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1、第1页/共35页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第2页/共35页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
2、也会增加。多旋翼无人飞行器发展简史多旋翼无人飞行器第3页/共35页第4页/共35页优点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第5页/共35页缺点1.主要表现在生存力低，在与有较强防空能力的敌人
3、作战时，无优势可言。2.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第6页/共35页第7页/共35页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
4、用的领域多达40多个，例如影视航拍、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第8页/共35页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第9页/共35页第10页/共35页无人飞行器的分类飞艇第11页/共35页无人飞行器的分类固定翼无人机第12页/共35页无人飞行器的分类多旋翼直升机第13页/共35页第14页/共35页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
5、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。多旋翼概述及分类三轴多旋翼第15页/共35页无人飞行器的分类四轴多旋翼八轴多旋翼六轴多旋翼第16页/共35页第17页/共35页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第18页/共35页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F5
6、50(PA66+30GF)筋斗云S1000(碳纤维)第19页/共35页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。多旋翼飞行器的构造第20页/共35页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。多旋翼飞行器的构造第21页/共35页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
7、桨第22页/共35页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。多旋翼飞行器的构造普通锂电池智能锂电池第23页/共35页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第24页/共35页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
8、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ACEONE直升机飞控NAZA-H直升机飞控第25页/共35页第26页/共35页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
9、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。多旋翼飞行原理第27页/共35页一般情况下，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。多旋翼飞行原理第28页/共35页垂直运动，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
10、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。多旋翼飞行原理第29页/共35页俯仰运动，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。多旋翼飞行原理第30页/共35页横滚运动，即左右控制与图（b）的原理相同，在图
11、（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。多旋翼飞行原理第31页/共35页偏航运动，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。多旋翼飞行原理第32页/共35页简单的说，多旋翼飞行器实现各种动作依靠的是不同电机转速的调节。遥控器输入某个动作指令，主控计算出每个电机的速度，通过电调控制电机转速，从而实现某个动作指令。第33页/共35页一架多旋翼航模包括哪些组成部分？机架主控电机电调桨遥控器电池充电器第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页