四旋翼飞行器结构和原理 1.结构形式 旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构形式如图1.1所示。 .工作原理 四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，但只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。
四旋翼飞行器的电机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，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。
在上图中，电机1和电机3作逆时针旋转，电机2和电机4作顺时针旋转，规定沿x轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。 （1）垂直运动：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。 （2）俯仰运动：在图（b）中，电机1的转速上升，电机3 的转速下降（改变量大小应相等），电机2、电机4 的转速保持不变。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，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。 （3）滚转运动：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，则可使机身绕x 轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。 （4）偏航运动：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
M8空气动力学基础及飞行原理 1、绝对温度的零度是 A、-273℉ B、-273K C、-273℃ D、32℉ 2、空气的组成为 A、78％氮，20％氢和2％其他气体 B、90％氧，6％氮和4％其他气体 C、78％氮，21％氧和1％其他气体 D、21％氮，78％氧和1％其他气体 3、流体的粘性系数与温度之间的关系是? A、液体的粘性系数随温度的升高而增大。 B、气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C、液体的粘性系数与温度无关。 D、气体的粘性系数随温度的升高而降低。 4、空气的物理性质主要包括A、空气的粘性 B、空气的压缩性 C、空气的粘性和压缩性 D、空气的可朔性 5、下列不是影响空气粘性的因素是 A、空气的流动位置 B、气流的流速 C、空气的粘性系数 D、与空气的接触面积 6、气体的压力
、密度<ρ>、温度
不变。 D、随高度增加可能增加，也可能减小。 9、空气的密度 A、与压力成正比。 B、与压力成反比。 C、与压力无关。 D、与温度成正比。 10、影响空气粘性力的主要因素: A、空气清洁度 B、速度剃度 C、空气温度 D、相对湿度 11、对于空气密度如下说法正确的是 A、空气密度正比于压力和绝对温度 B、空气密度正比于压力，反比于绝对温度 C、空气密度反比于压力，正比于绝对温度 D、空气密度反比于压力和绝对温度 12、对于音速．如下说法正确的是: A、只要空气密度大，音速就大 B、只要空气压力大，音速就大 C、只要空气温度高．音速就大 D、只要空气密度小．音速就大 13、假设其他条件不变，空气湿度大 A、空气密度大，起飞滑跑距离长 B、空气密度小，起飞滑跑距离长 C、空气密度大，起飞滑跑距离短 D、空气密度小，起飞滑跑距离短 14、一定体积的容器中,空气压力 A、与空气密度和空气温度乘积成正比 B、与空气密度和空气温度乘积成反比 C、与空气密度和空气绝对湿度乘积成反比 D、与空气密度和空气绝对温度乘积成正比 15、一定体积的容器中．空气压力 A、与空气密度和摄氏温度乘积成正比
四旋翼自主飞行器(B题) 摘要 系统以R5F100LE作为四旋翼自主飞行器控制的核心，由电源模块、电机调速控制模块、传感器检测模块、飞行器控制模块等构成。飞行控制模块包括角度传感器、陀螺仪，传感器检测模块包括红外障碍传感器、超声波测距模块、TLS1401-LF模块，瑞萨MCU综合飞行器模块和传感器检测模块的信息，通过控制4个直流无刷电机转速来实现飞行器的欠驱动系统飞行。在动力学模型的基础上，将小型四旋翼飞行器实时控制算法分为两个PID控制回路，即位置控制回路和姿态控制回路。测试结果表明系统可通过各个模块的配合实现对电机的精确控制，具有平均速度快、定位误差小、运行较为稳定等特点。
目录 1 系统方案论证与控制方案的选择............................................................................................. - 2 - 1.1 地面黑线检测传感器............................................................................................................. - 2 - 1.2 电机的选择与论证................................................................................................................. - 2 - 1.3 电机驱动方案的选择与论证................................................................................................. - 3 - 2 四旋翼自主飞行器控制算法设计............................................................................................. - 3 - 2.1 四旋翼飞行器动力学模型..................................................................................................... - 3 - 2.2 PID控制算法结构分析.......................................................................................................... - 3 - 3 硬件电路设计与实现................................................................................................................. - 5 - 3.1飞行控制电路设计.................................................................................................................. - 5 - 3.2 电源模块................................................................................................................................. - 6 - 3.3 电机驱动模块......................................................................................................................... - 6 - 3.4 传感器检测模块..................................................................................................................... - 7 - 4 系统的程序设计......................................................................................................................... - 8 - 5 测试与结果分析......................................................................................................................... - 9 - 5.1 测试设备................................................................................................................................. - 9 - 5.2 测试结果................................................................................................................................. - 9 - 6 总结........................................................................................................................................... - 10 - 附录A 部分程序清单.................................................................................................................. - 11 -
直升飞机飞行原理 直升机的机翼与固定翼飞机一样，当气流从机翼前缘流向机翼后缘，从上翼面流过的气流比下翼面走过的路程长，为避免出现真空，上翼面的气流流速比下翼面的大。根据伯努利方程，相同条件下，气流的静压与动压的和恒定，因为上翼面的气流的流速大，导致动压大，所以其静压就小，机翼收到来自上翼面的压力小于来自下翼面的压力，大气对机翼的总压力向上，这个压力就是升力，有了升力直升机就能飞起来，但机翼旋转会对机身产生扭矩，为了不使机身旋转，通过加尾浆的方式平衡掉这个扭矩，所以直升机都是有尾浆的。直升机的机翼旋转面和轴的夹角可以通过杠杆机构来调整，通过调整这个夹角使升力与直升机的重力同轴或不同轴，同轴时，直升机悬停，不同轴时，直升机前飞 直升机升空的原理和竹蜻蜓是一样的，主桨桨叶上产生升力。至于你说的玩具有两个桨，而真机只有一个，应该是上下两层吧，总共四片桨叶，而真机只有一层。都知道，主桨高速转动，会给机身一个反方向的扭矩，如果不加以平衡，机身就会沿着和主桨转动方向相反的方向高速自旋，这样的直升机能飞么？玩具的两层桨叶就是平衡这个扭矩的，你仔细观察下，上下桨的转动方向一定是相反的，也就是靠两对桨叶给机身的扭矩来平衡机身，它们给机身的扭矩方向是相反的，如果大小也相同，那么机身就能保持稳定。但是真机，或者真正的航模直升机，都是单层桨叶的，因为它们都带尾桨，靠尾桨产生的推力来稳住机身。主桨产生的扭矩如果会使机尾顺时针旋转，那么就让尾桨产生逆时针的推力，平衡这个顺时针的扭矩。
一、直升机与普通飞机区别及飞行简单原理：不可否认，直升机和飞机有些共同点。比如，都是飞行在大气层中，都重于空气，都是利用空气动力的飞行器，但直升机有诸多独有特性。（1）直升机飞行原理和结构与飞机不同飞机靠它的固定机翼产生升力，而直升机是靠它头上的桨叶（螺旋桨）旋转产生升力。（2）直升机的结构和飞机不同，主要由旋翼、机身、发动机、起落装置和操纵机构等部分组成。根据螺旋桨个数，分为单旋翼式、双旋翼式和多旋翼式。（3）单旋翼式直升机尾部还装有尾翼，其主要作用：抗扭，用以平衡单旋翼产生的反作用力矩和控制直升机的转弯。（4）直升机最显眼的地方是头上窄长的大刀式的旋翼，一般由2～5片桨叶组成一副，由1～2台发动机带动，其主要作用：通过高速的旋转对大气施加向下的巨大的力，然后利用大气的反作用力（相当与直升飞机受到大气向上的力）使飞机能够平稳的悬在空中。二、平衡分析（对单旋翼式）：（1）直升飞机的大螺旋桨旋转产生升力平衡重力。直升飞机的桨叶大概有2—3米长，一般有5叶组成。普通飞机是靠翅膀产生升力起飞的，而直升飞机是靠螺旋桨转动，拨动空气产生升力的。直升飞机起飞时，螺旋桨越转越快，产生的升力也越来越大，当升力比飞机的重量还大时，飞机就起飞了。在飞行中飞行员调节高度时，就只要通过改变大螺旋桨旋转的速度就可以了。（2）直升飞机的横向稳定。因为直升飞机如果只有大螺旋桨旋，那么根据动量守衡，机身就也会旋转，因此直升飞机就必须要一个能够阻止机身旋转的装置。而飞机尾部侧面的小型螺旋桨就是起到这个作用，飞机的左转、右转或保持稳定航向都是靠它来完成的。同时为了不使尾桨碰到旋翼，就必须把直升飞机的机身加长，所以，直升飞机有一个像蜻蜓式的长尾巴。三、能量方式分析。根据能量守恒定律可知：能量既不会消失，也不会无中生有，它只能从一种形式转化成为另一种形式。在低速流动的空气中，参与转换的能量只有压力能和动能。一定质量的空气具有一定的压力，能推动物体做功；压力越大，压力能也越大；流动的空气具有动能，流速越大，动能也越大。而空气的流速只有来自于发动机所带的螺旋桨对空气的作用，当然从这里分析 能量也是守衡的
自转旋翼机的基本构造和原理 自转旋翼机的基本构造包括: 机身、旋翼、尾翼、起落装置、动力装置、座舱仪表。如图3-1所示。 图3-1 自转旋翼机的基本构造 一、机身 机身的主要功能是为其它部件提供安装结构。机身的常见材料是金属材料和复合材料。可以是焊接或是螺栓连接，也可以采用搭配组合方式来实现。 二、旋翼 旋翼的主要功能是为自转旋翼机提供必须的升力和控制能力。常见的结构是带桨毂倾斜控制的跷跷板式旋翼。翘翘板式旋翼，也就是两片桨叶刚性地连接在一起，当一片桨叶向上运动时，另一片桨叶向下运动。
图3-2 跷跷板式结构的旋翼头 三、尾翼 尾翼由垂直尾翼和水平尾翼组成。主要功能是为自转旋翼机提供稳定性及偏转控制。 四、起落装置 起落装置的功用是提供航空器起飞、着陆和地面停放之用。它可以吸收着陆冲击能量，减少冲击载荷，改善滑行性能。 自转旋翼机一般有三个起落架，其中两个主要起落架位于重心附近的机身两侧，起主要的支撑作用，另一个起落架在机头或机尾。若在机尾，则称为后三点式，较适合在粗糙道面上行进；若在机头，则称为前三点式，为大多数自转旋翼机所采用，并且该前轮可通过方向舵脚蹬控制偏转，以便地面滑行时灵活转弯。轮式起落架一般设有减震装置，能吸收大部分着陆能量，可以在硬性路面上进行滑行起飞和降落。能在水上起降的自转旋翼机，采用浮桶式起落架。
五、动力装置 为自转旋翼机提供动力，推动其前进的装置称为动力装置。它由发动机、燃料系统以及导管、附件仪表等组成。在地面，动力装置提供旋翼系统预旋的动力；飞行时，动力装置不为旋翼系统提供动力。 六、座舱仪表 座舱仪表是提供给飞行员观察和判断飞行状态，以做出正确的操纵控制。它们一般包括发动机仪表（如转速表、油压表等）、气动仪表（如空速表、升降速度表等）、电子仪表（如地平仪、导航仪）等。不同的自转旋翼机根据结构复杂程度选装不同配置的仪表。图3-6为常见的自转旋翼机座舱仪表。 图3-6 常见的自转旋翼机座舱仪表
飞机为什么能飞？空气动力学空气与物体相互作用的规律 操作飞机，原理？飞行力学研究飞行性能、操作性、稳定性 更快、更远、更经济？飞行原理 第一章飞机和大气的一般介绍 第二章飞机的低速空动力空气动力学主要是低速小飞机 第三章螺旋桨的空气动力 第十章高速空气动力学基础 第四章飞机的平衡、稳定性、操作性 第五章平飞、上升、下降飞行力学 第六章盘旋 第七章起飞、着陆 第八章特殊飞行着重于飞机的操作、实践、基本原理第九章重量、平衡 机机型相关介绍 大型宽体飞机：座位数在200以上，飞机上有双通道通行 747 波音747载客数在350-400人左右（747、74E均为波音747的不同型号） 777 波音777载客在350人左右（或以77B作为代号） 767 波音767载客在280人左右 M11 麦道11载客340人左右 340 空中客车340载客350人左右 300 空中客车300 载客280人左右（或以AB6作为代号） 310 空中客车310载客250人左右 ILW 伊尔86苏联飞机载客300人左右 中型飞机：指单通道飞机，载客在100人以上，200人以下 M82/M90 麦道82 麦道90载客150人左右 737/738/733 波音737系列载客在130-160左右 320空中客车320载客180人左右 TU54苏联飞机载客150人左右 146英国宇航公司BAE-146飞机载客108人 YK2 雅克42苏联飞机载客110人左右 小型飞机：指100座以下飞机，多用于支线飞行 YN7 运7国产飞机载客50人左右 AN4 安24苏联飞机载客50人左右 SF3 萨伯100载客30人左右 ATR 雅泰72A载客70人左右
多旋翼无人机的结构和原理 翼型的升力： 升力的来龙去脉这是空气动力学中的知识，研究的内容十分广泛，本文只关注通识理论，阐述对翼型升力和旋翼升力的原理。 根据流体力学的基本原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小。由于机翼一般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较平（翼型），流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快，而流过机翼下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流慢。大气施加与机翼下表面的压力（方向向上）比施加于机翼上表面的压力（方向向下）大，二者的压力差便形成了升力。［摘自升力是怎样产生的］。所以对于通常所说的飞机，都是需要助跑，当飞机的速度达到一定大小时，飞机两翼所产生的升力才能抵消重力，从而实现飞行。 旋翼的升力飞机，直升机和旋翼机三种起飞原理是不同的。飞机依靠助跑来提供速度以达到足够的升力，而直升机依靠旋翼的控制旋转在不进行助跑的条件下实现垂直升降，直升机的旋转是动力系统提供的，而旋翼旋转会产生向上的升力和空气给旋翼的反作用力矩，在设计中需要提供平衡旋翼反作用扭矩的方法，通常有单旋翼加尾桨式（尾桨通常是垂直安装）、双旋翼纵列式（旋转方向相反以抵消反作用扭矩）等;而旋翼机则介于飞机和直升机之间，旋翼机的旋翼不与动力系统相连，由飞行过程中的前方气流吹动旋翼旋转产生升力（像大风车一样），即旋翼为自转式，传递到机身上的扭矩很小，无需专门抵消。 而待设计的四旋翼飞行器实质上是属于直升机的范畴，需要由动力系统提供四个旋翼的旋转动力，同时旋翼旋转产生的扭矩需要进行抵消，因此本着结构简单控制方便，选择类似双旋翼纵列式加横列式的直升机模型，两个旋翼旋转方向与另外两个旋翼旋转方向必须相反以抵消陀螺效应和空机动力扭矩。
近年来无人机的应用逐渐广泛，不少爱好者想集中学习无人机的知识，本文从最基本 的飞行原理、无人机系统组成、组装与调试等方面着手，集中讲述了无人机的基本知识。 第一章飞行原理 本章介绍一些基本物理观念，在此只能点到为止，如果你在学校已上过了 或没兴趣学，请跳过这一章直接往下看。 第一节速度与加速度 速度即物体移动的快慢及方向，我们常用的单位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞0 加速度即速度的改变率，我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞，如果加速度 是负数，则代表减速。 第二节牛顿三大运动定律 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，与一般人想象不同的是，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。 第二定律：某质量为m的物体的动量(p = mv)变化率是正比于外加力 F 并且发生在力的方向上。 此即着名的F=ma 公式，当物体受一个外力后，即在外力的方向产生一个 加速度，飞机起飞滑行时引擎推力大于阻力，于是产生向前的加速度，速度越来越快阻力也越来越大，迟早引擎推力会等于阻力，于是加速度为零，速度不再增加，当然飞机此时早已飞在天空了。 第三定律：作用力与反作用力是数值相等且方向相反。 你踢门一脚，你的脚也会痛，因为门也对你施了一个相同大小的力 第三节力的平衡
作用于飞机的力要刚好平衡，如果不平衡就是合力不为零，依牛顿第二定律就会产生加速度，为了分析方便我们把力分为X、Y、Z三个轴力的平衡及绕X、Y、Z三个轴弯矩的平衡。 轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度，飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力﹝如图1-1﹞，升力由机翼提供，推力由引擎提供，重力由地心引力产生，阻力由空气产生，我们可以把力分解为两个方向的力，称x 及y 方向﹝当然还有一个z方向，但对飞机不是很重要，除非是在转弯中﹞，飞机等速直线飞行时x方向阻力与推力大小相同方向相反，故x方向合力为零，飞机速度不变，y方向升力与重力大小相同方向相反，故y方向合力亦为零，飞机不升降，所以会保持等速直线飞 行。 弯矩不平衡则会产生旋转加速度，在飞机来说，X轴弯矩不平衡飞机会滚转，Y轴弯矩不平衡飞机会偏航、Z轴弯矩不平衡飞机会俯仰﹝如图1-2﹞。
四轴（多轴）飞行器概述 一、简介 四轴（多轴）飞行器也叫四旋翼（多旋翼）飞行器它有四个（多个）螺旋桨，四轴（多轴）飞行器也是飞行器中结构最简单的飞行器了。前后左右各一个，其中位于中心的主控板接收来自于遥控发射机的控制信号，在收到操作者的控制后通过数字的控制总线去控制四个电调，电调再把控制命令转化为电机的转速，以达到操作者的控制要求，前后马达是顺时针转动，需要安装反桨，左右马达是逆时针转动，需要安装正桨，机械结构上只需保持重量分布的均匀，四电机保持在一个水平线上，可以说结构非常简单，做四轴的目的也是为了用电子控制把机械结构变得尽可能的简单。 二、控制原理 四轴飞行器的控制原理就是，当没有外力并且重量分布平均时，四个螺旋桨以一样的转速转动，在螺旋桨向上的拉力大于整机的重量时，四轴就会向上升，在拉力与重量相等时，四轴就可以在空中悬停。在四轴的前方受到向下的外力时，前方马达加快转速，以抵消外力的影响从而保持水平，同样其它几个方向受到外力时四轴也是可以通过这种动作保持水平的，当需要控制四轴向前飞时，前方的马达减速，而后方的马达加速，这样，四轴就会向前倾斜，也相应的向前飞行，同样，需要向后、向左、向右飞行也是通过这样的
控制就可以使四轴往我们想要控制的方向飞行了，当我们要控制四轴的机头方向向顺时针转动时，四轴同时加快左右马达的转速，并同时降低前后马达的转速，因为左右马达是逆时针转动的，而左右马达的转速是一样，所以左右是保持平衡的，而前后马达是顺时针转动的，但前后马达的转速也是一样的，所以前后左右都是可以保持平衡，飞行高度也是可以保持的，但是逆时针转动的力比顺时针就大，所以机身会向反方向转动，从而达到控制机头的方向。这也是为什么要使用两个反桨，两个正桨的原因。 三、电调 我们平时用的商品电调是通过接收机上的油门通道进行控制的，这个接收机出来的控制信号一般都是20mS 间隔的PPM脉宽控制信号，而四轴为了提高响应的速度，需要控制命令的间隔更短-比如说5mS，所以就需要特殊的电调而不能用普通的商品电调，但是为什么要使用I2C总线跟电调连接呢，这个跟电路设计以及软件编写等有关，I2C总线在硬件连接上可以多个设备直接并连在总线上，它有相应的传输机制保证主机与各个从机之前顺畅沟通，这样连接就比较的方便，所以四个电调的控制线是并接在一起连到主控板上就可以了，这个也跟我们选用的芯片相关，很多单片机都有集成I2C总线的，软件设计起来也得心应手。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/677297392.html, 旋翼机的发展与应用 作者：申斌吴一波林冬生 来源：《科技传播》2013年第23期 摘要旋翼机具有优良的结构性能和使用性能，在国内外应用越来越广泛。本文介绍了目前旋翼机国内外研究及应用现状，概述了旋翼机的工作原理及其主要的特点，并提出了未来旋翼机技术发展的趋势，希望能够为旋翼机方面的研究提供一定的指导作用。 关键词多旋翼；原理；特点；发展 中图分类号V1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）104-0145-02 0引言 旋翼机具有结构简单、安全性能良好、操作容易等多方面的优点，具有很好的垂直着陆能力及短距离的起飞能力，在很多领域得到了很好的应用。因此，本文对于旋翼机的发展及应用方面的研究不仅具有一定的理论指导作用，也具有一定的实际应用价值。 1旋翼机国内外研究及应用现状 19世纪30年代，西班牙工程师席尔瓦设计发明了第一个能够实现可控飞行的旋翼机，并且旋翼机试飞成功。随后在1934年，席尔瓦设计制造了第一架能够实现跳跃起飞的旋翼机，型号为C30型，该设计中旋翼机采用直接旋翼操作，能够实现旋翼机的一次性的转向动作、俯仰动作以及侧倾动作的操作，在很大程度上简化了旋翼机的操作控制，因此C30旋翼机成为当时实现量产并且最受欢迎的旋翼机，图1所示为C30型旋翼机。 随后，国外很多航空工作者和专家都对旋翼机进行了深入的研究，都取得了不错的研究成果。根据不完全统计，目前积极在美国已经正式注册登记的旋翼机就已经达到了几万架之多，而针对旋翼机进行研究生产制造的公司就有几十家大型的航空公司。美国格莱恩航空公司生产的“猎鹰”2型号（HAWK—2）旋翼机，能够实现最大飞行速度185km/h，巡航速度130km/h，持续飞行时间长达四小时，飞行里程最大为500km，旋翼机守家在6万-7.5万美元之间，是目前世界上安全性能最好，并且质优价廉的高性能旋翼机。随后2002年，美国格莱恩航空公司生产的“猎鹰”4型号（HAWK—4）旋翼机，执行第19届奥林匹克冬季运动会期间的安保巡逻工作，在巡逻期间，该旋翼机成功完成67 项项目，无需任何方面的维修和保养工作，表现出极其优秀的性能，该旋翼机在美国很多的政府的空中警察队执行侦查和巡逻任务，起到十分很重要的作用。 但是，针对旋翼机的研究在我国国内还处于初级阶段，相关方面的研究还是比较少。1998年，泰克（天津）飞行器制造有限公司参加中国珠海国际航空航天展览会过程中，展出了本次航空航天展的唯一一架泰克150型旋翼机，该旋翼机具有优秀的机动性能，引起了当时参展人
四旋翼飞行器的结构形式和工作原理 1.结构形式 直升机在巧妙使用总距控制和周期变距控制之前，四旋翼结构被认为是一种最简单和最直观的稳定控制形式。但由于这种形式必须同时协调控制四个旋翼的状态参数，这对驾驶员认为操纵来说是一件非常困难的事，所以该方案始终没有真正在大型直升机设计中被采用。这里四旋翼飞行器重新考虑采用这种结构形式，主要是因为总距控制和周期变距控制虽然设计精巧，控制灵活，但其复杂的机械结构却使它无法再小型四旋翼飞行器设计中应用。另外，四旋翼飞行器的旋翼效率相对很低，从单个旋翼上增加拉力的空间是非常有限的，所以采用多旋翼结构形式无疑是一种提高四旋翼飞行器负载能力的最有效手段之一。至于四旋翼结构存在控制量较多的问题，则有望通过设计自动飞行控制系统来解决。四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源，旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，旋翼1和旋翼3逆时针旋转，旋翼2和旋翼4顺时针旋转，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。四旋翼飞行器的结构形式如图1.1所示。
图1.1四旋翼飞行器的结构形式 2.工作原理 典型的传统直升机配备有一个主转子和一个尾桨。他们是通过控制舵机来改变螺旋桨的桨距角，从而控制直升机的姿态和位置。四旋翼飞行器与此不同，是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化，这样会导致其动力部稳定，所以需要一种能够长期保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。
飞行器仪表原理 转自https://www.doczj.com/doc/677297392.html,/thread-2391-1-14.html 空速管也叫皮托管，总压管,风向标气流方向传感器或流向角感应器，与精密电位计（或同步机或解析器）连接在一起，提供出一个表示相对于大气数据桁架纵轴的空气流方向的电信号.主要是用来测量飞机速度的，同时还兼具其他多种功能。 空速管测量飞机速度的原理是这样的，当飞机向前飞行时，气流便冲进空速管，在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量，即动压。飞机飞得越快，动压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快，也就是飞机飞得有多快。比较两种压力的工具是一个用上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子，称为膜盒。这盒子是密封的，但有一根管子与空速管相连。如果飞机速度快，动压便增大，膜盒内压力增加，膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的装臵可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示，这就是最简单的飞机空速表。 现代的空速管除了正前方开孔外，还在管的四周开有很多小孔，并用另一根管子通到空速表内来测量静止大气压力，这一压力称静压。空速表内膜盒的变形大小就是由膜盒外的静压与膜盒内动压的差别决定的。
空速管测量出来的静压还可以用来作为高度表的计算参数。如果膜盒完全密封，里面的压力始终保持相当于地面空气的压力。这样当飞机飞到空中，高度增加，空速管测得的静压下降，膜盒便会鼓起来，测量膜盒的变形即可测得飞机高度。这种高度表称为气压式高度表。 利用空速管测得的静压还可以制成"升降速度表"，即测量飞机高度变化快慢(爬升率)。表内也有一个膜盒，不过膜盒内的压力不是根据空速管测得的动压而是通过专门一根在出口处开有一小孔的管子测得的。这根管子上的小孔大小是特别设计的，用来限制膜盒内气压变化的快慢。如果飞机上升很快，膜盒内的气压受小孔的制约不能很快下降，而膜盒外的气压由于有直通空速管上的静压孔，可以很快达到相当于外面大气的压力，于是膜盒鼓起来。测量膜盒的变形大小即可算出飞机上升的快慢。飞机下降时，情况正相反。膜盒外压力急速增加，而膜盒内的气压只能缓慢升高，于是膜盒下陷，带动指针，显示负爬升率，即下降速率。飞机平飞后，膜盒内外气压逐渐相等，膜盒恢复正常形状，升降速度表指示为零。 空速管是飞机上极为重要的测量工具。它的安装位臵一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域，一般在机头正前方，垂尾或翼尖前方。同时为了保险起见，一架飞机通
第一章：飞机和大气的一般介绍 一、飞机的一般介绍 1. 翼型的中弧曲度越大表明 A:翼型的厚度越大 B:翼型的上下表面外凸程度差别越大 C:翼型外凸程度越大 D:翼型的弯度越大 2. 低速飞机翼型前缘 A:较尖 B:较圆钝 C:为楔形 D:以上都不对 3. 关于机翼的剖面形状（翼型），下面说法正确的是 A:上下翼面的弯度相同 B:机翼上表面的弯度大于下表面的弯度 C:机翼上表面的弯度小于下表面的弯度 D:机翼上下表面的弯度不可比较 二、1. 国际标准大气规定的标准海平面气温是 A:25℃ B:10℃ C:20℃ D:15℃ 2. 按照国际标准大气的规定，在高度低于11000米的高度上，高度每增加1000米，气温随季节变化 A:降低6.5℃ B:升高6.5℃ C:降低2℃ D:降低2℃ 3. 在3000米的高度上的实际气温为10℃，则该高度层上的气温比标准大气规定的温度 A:高12.5℃ B:低5℃ C:低25.5℃ D:高14.5℃
4. 在气温比标准大气温度低的天气飞行，飞机的真实高度与气压高度表指示的高度（基准相同）相比，飞机的真实高度 A:偏高 B:偏低 C:相等 D:不确定 第二章：飞机低速空气动力学 1. 空气流过一粗细不等的管子时，在管道变粗处，气流速度将 A:变大 B:变小 C:不变 D:不一定 2. 空气流过一粗细不等的管子时，在管道变细处，气流压强将 A:增大 B:减小 C:不变 D:不一定 3. 根据伯努利定律，同一管道中，气流速度减小的地方，压强将 A:增大 B:减小 C:不变 D:不一定 4. 飞机相对气流的方向 A:平行于机翼翼弦，与飞行速度反向 B:平行于飞机纵轴，与飞行速度反向 C:平行于飞行速度，与飞行速度反向 D:平行于地平线 5. 飞机下降时，相对气流 A:平行于飞行速度，方向向上 B:平行于飞行速度，方向向下 C:平行于飞机纵轴，方向向上 D:平行于地平线 6. 飞机的迎角是 A:飞机纵轴与水平面的夹角 B:飞机翼弦与水平面的夹角 C:飞机翼弦与相对气流的夹角 D:飞机纵轴与相对气流的夹角 7. 飞机的升力
AXILIU-Z6/8型多旋翼系留无人机升空平台系统 技术说明书 写： __________________ 对： __________________ 核： __________________ 审： __________________ 签： __________________ 准： __________________ □一七年七月 编 校 审 标 会 批
目次
AXILIU-Z6/8 型多旋翼系留无人机升空平台系统 技术说明书 1 产品用途和功能 1.1产品用途 升空平台AXILIU-Z6/8 ，可实现定点长时间滞空工作，主要用于远距离通讯的-Z6/8。 1.2产品功能 升空平台AXILIU-Z6/8 主要的功能有：手动飞行、自动起飞、自动降落、自动返航、无线遥控、有线遥控、有线优先、RTK差分定位、卫星导航、悬 停稳定、升空高度可调、失控保护功能、低电报警、低电报警电压可调、低电自动降落。 2 产品性能和数据 2.1产品性能 a)实时向地面设备回传飞行姿态、速度、高度、经纬度等信息； b)悬停飞行功能：同时锁定高度和位置； c)具备高度锁定功能、返航点锁定功能； d)内置黑匣子； e)多种失控保护机制设计； 2.2产品数据 2.2.1 性能指标 a) 飞行器重量(包含电池、桨叶、脚架) ：10-20kg ； b)飞行器外形尺寸：8轴w 1655mM 1450mM 505mm(不含螺旋桨)； 6 轴w 1255mrH 1250mrH 505mm(不含螺旋桨)；
c)系留迫降电池：5000-8000mAh； d)系留机载电源模块：3000-4500W； e)系留配置发电机：4000-8000W； f)导航要求：GPS北斗双模； g)续航时间：标准电池下安全续航时间30 分钟，系留模式不小于4 小时 h)最大平飞速度：20m/s； i)飞行器水平误差：w 5m j)飞行器高度误差：w 2m k)最大相对飞行高度：500m； l)最大海拔飞行高度：3000m； m)可靠性与维修性指标 (1)飞行工作时间：》10小时； (2)MTTR(平均修复时间)：w 30min。 2.2.2 环境适应性指标 (1)系统工作温度：-10 C?+55C (士2C)； (2)存储温度：-20 C?+55C (士2C),其中电池在常温储存； (3)湿度：(95士3)%RH； (4)抗风等级：6级； ( 5) 防水等级：小雨(?2mm/h)。 3产品组成、结构和工作原理 3.1产品组成 该产品主要由六轴或八轴无人飞行器、手持终端、RTK 地面基站、地面电源、机载电源等部件组成。
四旋翼飞行器无刷直流电机调速系统的设计 孟磊，蒋宏，罗俊，钟疏桐 武汉理工大学自动化学院、武汉理工大学信息工程学院 摘要，关键字：略 近年来，无人机的研究和应用广泛受到各个方面的重视。四旋翼飞行器作为无人机的一种，能够垂直起落、空中悬停、可适用于各种飞行速度与飞行剖面，具有灵活度高、安全性好的特点，适用于警务监控、新闻摄影、火场指挥、交通管理、地质灾害调查、管线巡航等领域实现空中时时移动监控。 四旋翼飞行器的动力来源是无刷直流电机，因此针对该型无刷直流电机的调速系统对飞行器的性能起着决定性的作用。为了提高四旋翼飞行器的性能，本文设计制作了飞行试验平台，完成了直流无刷电机无感调速系统的硬件、软件设计。通过实验证明该系统的设计是可行的。 四旋翼飞行器平台结构 四旋翼平台呈十字形交叉，有四个独立电机驱动螺旋桨组成。当飞行器工作时，平台中心对角的螺旋桨转向相同，相邻的螺旋桨转向相反同时增加减少四个螺旋桨的速度，飞行器就垂直上下运动；相反的改变中心对角的螺旋桨速度，可以产生滚动、俯仰等运动。结构图如下： 四旋翼飞行器的控制系统分为两个部分：飞行控制系统和无刷直流电机调速系统。飞行控制系统通过IMU惯性测量单位（由陀螺传感器和加速度传感器组成）检测飞行姿态，通过无线通讯模块与地面遥控器通信。4个无刷直流电机调速系统通过I2C总线与飞行控制器通信，通过改变4个无刷直流电机的转速来改变飞行姿态，系统采用12V电池供电。控制系统结构图如下：
无刷直流电机调速系统 无刷直流电动机既具有运行效率高、调速性能好，同时又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便的优点，是电机主要发展方向之一，现已成功运用与军事、航空、计算机数控机床、机器人、电动自行车等多个领域。在该四旋翼飞行器上使用了新西达2217外转子式无刷直流电机，其结构为12绕组7对磁极，典型KV值为1400. 通常无刷直流电机的控制方式分为有位置传感器控制方式和无位置传感器控制方式。有位置传感器控制方式通过再定子上安装电磁式、光电式或者磁敏式位置传感器来检测转子的位置，为驱动电路提供转向信息。无位置传感器的控制方式有很多，包括磁链计算法‘反电动势法、状态观测器法、电感法等。在各种无位置传感器控制方法中，反电动势法是目前技术最为成熟的、应用最为广泛的一种位置检测方法。本系统采用的饭店董事过零检测法是反电动势法中的一种，通过检测各相绕组反电动势的过零点来判断转子的位置。根据无刷直流电机的特性，电机的最佳转向时刻是想反电动势过零点延迟30电角度的时刻，而该延迟的电角度对应的时间可以有两次过零点时间间隔计算得到。 无刷直流电机调速系统硬件设计 该无刷直流电机调速系统有三相全桥驱动电路、反电势过零电路、电流电压检测电路组成电机驱动器。使用一片ATmega8单片机作为控制器，该单片机内部集成了8kB的flash，最多具有23个可编程的I/O口，输出时为推挽结构输出，驱动能力较强。片上集成了AD 转换器、模拟比较器、通用定时器、可编程计数器等资源。 三相全桥驱动电路利用功率型MOS管作为开关器件，选用P型MOS管FD6637与N型MOS管FD6635搭配使用，设计容量为允许通过的最大电流为30A。FD6637的开关利用三极管9013进行驱动、FD6635的开关直接用单片机的I/O口进行驱动。电路如图3所示。通过R17、R19、R25来减少下管FDD6635的栅极充电电流峰值，防止震荡并保护MOS管；R16、R23、R24作为下拉电阻，保证下关的正常导通与关断；R2、R5、R8作为上管栅极上拉电阻，阻值选择470Ω，既保证了MOS管的开关速率不降低，同时也防止三极管Ic电流过大。A+、B+、C+提供驱动桥的上桥臂的栅极导通信号，分别通过ATmega8的三个硬件PWM通道驱动，通过改变PWM信号的占空比来实现电机调速；A-、B-、C-提供下桥臂栅极驱动信号，由单片机的I/O口控制，只有导通和关闭两种状态。
直升机与旋翼机的飞行原理 直升机的飞行原理 1. 概况 与普通飞机相比，直升机不仅在外形上，而且在飞行原理上都有所不同。一般来讲它没有固定的机翼和尾翼，主要靠旋翼来产生气动力。这里所说的气动力既包括使机体悬停和举升的升力，也包括使机体向前后左右各个方向运动的驱动力。直升机旋翼的桨叶剖面由翼型构成，叶片平面形状细长，相当于一个大展弦比的梯形机翼，当它以一定迎角和速度相对于空气运动时，就产生了气动力。桨叶片的数量随着直升机的起飞重量而有所不同。重型直升机的起飞重量在20t以上，桨叶的数目通常为六片左右；而轻、小型直升机，起飞重量在以下，一般只有两片桨叶。 直升机飞行的特点是： (1) 它能垂直起降，对起降场地要求较低； (2) 能够在空中悬停。即使直升机的发动机空中停车时，驾驶员可通过操纵旋翼使其自转，仍可产生一定升力，减缓下降趋势； (3) 可以沿任意方向飞行，但飞行速度较低，航程相对来说也较短。 2. 直升机旋翼的工作原理 直升机旋翼绕旋翼转轴旋转时，每个叶片的工作类同于一个机翼。旋翼的截面形状是一个翼型，如图所示。翼型弦线与垂直于桨毂旋转轴平面(称为桨毂旋转平面)之间的夹角称为桨叶的安装角，以表示，有时简称安装角或桨距。各片桨叶的桨距的平均值称为旋翼的总距。驾驶员通过直升机的操纵系统可以改变旋翼的总距和各片桨叶的桨距，根据不同的飞行状态，总距的变化范围约为2o~14o。
气流V 与翼弦之间的夹角即为该剖面的迎角。显然，沿半径方向每段叶片上产生的空气动力在桨轴方向上的分量将提供悬停时需要的升力；在旋转平面上的分量产生的阻力将由发动机所提供的功率来克服。 旋翼旋转时将产生一个反作用力矩，使直升机机身向旋翼旋转的反方向旋转。前面提到过，为了克服飞行力矩，产生了多种不同的结构形式，如单桨式、共轴式、横列式、纵列式、多桨式等。对于最常见的单桨式，需要靠尾桨旋转产生的拉力来平衡反作用力矩，维持机头的方向。使用脚蹬来调节尾桨的桨距，使尾桨拉力变大或变小，从而改变平衡力矩的大小，实现直升机机头转向(转弯)操纵。 3. 直升机旋翼的操纵 直升机的飞行控制与飞机的飞行控制不同，直升机的飞行控制是通过直升机旋翼的倾斜实现的。直升机的控制可分为垂直控制、方向控制、横向控制和纵向控制等，而控制的方式都是通过旋翼实现的，具体来说就是通过旋翼桨毂朝相应的方向倾斜，从而产生该方向上的升力的水平分量达到控制飞行方向的目的。 直升机体放在地面时，旋翼受其本身重力作用而下垂。发动机开车后，旋翼开始旋转，桨叶向上抬，直观地看，形成一个倒立的锥体，称为旋翼锥体，同时在桨叶上产生向上的升力。随着旋翼转速的增加，升力逐渐增大。当升力超过重力时，直升机即铅垂上升(图；若升力与重力平衡，则悬停于空中；若升力小于重力，则向下降落。 旋转旋翼桨叶所产生的拉力和需要克服阻力产生的阻力力矩的大小，不仅取决于旋翼的转速，而且取决于桨叶的桨距。从原理上讲，调节转速和桨距都可以调节拉力的大小。但是 桨毂旋转面 桨毂旋转轴线 前缘 后缘 b ? α V 图 直升机的旋翼 (a) (b)