《无人机驾驶基础》课件-项目四 无人机结构及性能

《无人机驾驶基础》项目四

无人机结构及性能无人机驾驶基础无人机驾驶基础第一节

无人直升机结构及性能项目四无人机结构及性能

无人机的飞行器平台是指无人机作为飞行器采用的主体平台技术，常见的飞行器平台包括固定翼平台和旋翼平台，其他的飞行器平台还有扑翼平台、变模态平台等。

无人机驾驶基础第一节

无人直升机结构及性能项目四无人机结构及性能采用旋翼平台的无人机主要包括无人直升机、多旋翼无人机。旋翼是一个能量转换部件，将旋转动能转换为旋翼拉力。飞行中，拉力的一部分用于支撑直升机，起到升力的作用；另一部分则为直升机的运动提供动力。无人机驾驶基础第一节

无人直升机结构及性能项目四无人机结构及性能

飞行中的直升机，除自身重力之外，受到的空气动力和力矩主要有:旋翼、尾桨、平尾、垂尾、机身等产生的空气动力及其对直升机重心所构成的力矩，以及旋翼、尾桨的反扭矩和桨毂力矩等。直升机在空中有六个自由度，即沿纵轴、立轴、横轴三个轴的移动和围绕这三个轴的转动。1直升机的结构无人机驾驶基础2直升机的运动项目四无人机结构及性能若要改变直升机的飞行状态，就要改变作用在直升机上的力和力矩，即打破原来的平衡状态，建立新的平衡状态。以单旋翼直升机为例，要使直升机沿立轴运动，就必须改变旋翼拉力的大小，当拉力大于直升机的重量时，直升机就上升，反之，直升机则下降。直升机的纵向运动是通过改变旋翼拉力的方向来实现的，当拉力前倾时，产生向前的分力，直升机向前运动，同时拉力还对直升机产生一个俯仰力矩，使直升机绕横轴低头转动；反之，拉力后倾时，直升机向后运动，并绕横轴抬头转动。无人机驾驶基础2直升机的运动项目四无人机结构及性能同理，控制拉力的横向倾斜，可以实现直升机的横向移动和滚转运动。单旋翼直升机的航向是通过改变尾桨的推力(或拉力)来操纵的，当改变尾桨推力(或拉力)的大小时，尾桨推力(或拉力)对直升机重心的力矩与旋翼反扭矩不再处于平衡状态，直升机就绕立轴转动，改变直升机的航向。无人机驾驶基础第二节

多旋翼无人机结构及性能项目四无人机结构及性能电池云台电机GPS模块图传多旋翼飞行器主要由机架、桨叶、电机、电调、电池、遥控器和飞行辅助控制系统。无人机驾驶基础第二节

多旋翼无人机结构及性能项目四无人机结构及性能1无人机飞行动力---伯努利公式其中Lift是升力；Cy是升力系数，可以简单的理解为翼面迎角越大Cy越大；ρ是空气密度，为常数；对于固定翼v是空速，对于直升机v可以理解为转速乘以旋翼某一位置的半径；S对于固定翼无人机就是翼面积，对于直升机就是某一处半径处旋翼的单位面积。无人机驾驶基础项目四无人机结构及性能2多旋翼无人机气动布局多旋翼飞行器以旋翼的排列形式进行气动布局分类，从数量上有3旋翼、4旋翼等等，从结构和分布位置有十字形、Y型、X型等。单从气动效率考虑，旋翼越大，效率越高，那么4旋翼肯定比6、8旋翼好。但是X型6、8旋翼的动力系统具备冗余能力，即在一个电机损坏的情况下可以继续飞行，这是优于其他布局的功能。无人机驾驶基础4反扭矩项目四无人机结构及性能多旋翼无人机飞行动力来自速度的变化，直升机飞行动力是升力系数的变化。多旋翼飞行器升力部件即为多个旋翼，分布于机体四周，并且都是单独电机驱动。所以单纯的改变每个旋翼的转速就可以调整前后左右的力，从而完成姿态和位置的调整。3多旋翼无人机飞行动力多旋翼无人机采用旋翼成对反向旋转的方法，抵消反扭矩的作用。多旋翼悬停状态下，当顶视逆时针的桨加速转动，机身整体顺时针的反扭矩会增强，机身顺时针旋转。为了不使无人机转向的同时，无人机升高高度，顺时针的桨将会同时减小转速，保证整体升力不变。反扭矩可以改变无人机旋转方向，顺桨加速机体逆转，逆桨加速机体顺转。无人机驾驶基础第三节

固定翼无人机结构及性能项目四无人机结构及性能（1）固定翼飞行平台

固定翼飞机或定翼机常简称为飞机，是指由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。固定翼飞行器主要由机身、发动机、机翼、尾翼、起落架五部分构成。无人机驾驶基础项目四无人机结构及性能

固定翼无人机的机身的主要功能是装载设备、燃料等，同时，它还是其他部件安装的基础，即将机翼、尾翼和起落架等连接成一架完整的飞机。机身的结构形式有构架式、硬壳式和半硬壳式，一般由几个舱组成，以层板制成的隔框分开。以油动无人机为例，从机头到机尾依次是发动机、油箱、接收机和接收机电池、舵机。蒙皮隔框大梁椼条蒙皮隔框椼条补偿片无人机驾驶基础项目四无人机结构及性能

机翼是固定翼无人机在飞行时产生升力的装置，包括主翼和副翼两部分，副翼是机翼后缘靠外侧的可操纵的活动面，用于控制飞机的滚转运动，而靠内侧的襟翼是用于增加起飞着陆阶段的升力，放下襟翼飞机的升力增加。

大型固定翼无人机的机翼内部还可用于放置油箱，安装发动机等，机翼下方还可以挂载物品，有的固定翼无人机还将起落架安装在机翼下方。通常机翼翼弦的25%-30%处是飞机的重心位置。机翼的形状（即翼形）由翼肋维持，翼肋由前缘、主梁和后缘连起来。无人机驾驶基础项目四无人机结构及性能飞机的滚转，主要由副翼来控制，可实现飞机在空中向左或向右的倾斜。在飞行时，驾驶员向左移动驾驶杆，飞机右侧的副翼就会向下偏转，使得右侧机翼升力增大。同时，左侧的副翼向上偏转，使得左侧机翼升力减小，飞机向左滚转。反之，驾驶员向右移动驾驶杆，飞机向右滚转。（2）固定翼飞机滚转运动无人机驾驶基础项目四无人机结构及性能（3）固定翼飞机俯仰运动水平尾翼简称平尾，是飞机纵向平衡、稳定和操纵的翼面。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成。升降舵是水平尾翼后部可以上下偏转的活动翼面。操纵升降舵可以使飞机保持水平或进入爬升、下滑状态,实现飞机的纵向操纵。水平尾翼主要产生仰俯力矩。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。无人机驾驶基础项目四无人机结构及性能（3）固定翼飞机航向运动

垂直尾翼简称垂尾，起保持无人机的航向平衡、稳定和操纵作用。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。

飞机的偏航，主要由机尾的方向舵控制。

飞机在飞行时，驾驶员蹬右脚踏板，方向舵向右偏转，机