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共轴双旋翼结构在多旋翼无人机教学活动中的应用分析
作者：刘志军 赵文艺 魏亮 张丽
来源：《中国教育技术装备》2018年第04期
摘 要 引用共轴双旋翼模型分析上、下旋翼尾涡相互影响及干扰情况，论证上、下旋翼距离和上、下旋翼安装角对无人机双旋翼性能的影响。研究发现，受上旋翼下洗流影响，共轴旋翼间的气动干扰使下旋翼拉力减小比上旋翼拉力减小程度大，下旋翼的最佳安装角远大于单旋翼最佳安装角；上、下旋翼安装角相同情况下，共轴双旋翼结构产生的最大拉力略小于单旋翼最大拉力的两倍，但在外形尺寸基本固定情况下，共轴双旋翼结构可将无人机载重量提升近一倍。在高校多旋翼无人机教学实践活动中，可以采用共轴双旋翼结构解决无人机载重和尺寸的矛盾。
关键词 多旋翼无人机；共轴双旋翼；安装角；实验
中图分类号：G712 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2018）04-0030-03
Abstract In this paper， we quote a coaxial dual rotor model to research the vortex interaction
and interference of the propeller blades. We will proof the influence of the rotor distance and the rotor
installa-tion angle to the UAV. The study found that the effects of rotor down-wash flow， coaxial
rotor aerodynamic interference between the rotor thrust the decrease degree is larger than the upper
.
哈尔滨四通技工学校第三教学站
延寿农民工综合培训学校
多旋翼无人机操作教案
.
二0一七春季生
课程名称： 多旋翼无人机操作基础 授课教师: 张海东
课 题 第一章 无人飞行器概述
教学目标 1、无人飞行器发展简史
2、无人飞行器的优缺点
3、无人飞行器应用领域
教学重点 1、什么事无人机
2、无人机的应用
3、无人机未来的发展趋势
教材分析 无人机的概述重要性，帮助学员更好的了解无人机。
教学方法 讲授法
授课类型 新课 .
课 时 二课时
课程内容
一、组织教学
二、课前提问
三、导入新课
四、教学内容：
1、 1910年，在莱特兄弟所取得的成功的鼓舞下，来自俄亥俄州的年轻军事工程师查尔斯•科特林建议使用没有人驾驶的飞行器：用钟表机械装置控制飞机，使其在预定地点抛掉机翼并象炸弹一样落向敌人。在美国陆军的支持和资助下，他制成并试验了几个模型，取名为“科特林空中鱼雷”、“科特林虫子”。
2、二战期间，美国海军首先将无人机作为空面武器使用。1944年，美国海军为了对德国潜艇基地进行打击，使用了由B-17轰炸机改装的遥控舰载机。
3、上世纪70-90年代及其以后，以色列军事专家、科学家和设计师对无人驾驶技术装备的发展做出了突出贡献，并使以色列在世界无人驾驶系统的研制和作战使用领域占有重要地位。
4、最著名的是“捕食者” 可复用无人机，世界上最大的无人机––“全球鹰”，“影子-200”低空无人机， “扫描鹰”小型无人机，“火力侦察兵” 无 .
人直升机。
5、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。
6、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。
哈尔滨四通技工学校第三教学站——延寿农民工综合培训学校
哈尔滨四通技工学校第三教学站
延寿农民工综合培训学校
多旋翼无人机操作教案
二0一七春季生 哈尔滨四通技工学校第三教学站——延寿农民工综合培训学校
课程名称： 多旋翼无人机操作基础 授课教师: 张海东
课 题 第一章 无人飞行器概述
教学目标 1、无人飞行器发展简史
2、无人飞行器的优缺点
3、无人飞行器应用领域
教学重点 1、什么事无人机
2、无人机的应用
3、无人机未来的发展趋势
教材分析 无人机的概述重要性，帮助学员更好的了解无人机。
教学方法 讲授法
授课类型 新课
课 时 二课时
课程内容
一、组织教学
二、课前提问
三、导入新课
四、教学内容：
1、 1910年，在莱特兄弟所取得的成功的鼓舞下，来自俄亥俄州的年轻军事工程师查尔斯•科特林建议使用没有人驾驶的飞行器：用钟表机械装置控制飞机，使其在预定地点抛掉机翼并象炸弹一样落向敌哈尔滨四通技工学校第三教学站——延寿农民工综合培训学校
人。在美国陆军的支持和资助下，他制成并试验了几个模型，取名为“科特林空中鱼雷”、“科特林虫子”。
2、二战期间，美国海军首先将无人机作为空面武器使用。1944年，美国海军为了对德国潜艇基地进行打击，使用了由B-17轰炸机改装的遥控舰载机。
3、上世纪70-90年代及其以后，以色列军事专家、科学家和设计师对无人驾驶技术装备的发展做出了突出贡献，并使以色列在世界无人驾驶系统的研制和作战使用领域占有重要地位。
4、最著名的是“捕食者” 可复用无人机，世界上最大的无人机––“全球鹰”，“影子-200”低空无人机， “扫描鹰”小型无人机，“火力侦察兵” 无人直升机。
5、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。
科技创新导报2017 NO.12Science and Technology Innovation Herald航空航天科学技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald17纵观航空航天发展史，航空航天模型普及与航空航天科研水平有密不可分的关系。近年来，航空研究与其他科技发展日趋成熟，在加入任务载荷，稳定的动力系统和飞行控制系统后，航空模型飞机被人们赋予了新定义—无人机。其应用有更强的目的性与实用性，不仅仅在娱乐表演领域有更突出的表现，在航拍、环境与气象探测、地理勘探测绘、社会救援监视等领域也有很大的应用价值[1]。随着无人机的发展深入，加上应用市场的不断拓宽，民用无人机逐步融入生活的各个领域，人们对无人机的认识也越来越家喻户晓，在日常生活中就能看到各式各样的旋翼无人机执行其特定的工作。多旋翼无人机操作简便，造价成本低，在未来具有巨大的开发潜力和经济效益，受多个行业青睐。1 无人机轻型机身结构详细设计首先四旋翼的机臂采用碳纤维圆管作为机架的主要材料，因为圆管材料的强度较方管更有保障，且不易变形，可以承受多种外力的变形，对弯扭外力的削弱很有效果。此外，加上碳纤维复合材料的配合使用，可以使整个机身的质量得到很大的减小，使机臂的强度有效提升，对于启动电机瞬间的抗突变扭力很有帮助。通过查询相关文献，得知型号为2212的电机在启动时产生的扭力系数较小，因此在选择碳纤维圆管材料时，对其直径有所讲究。我们选用了规格最小的一款，其长度为1 m。外径为4 mm,内径为3 mm，整根碳纤维管的重量是9 g。使用砂轮机将碳纤维圆管对半切割，得到两根长度为50 cm的碳纤维圆管，分别用于该四旋翼无人机的左右机臂。四旋翼机身起落架架的设计，分别采用碳纤维管、轻木以及层板进行了强度测试，最后对测试结果分析，综合考虑价格、结构强度及性能分析后得出碳纤维管是四旋翼机身起落架架的最佳选择。因此，起落架同样采用碳纤维管进行制作，对机臂的支撑效果好，且结构稳定。同样考虑到整体机身的质量要尽量小，碳纤维管在选材也使用了最小规格的碳纤维管，而脚架的结构采用的篮子4脚式，高度和宽度分别为20 cm和25 cm，碳纤维管用量为2 m。自此，脚架的设计完毕。我们可以看到以脚架支撑机臂的基本模型。下面考虑的是各个部件的连接，为了设计更具有比较性，此次设计采用了两种方案，一种仅采用轻木材料进行切割后拼接各个部件，将各个碳管连接起来，并固定各自的位置。由于轻木本身密度极小，且存在大量气孔，因此质量只有层板的1/4。另外一种采用航空层板进行加工作为主要拼接材料，加工材料选用桦木或椴木均可，通过渗胶、浸渍、干燥、热压等工艺进行加工，该加工工艺的关键在于横竖木纹的交错压制。相对轻木来而言，层板的结构强度要好很多，将两种材料进行合理加工，即可得到结构强度较好的材料。经过测试发现两种结构拼接方案均能满足此次设计对结构强度的要求。由于各个部件的尺寸类型都比较小，均在5cm范围内。在使用502胶水粘合后，采用轻木拼接的结构
