产生（二）压差阻力飞机各部件的外形对压差阻力影响很大。实验表明，流线形的物体压差阻力最小，而板状物的压差阻力最大。三、低速飞机阻力的产生（三）诱导阻力

诱导阻力是翼面所独有的一种阻力，它是伴随着升力的产生而产生的，因此可以说它是为了产生升力而付出的一种“代价”。三、低速飞机阻力的产生（三）诱导阻力

机翼产生正升力上表面P小下表面P大空气绕翼尖从下表面流向上表面翼尖涡流迎角越大，机翼上、下表面的压力差越大，翼尖涡流越强。

三、低速飞机阻力的产生（四）干扰阻力

干扰阻力就是飞机各部分之间由于气流相互干扰而产生的一种额外的阻力。三、低速飞机阻力的产生（四）干扰阻力

由于飞机各部件组装在一起而产生的附加阻力。产生压差阻力的部位：机身、机翼、尾翼、副油箱、机翼机身结合部、发动机及发动机短舱等部位。四、失速当飞机前进时产生的升力没有飞机的重量大时飞机就会下降或摔机。超过临界迎角后，产生严重的分离，升力急剧下降而不能保持正常飞行的现象，叫失速。

四、失速——失速后的表现

飞机抖动并左右摇晃这是因为机翼上表面气流强烈分离而产生大量涡流，引起升力时大时小，和左、右翼的升力变化不均造成的。杆舵抖动、操纵变轻飞机超过临界迎角时，机翼上表面的气流强烈分离，产生了大量涡流，影响，也使升力降低。当升力不能维持飞机的重力时。就会使飞机下降；促使机头下沉。飞机下降、机头下沉超过临界迎角后，会使气流分离，升力下降；另外，由于阻力增大，速度减小很多的航空事故都是由于失速引起。123四、失速失速的处理判明失速后，应立即推杆减小迎角，恢复升力。待飞机获得速度后，即可转入正常飞行。1如何在机翼的设计上避免失速为避免失速人类发明了前缘襟翼。前缘襟翼的作用是干煸气流的分离时间。在大迎角时，前缘襟翼向下偏转，减小机翼的迎角，延迟气流分离的时间，避免飞机的失速。2——无人机的结构目录contents无人机的基本结构12无人机的系统组成一、无人机的基本结构机身GPS螺旋桨电池电机脚架云台电调减震二、无人机的系统组成二、无人机的系统组成（一）飞行器飞行器是指能在地球大气层内外空间飞行的器械。通常按照飞行环境和工作方式，把飞行器分为几大类：

——航空器

——航天器——空天飞行器

——火箭和导弹

——巡航导弹型无人机二、无人机的系统组成（一）飞行器——航空器根据产生升力的原理航空器轻于空气的航空器重于空气的航空器气球飞艇固定翼航空器旋翼航空器扑翼机变模态机飞机滑翔机旋翼机直升机杂交航空器二、无人机的系统组成（一）飞行器——航空器二、无人机的系统组成（一）飞行器——动力装置动力装置：无人机的发动机以及保证发动机正常工作所必需的系统和附件的总称。无人机使用的动力装置主要有活塞式发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机、冲压发动机、火箭发动机、电动机等。目前主流的民用无人机所采用的动力系统通常为活塞式发动机和电动机两种。导航飞控系统功能：向无人机提供相对于所选定的参考坐标系的位置、速度、飞行姿态，引导无人机沿指定航线安全、准时、准确的飞行。获得必要的导航要素：高度、速度、姿态、航向；给出满足精度要求的定位信息：经度、纬度；引导飞机按规定计划飞行；接收预定任务航线计划的装定、并对任务航线的执行进行动态管理；接收控制站的导航模式控制指令并执行，指令导航模式与预定航线飞行模式相互切换；具有接收并融合无人机其它设备的辅助导航定位信息的能力；配合其它系统完成各种任务。二、无人机的系统组成（一）飞行器——导航飞控系统无人机电气系统可分为机载电气系统和地面供电系统两部分。机载电气系统主要由主电源、应急电源、电气设备的控制与保护装置及辅助设备组成。电气系统一般包括电源、配电系统、用电设备3个部分，电源和配电两者组合统称为供电系统。供电系统的功能是向无人机各用电系统或设备提供满足预定设计要求的电能。二、无人机的系统组成（一）飞行器——电气系统按任务设备用途，可以分为侦查搜索设备、测绘设备、军用专用设备、民用专用设备等。侦搜设备常用的有光电平台、SRA雷达、激光测距仪等，测绘设备则是测绘雷达、航拍相机等。二、无人机的系统组成（一）飞行器——任务设备无人机地面站也称控制站、遥控站或任务规划与控制站。在规模较大的无人机系统中，可以有若干个控制站，这些不同功能的控制站通过通信设备连接起来，构成无人机地面站系统二、无人机的系统组成（二）控制站地面控制站内的飞行控制席位、任务设备控制席位、数据链管理席位都设有相应分系统的显示装置，因此需综合规划，确定所显示的内容、方式、范围。A、飞行参数综合显示飞行与导航信息、数据链状态信息、设备状态信息、指令信息B、告警视觉：灯光、颜色、文字；听觉：语音、音调一般分为提示、注意和警告三个级别C、地图航迹显示导航信息显示、航迹绘制显示以及地理信息的显示。二、无人机的系统组成（二）控制站——显示系统无人机操纵与控制主要包括起降操纵、飞行控制、任务设备（载荷）控制和数据链管理等。地面控制站内的飞行控制席位、任务设备控制席位、数据链路管理席位都应设有相应分系统的操作装置。二、无人机的系统组成（二）控制站——操纵系统无人机通讯链路：主要用于无人机系统传输控制、无载荷通讯、载荷通讯三部分信息的无线电链路。无人机系统通讯链路是指控制和无载荷链路，主要包括：指挥与控制（C&C），空中交通管制（ATC），感知和规避（S&A）三种链路。二、无人机的系统组成（三）通讯链路无人机系统通讯链路机载终端常被称为机载电台，集成于机载设备中。视距内通讯的无人机多数安装全向天线，需要进行超视距通讯的无人机一般采用自跟踪抛物面卫通天线。二、无人机的系统组成（三）通讯链路——机载终端与天线民用通讯链路的地面终端硬件一般会被集成到控制站系统中，称作地面电台，部分地面终端会有独立的显示控制界面。视距内通讯链路地面天线采用鞭状天线、八木天线和自跟踪抛物面天线，需要进行超视距通讯的控制站还会采用固定卫星通讯天线。二、无人机的系统组成（三）通讯链路——地面终端与天线124——无人机的操作目录contents仿真平台体验无人机操控12四旋翼无人机的基础操控一、仿真平台体验无人机操控仿真平台是利用仿真无人机遥控器（或真正的无人机遥控器），通过数据线连接至计算机，利用计算机上专门的模拟飞行软件，模仿无人机在现实世界中的气象条件与飞行姿态。充分利用仿真平台，以四旋翼无人机为例，开展模拟飞行练习。一、仿真平台体验无人机操控你有遥控飞机吗？如果有，可以自己首先体验一下“起飞”、“降落”、“前进”、“后退”、“转向”、“悬停”。二、四旋翼无人机的基础操控——起飞起飞：飞机由地面向空中飞行的阶段，即从起飞线开始滑跑到离开地面，爬升至安全高度为止的加速运动过程。对比观察四轴遥控飞机起飞和四旋翼无人机起飞。二、四旋翼无人机的基础操控——起飞四旋翼无人机起飞前注意事项：将四旋翼无人机平稳的放在平整的地面上，当无人机机身后方的红色指示灯从红色状态变为黄色或绿色状态时，四旋翼无人机进入遥控待机状态。因四旋翼无人机自身的陀螺仪需要利用水平面状态进行校正，所以必须确保四旋翼无人机放置的地面是水平的，否则容易导致四旋翼无人机难以操控。把遥控器的两个摇杆同时拨到低端，随即松开手，摇杆可自动回到中间位置（认为拨到中间位置），通过微调缓慢移动油门摇杆，缓慢向上，四旋翼无人机随即起飞。二、四旋翼无人机的基础操控——降落降落：飞机在空中飞行，飞机从空中向地面滑行，安全达到地面的状态。对比观察四轴遥控飞机和四旋翼无人机降落四旋翼无人机降落：稳住遥控器上的油门摇杆，让无人机保持住飞行高度，待直稳定下来后，慢慢的保持向下推动油门摇杆，使飞机升力慢慢下降。仔细观看四旋翼无人机降落，总结降落操作技巧。二、四旋翼无人机的基础操控——降落四旋翼无人机降落的注意事项：确保四旋翼无人机在降落前处于平稳飞行状态。使左侧摇杆缓缓向下，待降低到一定安全高度后，拨到底端，四旋翼无人机将平稳降落在地面上，一段时间之后，电机将自动停止供电。熟悉四旋翼无人机降落操作技巧，开展实操练习。二、四旋翼无人机的基础操控——前进前进：飞机在空中处于飞行状态，飞机向机头方向行驶的状态。四旋翼无人机前进的注意事项：四旋翼无人机起飞，平稳悬停在空中。右侧方向摇杆缓慢向上拨动，四旋翼无人机开始平稳前进飞行。将左侧油门摇杆回到中间位置，保持高度不变注：横向拨动左侧油门摇杆，利用偏航控制指令，随时保持四旋翼无人机的机头在正前方，机尾正对飞控手。二、四旋翼无人机的基础操控——后退后退：飞机在空中处于飞行状态，飞机向机尾方向行驶的状态。四旋翼无人机后退的注意事项：对比四旋翼无人机后退飞行与前进飞行的关系。四旋翼无人机起飞，平稳悬停在空中。右侧缓慢向下拨动方向杆，四旋翼无人机开始平稳后退飞行。将左侧油门摇杆回到中间位置，保持高度不变。注：横向拨动左侧油门摇杆，利用偏航控制指令，随时保持四旋翼无人机的机头在正前方，机尾正对飞控手。二、四旋翼无人机的基础操控——转向转向：飞机正常空中飞行时，遥控操作机头的飞行方向，向左或向右飞行的状态。四旋翼无人机转向的注意事项：四旋翼无人机平稳悬停于空中。水平方向缓缓拨动左侧油门摇杆，使油门摇杆处于水平左侧或右侧位置。油门杆回到中间位置，保持高度不变。观察四旋翼无人机机头朝向，确定机头向前，机尾正对飞控手。注：1.注意转向要点，必须随时调整机头方向，确保机头方向与控制者正前方方向一致。2.四旋翼无人机转向是瞬时飞行动作。二、四旋翼无人机的基础操控——悬停悬停是指无人机在一定高度上，保持空间位置基本不变的飞行状态。四旋翼无人机悬停的注意事项：四旋翼无人机GPS模式悬停四旋翼无人机在空中平稳飞行。油门摇杆回到中间位置，保持四旋翼无人机高度不变。观察四旋翼无人机机头朝向，确定机头向前，机尾正对飞控手。飞控手的所有操作停止，四旋翼无人机平稳悬停于空中。四旋翼无人机飞控模式悬停四旋翼无人机在空中平稳飞行油门摇杆回到中间位置，保持高度不变观察四旋翼无人机机头朝向，确定机头向前，机尾正对飞控手。飞控手继续操作右侧方向摇杆，通过微操控制，保障四旋翼无人机在小范围空间误差内实现悬停。注：必须随时调整机头方向，确保机头方向与控制者正前方方向一致。二、四旋翼无人机的基础操控——垂直运动垂直运动：垂直运动即上下运动，四旋翼无人机在空中飞行，地面遥控，机身方向不动，直接向上或向下持续飞行。四旋翼无人机垂直运动的注意事项：将四旋翼无人机平稳悬停于空中。左侧油门摇杆向上拨动时，幅度稍大，即向上垂直加速运动。油门摇杆向下拨动时，幅度稍大，即向下垂直加速运动。油门摇杆回归中位时，四旋翼无人机处于平稳悬停状态。二、四旋翼无人机的基础操控——俯仰运动俯仰运动：四旋翼无人机在空中飞行，地面遥控，机身方向不动，机头和机尾上下浮动飞行。四旋翼无人机俯仰运动的注意事项：四旋翼无人机平稳悬停于空中。右侧摇杆缓慢向上拨动，幅度稍大时，即向前做加速俯仰运动。右侧摇杆向下缓慢拨动，幅度稍大时，即向后做加速俯仰运动。左侧摇杆回归中位时，四旋翼无人机保持平稳悬停状态。二、四旋翼无人机的基础操控——横滚运动横滚运动：四旋翼无人机绕机体纵轴滚转360°的飞行状态。四旋翼无人机横滚运动的注意事项：四旋翼无人机平稳悬停于空中。右侧摇杆向左缓慢拨动，幅度稍大时，即向左横滚加速运动。右侧摇杆向右缓慢拨动，幅度稍大时，即向右横滚加速运动。左侧摇杆回归中位时，四旋翼无人机保持平稳悬停状态。注：横滚运动是瞬时运动。二、四旋翼无人机的基础操控——偏航运动偏航运动：四旋翼无人机在空中飞行，地面遥控飞机实行自我旋转的持续状态。四旋翼无人机偏航运动的注意事项：四旋翼无人机平稳悬停于空中。左侧摇杆水平向左持续缓慢拨动，四旋翼无人机将向左自我旋

转实现偏航运动。调整左侧摇杆，在水平方向上持续向右波动，四旋翼无人机向右

自我旋转实现偏航运动。其他操作处于微操或不操作状态。二、四旋翼无人机的基础操控——前后运动前后运动：四旋翼无人机在空中飞行，地面遥控，机身方向不动，机头和机尾上下维持浮动飞行。四旋翼无人机前后运动的注意事项：四旋翼无人机平稳悬停于空中。左侧摇杆缓慢向上拨动，一直维持向上拨动状态，幅度一直变化，

四旋翼无人机即实现平稳向前运动。左侧摇杆缓慢向下拨动，一直维持向下拨动状态，幅度一直变化，

四旋翼无人机即平稳向后运动。前后运动时，四旋翼无人机呈现持续飞行状态。二、四旋翼无人机的基础操控——侧向运动侧向运动：长时间以横滚运动飞行的状态。横滚运动时瞬时运动，侧向运动时持续性的。四旋翼无人机侧向运动的注意事项：四旋翼无人机平稳悬停于空中。方向摇杆向左缓慢拨动，幅度稍大时，一直维持向左拨动状态，

四旋翼无人机即向左侧向运动。方向摇杆缓慢向右拨动，幅度稍大时，一直维持向右拨动状态，

四旋翼无人机即向右侧向运动。左侧油门摇杆此时处于中位状态。——无人机的行业应用目录contents国内无人机的应用123无人机产业市场调研无人机行业解决方案一、国内无人机的应用国土资源能源勘测特殊警务防灾减灾农林牧渔商业用途医疗防疫个人应用城镇规划道路建设矿产开发考古研究电力线路巡检石油天然气管线巡检电站巡检交通管制应急监控森林防护边境巡检灾害巡查防汛抗旱各类灾害救援病虫防控灾害防控农情监测草原林场巡检影视拍摄新闻采集商广宣传物流配送紧急远程诊断医疗物资配送航拍制作商业活动AB当前民用无人机市场分为两类：A、针对特定行业需求服务的无人机。B、针对个人消费类型需求的无人机。。一、国内无人机的应用刚性需求市场政府职能部门、国家能源型企事业单位、武警、部队等国家机关。各类工矿企业、农林牧渔企业、以及专业性较强的科研教育单位。

柔性需求市场影视传媒、物流配送。广告制作、个人。国内无人机行业市场需求分类二、无人机产业市场调研——中国民用无人机市场分析未来5-10年整体无人机市场将迎来高速增长期，国内无人机市场将进入高速发展阶段。初步估算国内无人机市场的年销售额近5亿元，有超过170家生产企业，预计3-5年之后，国内无人机领域就将进入批量采购和应用的阶段，市场规模有望超预期实现年均30%以上的加速增长，年销售额达10亿元。二、无人机产业市场调研——中国民用无人机领域投资从市场规模角度，警用无人机，农业植保无人机、测绘与巡线无人机由于市场刚性需求，政策障碍小，技术相对成熟，预计3-5年内，具有相当大的投资价值；大数据服务是未来市场需求趋势，投资价值与投资风险并存；飞机控制技术是民用无人机的核心技术之一，预计1-2年内，掌握飞机控制技术的企业具有较大的投资价值。中国民用无人机领域投资价值及表现分析二、无人机产业市场调研全球每卖出10架无人机，就有架是中国制造。——《我国无人机行业概况及现状分析》7二、无人机产业市场调研智能无人机市场份额≠需求份额航拍军用农业其他新机会1:3:6二、无人机产业市场调研——市场预测自2014年算起，未来十年，世界无人机市场规模将达到

亿美元。大约

亿美元将用于无人机生产，

亿美元用于技术研发和实验设计，维护服务约为30亿美元。美国《航空与太空技术周刊》673356287二、无人机产业市场调研——专业无人机研发公司二、无人机产业市场调研——专业无人机研发公司行业现状：网络营销是民用无人机非常重要的销售渠道，使得大众更容易购买民用无人机，而且可以迅速获取爱好者的关注。行业问题：大疆在网络推广的布局较全面，其它企业仅局限在电商渠道。机遇与威胁：大疆占据了民用无人机市场50%的份额，其他公司在渠道选择和细节把控提出针对性策略。二、无人机产业市场调研——人群分析重点区域国内：北京、广州、浙江、上海、江苏重点人群圈子：个人航拍：极限、亲子商业航拍：影视、搜寻、快递性别：男性年龄：30-39二、无人机产业市场调研——技术壁垒技术壁垒

发动机|飞控|有效载荷飞行控制技术

中低高发动机技术

高

中

低有效载荷技术

高

低

高军用无人机民用无人机微型无人机三、无人机行业解决方案民用无人机未来5~10年迎来产业化浪潮市场规模：电力巡检10亿油气管道18亿警用60亿农业400亿其他百亿量级三、无人机行业解决方案将进入黄金发展轨道近百年缓慢发展|未来10-20年无人机行业消费者除了航拍///无人机还能帮你做什么？三、无人机行业解决方案反恐维稳公安执法

应急救援与救护抢险救灾海岸线巡查等航拍农林植保地质勘探电力巡检油气管路巡查

高速公路事故管理森林防火巡查物流运输三、无人机行业解决方案城市规划与管理影视航拍三、无人机行业解决方案消防救援农业植保三、无人机行业解决方案快递——无人机在快递中的应用目录contents无人机快递的起源123无人机快递目前的发展情况无人机快递发展的阻力和动力一、无人机快递的起源美国Matternet公司曾使用“无人机”，其能携带2公斤物体飞行9.7公里。Matternet公司CEO安德里亚斯-拉普托普洛斯(AndreasRaptopoulos)希望这个无人机快递网络将用于乡村地区或者未建立便捷交通道路的国家。（一）美国Matternet公司一、无人机快递的起源飞行器来运送小型包裹，派件用时只需要30分钟。无人机可飞行16公里，运送重量小于2.26公斤的物品。（二）亚马逊一、无人机快递的起源“无人机”由顺丰自主研发，采用八旋翼，下设载物区，飞行高度约100米。该“无人机”内置导航系统，工作人员预先设置目的地和路线，“无人机”将自动到达目的地，误差在2米以内。（三）顺丰二、无人机快递目前的发展情况该公司希望进一步扩张计划，来替换当前的快递网络，并建立一个“无人机”配件全球供应系统，为这些自控飞行器提供保障。同时，该公司还计划建立充电基站，使“无人机”可以沿途降落进行充电。（一）美国Matternet公司二、无人机快递目前的发展情况亚马