无人机应用技术概论-第-5-章-无人机的操控技术

无人机应用概论第五章无人机的操控技术人机交互模式全遥控模式

操作员直接控制，适合视距内小型无人机。辅助遥控模式

操作员下指令，无人机上的自动控制内回路辅助完成操作。全自动化模式

自动驾驶仪实现无人机内回路控制的自动化操作。操作人员只做任务规划方案。异常控制模式

自动化监控和控制，异常通知，人工介入飞机相关的坐标系约定地面惯性坐标系机体坐标系气流坐标系稳定坐标轴系航迹坐标系飞机的气动角飞机的姿态角飞机的航迹角不同坐标轴的关系模拟训练无人机模拟训练系统无人机飞行仿真系统、视景仿真系统、地面操控台三大部模拟训练系统的主要功能一般包括：1)无人机的常规飞行模拟训练：能模拟起飞前发控准备、地面滑跑、起飞爬升、巡航飞行、进场飞行、伞降回收、飞机迫降或自毁等飞行状态。2)无人机的任务控制模拟训练：包括光电设备功能模拟、电视或红外侦察、激光照射进行目标定位、以及其他的挂载任务。3)无人机的干扰条件飞行训练：可以设置各种飞行环境和飞行条件，如温度极值、气压变化、风干扰、光电干扰以及力和力矩的干扰及系数拉偏条件等。4)无人机故障模式下的飞行训练：可以模拟飞行时的典型故障，如发动机故障、惯导故障、接口通信故障、舵系统故障等。5)进行操控人员的基本信息及训练数据统计和训练效果评估。模拟飞行软件模拟飞行软件介绍RealFlight是目前拟真度最高，价格昂贵，对电脑硬件要求较高。ReflexXTR，德国软件，适合直升机的模拟练习，可自定义几种。Aerofly，德国软件，拟真度较高，适合中高级训练者，操作方式友好，价格昂贵，对电脑硬件要求较高。PHOENIX，国产模拟飞行软件也称凤凰模拟器。飞行器模型中类丰富。模拟飞行软件模拟飞行软件的安装与使用（PHOENIX凤凰模拟器）1）安装模拟器控制台SM20002）安装DirectX组件模拟飞行软件3）安装模拟器主程序4）运行模拟器主程序，提示连接遥控器模拟飞行软件5）连接遥控器，并通过模拟器控制台匹配到PHOENIX模拟器6）校准遥控器，并使用模拟器练习飞行模拟飞行技巧和注意事项视角和机型选择 上手一般选择第一视角和客机模型。尽量保持能看见地面景物，易于判断飞机姿态及方位，方便根据地标选择降落航线的拐弯点和跑道延长线。基本训练 练习时间约5-20个小时，新手500-1000次起降。加风训练 训练100次以上以适应各种风向。滑跑训练 固定翼机型。直线与微调空中转弯模拟训练的遥控手法选择遥控手法的选择分为美国手、日本手和其他手法，前两者为主流。1)左手操纵杆向上是油门加大，飞机速度加快（油门杆是不回中的），反之减小，速度减慢；2)左杆向左，方向舵向左偏转，飞机航向向左偏转（方向杆要回中），反之向右，航向向右偏转；3)右杆向下，升降舵向上偏转，飞机机头向上爬升（升降杆要回中），反之向上，升降舵向下偏转，飞机机头向下俯冲；4)右杆向左，右边副翼向下偏转，左边副翼向上偏转，飞机以机身为轴心向左倾斜（副翼杆要回中），反之向右倾斜。1)右手操纵杆向上是油门加大，飞机速度加快（油门杆是不回中的），反之减小，速度减慢；2)右杆向左，右边副翼向下偏转，左边副翼向上偏转，飞机以机身为轴心向左倾斜（副翼杆要回中），反之向右倾斜；3)左杆向左，方向舵向左偏转，飞机航向向左偏转（方向杆要回中），反之向右，航向向右偏转；4)左杆向下，升降舵向上偏转，飞机机头向上爬升（升降杆要回中），反之向上，升降舵向下偏转，飞机机头向下俯冲。起降阶段飞行操控技术固定翼无人机的起降飞行操控技术起飞方式

固定翼最常见的起飞方式为滑行，衍生出了垂直起飞、空投、轨道弹射起飞、手抛等方式。飞机首飞注意事项高速滑跑测试静态的全油门测试舵面手动调试检查通道，确认舵机方向。检查方向舵和转向轮是否在同一水平线上。检查电池、电池舱盖、接收机及其他非固定设备有没有固定好。不同机型的起飞注意事项降落方式后三点式起落架布局、螺旋桨前拉的飞机。滑跑起飞：小油门、逐渐加大，保持直线、离地、只控制油门和副翼，以20度爬高。目标空域微调。手抛：最大油门过顶平抛（0-10度），抛出瞬间带杆爬升。目标空域微调前三点式布局的飞机。不带方向舵，高速中一直推杆再修正方向，小心侧滑。带襟翼的飞机。起飞不用拉杆，襟翼放下，滑跑，只控制油门，飞机抬头，轻柔推油门，15米左右，缓慢放平襟翼，给一点油，保持平飞。螺旋桨后推的机型。螺旋桨的高度至少离地5cm，飞机滑跑，稍推杆，保持，推油门，提速，慢慢升降杆回中，如未升空，轻点升杆，目标空域微调。起降阶段飞行操控技术固定翼无人机的起降飞行操控技术降落方式后三点式机型的常规降落步骤如下：1)在适当高度关油门，松拉杆使飞机自由降落，获得适当惯性速度。2)降到适当高度（离地大概2~3米左右）后有了一定速度，拉杆使起落架三个轮子水平或前轮略高，使得机翼迎角较大以增加阻力，降低速度，从而升力减小。当升力等于重力的时刻，依靠惯性速度使飞机在不会失速的前提下降低速度，并且开始飘降，速度逐渐降低。3)到适当的速度（即将失速下沉前），在惯性速度基础上适当缓慢一点点的加油，抵消一些因大迎角阻力而过多减少的速度，最后保持适当小油门，使得速度保持由于阻力而缓慢降低的状态，以免飞机失速大角度下沉，接地粗暴或失速头往下载。升力略小于重力，进入平飘下滑。4)保持小油门不动，调节升降舵，尽量使三轮水平或前轮略高。适当调节拉杆在不失速的前提下尽量保持三轮基本水平。此时可略拉升降舵，测试此速度下的升降舵效，看后轮是否能降低高度而飞机整体不上升，这样也考察了飞机速度是否紧挨着临界起飞速度以下，否则可适当调小油门并保持不动。为接地最小正常速度做准备。5)飞机保持匀速小角度下滑，在离地5-10cm或接地瞬间再次适当拉杆使三轮绝对水平，这样做可增加迎角，增大阻力，即使发动机还有拉力，也能明显减速，减少地面滑跑距离。最后调节拉杆保证飞机三轮所在平面与地面零角度接触，同时关闭油门松拉杆以防飞机跳跃，从而完成轻柔降落。俯冲惯性降落和常规降落方式原理相同，不同之处是此法不需要加油补偿速度。步骤如下：1)关油门，推杆，获得较大惯性速度。2)降至适当高度后拉杆，靠机身阻力减速。3)接地，拉杆，使三轮水平。起降阶段飞行操控技术固定翼无人机的起降飞行操控技术降落方式常规降落适合逆风、惯性速度不够或雀降的情况下使用；俯冲惯性降落适合顺风、短距离降落或迫降。练习时可先练习俯冲惯性降落，再在此基础上练习常规降落。前三点式机型的降落与后三点式机型的降落原理相同，不同之处是为了增大迎角，增加阻力降低速度，减少着陆后滑跑距离，后三点式机型接地时是三轮同时着地，而前三点式机型接地时得后轮先着地。滑降可靠，可控。伞降，不可控，整机安全。飞机机身机翼磕碰擦伤率高起降阶段飞行操控技术无人直升机的起降飞行操控技术微调保持直升机状态副翼（用于控制主旋翼向左右倾斜）微调，只要旋转斜盘处于水平状态下，就可以判断为正常。旋翼向右旋转的直升机，从后看时右边先上扬（机体向左倾），只要在上扬的瞬间，把控制副翼的杆向右推，离陆后再把副翼杆退回原位。反之，如果主旋翼是向左转的，这种现象正好与其相反。发动机起动后，首先要把机头迎风放置，这是因为直升机正面迎风稳定；其次在旋翼旋转的同时，看一看旋翼端部是否成一直线，要确定其轨道，如发现出双桨时，要立刻进行修正。如果让发动机的转速慢慢地增加，此时直升机机体便向前、后、左、右某个方向慢慢地移动，机头向右拐。注意观察哪一个动作最先出现，马上修正。另外也进行微调校正，再一次低速旋转，观察补的微调是否适当。让发动机的转速缓慢提高，观察哪儿先动。起降阶段飞行操控技术无人直升机的起降飞行操控技术直升机青蛙跳练习机体与地面保持水平，油门摇杆至中央，离地，随即缓慢拉油门机头对着风头的方向，要站在机尾的方向（对尾）渐渐拉长机体悬浮在空中的时间，尝试飞行动作，试操控副翼、升降舵、尾舵的动作，观察反应情况。起降阶段飞行操控技术无人直升机的起降飞行操控技术直升机垂直上升当机头将要转动时，应操纵方向舵给予制止；如果机体向左偏，立即给右副翼；当飞机即将后退，要将升降杆向前推；如使飞机上升，将油门杆稍微向上推一点。直升机着陆着陆切记，油门杆要慢慢进行回收。起降阶段飞行操控技术多旋翼无人机的起降飞行操控技术起飞与降落练习俯冲与上仰练习悬停练习爬升练习下降练习起飞时，远离，解锁，缓慢油门，等待起飞，缓慢离地，防止由于油门过大而无法控制飞行器。降落时，降低油门，缓慢接近地面；离地面约5-10cm处稍稍推动油门，降低下降速度；然后再次降低油门直至无人机触地；最后油门降到最低，锁定飞控。机头两个螺旋桨转速下降，机尾螺旋桨转速提高，机头下降，机尾抬起。螺旋桨提供的力就会与水平面有一定的夹角，力分解为垂直方向的升力与水平方向的分力。升力会减小，飞行器会降低，可以适当推动油门。悬停是一项比较基础但微操作较为复杂的操作。左右、前后、上下要保持不变，所以需要复杂的微操作。推动方向摇杆使无人机前进的同时加大油门向前推方向杆，适当拉下油门摇杆，飞行器开始降低高度巡航阶段的飞行操控技术航线飞行练习固定翼无人机的航线飞行巡航阶段的飞行操控技术航线飞行练习固定翼无人机的航线飞行巡航阶段的飞行操控技术航线飞行练习无人直升机的航线飞行巡航阶段的飞行操控技术航线飞行练习无人直升机的航线飞行巡航阶段的飞行操控技术航线飞行练习多旋翼无人机的航线飞行

直线飞行是一个相对简单的操作，理论上来说只需要推动方向杆即可，但是实际情况不会这么简单。同样由于飞控传感器和算法的问题，或者风、气流等环境因素的干扰，无人机不会完全按照发射机的操作来完成动作。所以这时需要调整发射机的操作，保证无人机在沿直线飞行。曲线飞行就是让无人机沿着一条曲线飞行。可以是Z字型或S字型的路线飞行，这样的飞行方式是为了锻炼操控人员自由操控无人机，所以需要反复练习操作方式并感受无人机的飞行规律。巡航阶段的飞行操控技术航线规划与自动巡航操作航线规划通常这些辅助系统具有以下功能：1)可用某种图形输入设备把飞行路径叠加到数字地图显示屏上。2)对选定的飞行路径自动计算飞行时间及燃油消耗。3)提供一个可以添加到飞行规划中的一般飞行航段库，并能针对特定的航线进行修订。4)能自动记录飞行路径，其记录形式适用于在任务中控制无人机以及用空域管理元素来编排归档飞行规划文件。5)基于数字地图数据解算出合成图像，显示出在不同的巡逻位置和高度时的观测视场，以便选择出对执行任务最有利的位置。巡航阶段的飞行操控技术任务载荷操作

任务载荷操作的自动化水平具有极大的灵活性。在最简单的系统中，一个图像任务载荷如电视摄像机，可以几乎完全由人工控制。最低程度的自动化要能在视