无人机概述与系统组成

无人机运行手册飞行器件与系统维护指南一、无人机结构概述无人机是一种通过遥控设备操纵的飞行器，通常由机身、电池、电机、螺旋桨、飞控系统等部件组成。

充分了解无人机的结构对其运行和维护至关重要。

1. 机身：无人机的主体部分，包括电路板、电池舱和底部负载装置等。

2. 电池：提供动力的能源装置，需定期检查电量并避免过充过放。

3. 电机和螺旋桨：提供飞行推力的核心部件，保持清洁并注意替换磨损严重的螺旋桨。

4. 飞控系统：控制无人机飞行的关键系统，需校准和更新飞控软件以确保稳定飞行。

二、无人机预飞检查流程在每次无人机起飞前，进行预飞检查是至关重要的，可以确保飞行器件和系统正常运行，降低飞行事故发生的风险。

1. 检查机身结构是否完好，确认电池连接牢固。

2. 检查电量是否充足，并确保电池已正确安装至电池舱。

3. 检查电机和螺旋桨是否干净，无异物或损坏。

4. 打开遥控器和无人机，检查飞控系统连接是否正常。

5. 进行地面测试，确保无人机操控灵活，飞行参数正常。

6. 根据天气和飞行环境调整参数，确保飞行安全。

三、无人机日常维护指南保养无人机可以延长其使用寿命，提升飞行品质，以下是一些常见的维护方法和注意事项。

1. 清洁：定期清洁机身和螺旋桨，避免灰尘和杂物影响飞行。

2. 电池管理：避免过度放电和充电，存储时请保持一定电量。

3. 螺旋桨更换：当发现螺旋桨变形或磨损时，及时更换以确保飞行安全。

4. 软件更新：随时关注飞控系统的软件更新信息，保持系统在最新版本。

5. 存储环境：长时间不用时，应将无人机存放在干燥通风的地方，避免潮湿和高温环境。

通过以上飞行器件与系统维护指南，希望可以帮助您更好地了解无人机的结构和维护方法，确保飞行安全和飞行器件的正常运行。

祝愉快飞行！。

无人机零部件及其功能介绍1. 无人机概述无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）是一种无人驾驶的飞行器，利用先进的导航和控制系统，可以自主飞行、执行任务并完成任务。

无人机在军事、民用和商业领域都有广泛的应用，如侦察、目标跟踪、环境监测、农业植保等。

2. 无人机主要部件2.1 飞行器平台无人机的基础结构，包括机体、机翼、起落架等部分，提供飞行器的整体支撑和操控。

根据不同任务需求，可以选择不同类型的飞行器平台，如固定翼、旋翼或飞艇等。

2.2 动力系统为无人机提供飞行动力，包括发动机、电动机、电池等部件。

根据飞行器平台的不同，动力系统的类型和功率也会有所不同。

2.3 导航控制系统用于无人机的自主飞行和操控，包括GPS、惯性测量单元（IMU）、控制单元等部件。

导航控制系统能够根据预设的航线或实时指令，实现精准的航行和姿态控制。

2.4 任务载荷安装在无人机上的设备，用于执行特定的任务，如摄像头、传感器、通信设备等。

任务载荷的类型和数量取决于无人机的应用领域和任务需求。

3. 无人机次要部件3.1 通信系统实现无人机与地面控制站之间的数据传输和指令接收，包括无线电、卫星通信等设备。

通信系统需要具备稳定、可靠的性能，以保证无人机在复杂环境中的正常工作。

3.2 传感器系统用于感知周围环境，为无人机提供导航和任务执行所需的信息，如高度计、气压计、温度传感器等。

传感器系统的种类和数量取决于无人机的应用领域和任务需求。

3.3 防护系统保护无人机及其主要部件不受外部环境的影响，如防水、防尘、防雷等设备。

防护系统的设计和配置取决于无人机的应用环境和任务需求。

4. 无人机功能介绍4.1 侦察与监视无人机可以利用搭载的摄像头和其他传感器进行侦察与监视任务。

它们可以飞行到目标区域上空，获取高分辨率的图像和视频资料，实时传输给地面控制站。

这种技术广泛应用于军事领域，为指挥员提供实时情报支持。

4.2 目标跟踪与打击无人机可以跟踪并锁定目标，进行打击或摧毁。

无人机的控制系统与应用研究无人机自从问世以来，就逐渐渗透到了各个行业领域。

它先是用于军事领域，接下来又囊括了民用领域的多个方向，成为了当前热门行业。

而无人机的技术发展已经逐渐成熟，也从单一的功能逐渐走向多方面发展。

作为无人机的核心部分，控制系统是说到无人机就必须要谈到的。

本文将针对无人机的控制系统与应用展开讨论。

一、无人机控制系统概述无人机控制系统主要由飞行控制系统和地面控制系统两个部分组成。

1、飞行控制系统飞行控制系统是指负责实际控制飞机动作的系统，包括传感器、控制电路等，其主要功能是实时获取飞机状态、调节动力系统并实现飞行控制。

2、地面控制系统地面控制系统则是由工作站、终端控制设备、相应的地面传输系统和数据处理软件共同组成。

主要通过设备实现对飞行任务的设置、实时掌握飞机状态和飞行轨迹、协调遥控器与无线遥控通信频率等。

二、无人机的应用领域1、军事方向无人机在军事方面有着广泛的适用性。

由于其机动性能强，密集景区可以留有大量军用机架起飞，以达到拍摄全景，侦察，战术侦察等目的。

在军事方面，无人机还可以用于战区作战指挥。

它可以实时传输地形图和敌情状况，为军队的指挥决策提供有力支持。

2、测绘勘探方向由于其飞行高度和视角独特，无人机可以航拍大面积土地，大幅提升航拍全面性和数据质量，提高测绘、勘探、考古等领域的效率和精度。

3、农业生产无人机在农业生产方面的应用被称为农业物联网。

使用大型农用机或传统的人工工作人力有限，而农业物联网技术可以通过无人机定时、定点、定人工喷施、截长补短，及时找出农舍施药、刈草、施肥等问题。

航拍更加全面的色彩图像，为农业生产提供数据支持。

三、无人机的未来展望随着无人机的广泛使用，其在更多领域的应用方向也得到了广泛关注。

在未来的发展中，无人机的控制技术将更加智能化和完善。

同时，安全性将会成为无人机的重点技术方向之一。

在未来，无人机将会在更多领域中得到并且会不断拓展。

综上所述，无人机的控制系统与应用在多个领域中得到广泛的应用。

第1章无人机结构与系统㊀㊀无人机结构与系统分为结构和系统两个方面,其中无人机结构主要是指无人机的硬件结构,无人机系统主要是指无人机动力系统㊁控制站㊁飞行控制系统㊁通信导航系统㊁任务载荷系统和发射回收系统等㊂1.1　无人机概述㊀㊀18世纪后期,热气球在欧洲升空,迈出了人类翱翔天空的第一步㊂20世纪初期,美国莱特兄弟的 飞行者 号飞机试飞成功,开创了现代航空的新篇章㊂20世纪40年代初期第二次世界大战时,德国成功发射大型液体火箭V-2,把航天理论变成现实㊂1961年,苏联航天员加加林乘坐 东方1号 宇宙飞船在最大高度为301k m的轨道上绕地球一周,揭开了人类载人航天器进入太空的新篇章㊂无人机的起源可以追溯到第一次世界大战,1914年英国的两位将军提出了研制一种使用无线电操纵的小型无人驾驶飞机用来空投炸弹的建议,得到认可并开始研制㊂1915年10月,德国西门子公司成功研制了采用伺服控制装置和指令制导的滑翔炸弹㊂1916年9月12日,第一架无线电操纵的无人驾驶飞机在美国试飞㊂1917 1918年,英国与德国先后研制成功无人遥控飞机㊂这些被公认为是遥控无人机的先驱㊂随后,无人机被逐步应用于靶机㊁侦察㊁情报收集㊁跟踪㊁通信和诱饵等军事任务中,新时代的军用无人机很大程度上改变了军事战争和军事调动的原始形式㊂与军用无人机的百年历史相比,民用无人机技术要求低㊁更注重经济性㊂军用无人机技术的民用化降低了民用无人机市场进入门槛和研发成本,使得民用无人机得以快速发展㊂目前,民用无人机已广泛应用于航拍㊁航测㊁农林植保㊁巡线巡检㊁防灾减灾㊁地质勘测㊁灾害监测和气象探测等领域㊂未来,无人机将在智能化㊁微型化㊁长航时㊁超高速㊁隐身性等方向上发展,无人机的市场空间和应用前景非常广阔㊂中国民用航空局飞行标准司在2016年7月11日颁布的‘民用无人机驾驶员管理规定“(A C-61-F S-2016-20-R1),其对无人机及相关概念作了定义㊂无人机组装与调试2㊀无人机(U n m a n n e dA e r i a l,U A)是指由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器,也称远程驾驶航空器(R e m o t e l y P i l o t e dA i r c r a f t,R P A)㊂无人机系统(U n m a n n e dA e r i a l S y s t e m s,U A S)是指由无人机㊁相关的控制站㊁所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统,也称远程驾驶航空器系统(R e m o t e l y P i l o t e dA i r c r a f t S y s t e m s,R P A S)㊂一种典型的无人机系统如图1-1所示㊂图1-1㊀一种典型的无人机系统无人机系统驾驶员是指由运营人指派㊁对无人机的运行负有必不可少职责㊁并在飞行期间适时操纵无人机的人㊂控制站也称遥控站㊁地面站,是无人机系统的组成部分,包括用于操纵无人机的设备㊂指令与控制数据链路(C o m m a n d a n dC o n t r o lD a t aL i n k,C2)是指无人机和控制站之间以飞行管理为目的的数据链接㊂1.无人机的优势㊀㊀与有人机相比,无人机具有以下优势㊂(1)机上没有驾驶员,无须配备生命保障系统,简化了系统㊁减轻了重量㊁降低了成本㊂(2)机上没有驾驶员,执行危险任务时不会危及飞行员安全,更适合执行危险性高的任务㊂(3)机上没有驾驶员,可以适应更激烈的机动飞行和更加恶劣的飞行环境,留空时间也不会受到人所固有的生理限制㊂(4)无人机在制造㊁使用和维护方面的技术门槛与成本相对更低㊂制造方面:放宽了冗余性和可靠性指标,放宽了机身材料㊁过载㊁耐久等要求㊂使用方面:使用相对简单,训练更易上手,且可用模拟器代替真机进行训练,节省了真机的实际使用寿命㊂维护方面:维护相对简单,维护成本低㊂(5)无人机对环境要求较低,包括起降环境㊁飞行环境和地面保障等㊂(6)无人机相对重量轻㊁体积小㊁结构简单,应用领域广泛㊂2.无人机的局限性与有人机相比,无人机具有以下局限性㊂第1章　无人机结构与系统3㊀(1)无人机上没有驾驶员和机组人员,对导航系统和通信系统的依赖性更高㊂(2)无人机放宽了冗余性和可靠性指标,降低了飞行安全㊂当发生机械故障或电子故障时,无人机及机载设备可能会产生致命损伤㊂(3)无人机的续航时间相对较短,尤其是电动无人机㊂(4)无人机遥控器㊁地面站㊁图传㊁数传电台等设备的通信频率和地面障碍物等,限制了无人机系统的通信传输距离,限制了无人机的飞行范围㊂,决定了无人机的抗风㊁抗雨能力有限㊂目前,无人机的用途广泛,种类繁多,型号各异,各具特点㊂按应用领域的不同,无人机可分为军用无人机㊁民用无人机和科研无人机㊂按飞行航程的不同,无人机可分为超近程无人机㊁近程无人机㊁短程无人机㊁中程无人机和远程无人机,具体分类如表1-1所示㊂表1-1㊀无人机的分类(按飞行航程分)无人机的分类无人机的飞行航程/k m超近程无人机<15近程无人机15~50短程无人机50~200中程无人机200~800远程无人机>800按飞行高度的不同,无人机可分为超低空无人机㊁低空无人机㊁中空无人机㊁高空无人机和超高空无人机,具体分类如表1-2所示㊂表1-2㊀无人机的分类(按飞行高度分)无人机的分类无人机的飞行高度/m超低空无人机0~100低空无人机100~1000中空无人机1000~7000高空无人机7000~18000超高空无人机>18000按中国民用航空局飞行标准司2016年发布的咨询通告‘民用无人机驾驶员管理规定“(A C-61-F S-2016-20-R1),无人机可分为9类,具体分类如表1-3所示㊂表1-3㊀无人机的分类(按民航法规分)无人机的分类空机重量/k g起飞重量/k gⅠ0<空机重量/起飞重量ɤ1.5Ⅱ1.5<空机重量ɤ41.5<起飞重量ɤ7Ⅲ4<空机重量ɤ157<起飞重量ɤ25Ⅳ15<空机重量ɤ11625<起飞重量ɤ1504㊀无人机组装与调试续表无人机的分类空机重量/k g 起飞重量/k g Ⅴ植保类无人机Ⅵ无人飞艇Ⅶ超视距运行的Ⅰ㊁Ⅱ类无人机Ⅷ116<空机重量ɤ5700150<起飞重量ɤ5700Ⅸ空机重量/起飞重量>5700按国务院㊁中央军委空中交通管制委员会(以下简称国家空管委)组织起草并于2018年年初面向社会公开征求意见的‘无人驾驶航空器飞行管理暂行条例(征求意见稿)“规定,根据运行风险大小,民用无人机可分为微型无人机㊁轻型无人机㊁小型无人机㊁中型无人机和大型无人机,具体分类如表1-4所示㊂表1-4㊀无人机的分类(按运行风险大小分)无人机的分类无人机的运行风险大小微型无人机空机重量小于0.25k g ,设计性能同时满足飞行真高不超过50m ㊁最大飞行速度不超过40k m /h ㊁无线电发射设备符合微功率短距离无线电发射设备技术要求的无人机轻型无人机同时满足空机重量不超过4k g ㊁最大起飞重量不超过7k g ㊁最大飞行速度不超过100k m /h ,具备符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被监视能力的无人机(不包括微型无人机)小型无人机空机重量不超过15k g ,或最大起飞重量不超过25k g 的无人机(不包括微型无人机㊁轻型无人机)中型无人机最大起飞重量超过25k g 不超过150k g ,且空机重量超过15k g 的无人机大型无人机最大起飞重量超过150k g 的无人机按飞行平台构型的不同,无人机可分为固定翼无人机㊁无人直升机㊁多旋翼无人机㊁伞翼无人机㊁扑翼无人机㊁无人飞艇和混合式无人机等㊂1.固定翼无人机图1-2㊀固定翼无人机固定翼无人机是指由动力装置产生前进的推力或拉力,由机身固定的机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的无人机㊂一种典型的固定翼无人机如图1-2所示㊂其特点:载荷大㊁续航时间长㊁航程远㊁飞行速度快㊁飞行高度高,但起降受场地限制㊁无法悬停㊂2.无人直升机无人直升机是指依靠动力系统驱动一个或多个旋翼产生升力和推进力,实现垂直起落及悬停㊁前飞㊁后飞㊁定点回转等可控飞行的无人机㊂一种典型的无人直升机如图1-3所示㊂按旋翼数量和布局方式的不同,无人直升机可分为单旋翼带尾桨无人直升机㊁共轴式双旋翼无人直升机㊁纵列式双旋翼无人直升机㊁横列式双旋翼无人直升机和带翼式无人直升机等不同类型㊂第1章　无人机结构与系统5㊀图1-3㊀无人直升机其特点:可垂直起降㊁可悬停㊁操作灵活㊁可任意方向飞行,但结构复杂㊁故障率较高㊂与固定翼无人机相比,飞行速度低㊁油耗高㊁载荷小㊁航程短㊁续航时间短㊂3.多旋翼无人机多旋翼无人机是指具有3个及以上旋翼轴提供升力和推进力的可垂直起降的无人机㊂一种典型的多旋翼无人机如图1-4所示㊂图1-4㊀多旋翼无人机与无人直升机通过自动倾斜器㊁变距舵机和拉杆组件来实现桨叶的周期变距不同,多旋翼无人机的旋翼总距是固定不变的,通过调整不同旋翼的转速来改变单轴推进力的大小,从而改变无人机的飞行姿态㊂其特点:结构简单㊁价格低廉㊁操作灵活㊁可向任意方向飞行,但有效载荷较小㊁续航时间较短㊂无人机结构主要是指无人机的硬件结构㊂如前所述,无人机按飞行平台构型的不同可分为固定翼无人机㊁无人直升机㊁多旋翼无人机㊁伞翼无人机㊁扑翼无人机和无人飞艇等㊂无人机系统主要是指无人机动力系统㊁控制站㊁飞行控制系统㊁通信导航系统㊁任务载荷系统和发射回收系统等㊂(1)动力系统:用以提供无人机飞行所需要的动力,使无人机能够安全进行各项飞行活动㊂(2)控制站:用以监测和控制无人机的飞行全过程㊁全部载荷㊁通信链路等,并能检测故障及时报警,再采取相应的诊断处理措施㊂6㊀无人机组装与调试(3)飞行控制系统:用以作为无人机系统的 大脑 部分,对无人机姿态稳定和控制㊁无人机任务设备管理和应急控制等都有重要影响,对其飞行性能起决定性的作用㊂(4)通信导航系统:用以保证遥控指令能够准确传输,以及无人机能够及时㊁可靠㊁准确地接收㊁发送信息,以保证信息反馈的可靠性㊁精确度㊁实时性及有效性㊂(5)任务载荷系统:用以实现无人机飞行要完成的特定任务㊂(6)发射回收系统:用以保证无人机顺利升空以达到安全的高度和速度飞行,并在执行完任务后从天空安全回落到地面㊂1.2　无人机的基本结构本书主要介绍固定翼无人机㊁无人直升机和多旋翼无人机3种机型的组装和调试,后续相关章节对这3种机型的基本结构做了较为详尽的介绍,所以本节在此仅对此3种机型做简单介绍㊂固定翼无人机一般由机翼㊁机身㊁尾翼㊁起落装置和动力装置5个部分组成㊂(1)机翼主要由翼梁㊁纵墙㊁桁条㊁翼肋和蒙皮等组成,主要功能是产生飞行所需要的升力㊂(2)机身主要由纵向骨架桁梁和桁条㊁横向骨架普通隔框和加强隔框㊁蒙皮等组成,主要功能是装载燃料和设备,并将机翼㊁尾翼㊁起落装置等连成一个整体㊂(3)尾翼主要由水平尾翼和垂直尾翼两部分组成,主要功能是稳定和操纵无人机的俯仰与偏转㊂(4)起落装置主要由支柱㊁减振器㊁机轮和收放机构等组成,主要功能是支撑无人机的起飞㊁着陆滑跑㊁滑行和停放等㊂(5)动力装置包括油动和电动两种,其中油动动力装置主要由螺旋桨㊁发动机㊁舵机和辅助系统等组成,电动动力装置主要由电池㊁电调㊁电动机和螺旋桨等组成㊂动力装置的主要功能是产生拉力(螺旋桨式)或推力(喷气式),使无人机产生相对空气的运动㊂无人直升机一般由机身㊁主旋翼㊁尾桨㊁操纵系统㊁传动系统㊁电动机或发动机㊁起落架等组成㊂(1)无人直升机机身与固定翼无人机机身结构和功能类似,主要功能是装载燃料㊁货物和设备等,同时作为无人直升机安装基础将各部分连成一个整体㊂机身是直接承受和产生空气动力的部件,还具有承载和传力的作用,承受各种装载的载荷和各类动载荷㊂(2)主旋翼主要由桨叶和桨毂组成,主要功能是将旋转动能转换成旋翼升力和拉力㊂(3)尾桨一般安装在尾梁后部或尾斜梁或垂尾上,主要功能是平衡旋翼的反扭矩㊁改变尾桨的推力(或拉力),实现对直升机的航向控制㊁对航向起稳定作用和提供一部分升力等㊂尾桨分为推式尾桨和拉式尾桨㊂(4)操纵系统主要由自动倾斜器㊁座舱操纵机构和操纵线系等组成,主要功能是用来控第1章　无人机结构与系统7㊀制无人直升机的飞行㊂无人直升机的垂直㊁俯仰㊁滚转和偏航4种运动形式分别对应总距操纵㊁纵向操纵㊁横向操纵和航向操纵4个操纵㊂(5)传动系统主要由主减速器㊁传动轴㊁尾减速器及中间减速器组成,主要功能是将发动机的动力传递给主旋翼和尾桨㊂多旋翼无人机一般由机架㊁动力装置和飞控等组成㊂(1)机架主要由机臂㊁中心板和脚架等组成,也有采用一体化设计的机架㊂机架的主要功能是承载其他构件的安装㊂(2)多旋翼无人机的动力装置通常采用电动系统,主要由电池㊁电调㊁电动机和螺旋桨4个部分组成㊂(3)飞控主要由陀螺仪㊁加速度计㊁角速度计㊁气压计㊁G P S㊁指南针和控制电路等组成,主要功能是计算并调整无人机的飞行姿态,控制无人机自主或半自主飞行㊂1.3　无人机动力系统无人机动力系统为无人机提供动力,使无人机能够进行飞行活动㊂无人机动力系统有3种类型,即以电池为能源的电动系统㊁以燃油类发动机为动力的油动系统和油电混动系统㊂目前油电混合系统更多地应用于汽车中,在无人机领域较少使用㊂电动系统是将化学能转化为电能再转化为机械能,为无人机飞行提供动力的系统,由电池㊁调速系统㊁电动机㊁螺旋桨4个部分组成㊂1.电池电池主要为无人机提供能量,有镍镉㊁镍氢㊁锂离子㊁锂聚合物电池㊂考虑到电池的重量和效率问题,无人机多采用锂聚合物电池,如图1-5所示㊂电压分为额定电压㊁开路电压㊁工作电压和充电电压等,符号为U,单位为伏特(V)㊂额定电压是指电池工作时公认的标准电压,例如锂聚合物电池为3.7V;开路电压是指无负载使用情况下的电池电压;工作电压是指电池在负载工作情况下的放电电压,它通常是一个电压范围,例如锂聚合物电池的工作电压为3.7~4.2V;充电电压是指外电路电压对电池进行充电时的电压,一般充电电压要大于电池开路电压㊂电池容量是指电池储存电量的大小,电池容量分为实际容量㊁额定容量㊁理论容量,符号为C,单位为毫安时(m A㊃h)㊂实际容量是指在一定放电条件下,在终止电压前电池能够放出的电量;额定容量是指电池在生产和设计时,规定的在一定放电条件下电池能够放出的最低电量;理论容量是指根据电池中参加化学反应的物质计算出的电量㊂电池倍率,一般充放电电流的大小常用充放电倍率来表示,即充放电倍率=充放电电流/额定容量,符号为C;例如,额定容量为10m A㊃h的电池用4A放电时,其放电倍率为0.4C;1000m A㊃h㊁10C的电池,最大放电电流=1000ˑ10m A=10000m A=10A㊂8㊀无人机组装与调试2.调速系统电调(E l e c t r o n i c S p e e dC o n t r o l l e r ,E S C ),全称电子调速器,如图1-6所示㊂它的主要功能是将飞控板的控制信号进行功率放大,并向各开关管送去能使其饱和导通和可靠关断的驱动信号,以控制电动机的转速㊂因为电动机的电流是很大的,正常工作时通常为3~20A ㊂飞控没有驱动无刷电动机的功能,需要电调将直流电源转换为三相电源,为无刷电动机供电㊂同时电调在多旋翼无人机中也充当了电压变化器的作用,将11.1V 的电源电压转换为5V 电压给飞控㊁遥控接收机供电,如果没有电调,飞控板根本无法承受这样大的电流㊂图1-5㊀锂聚合物电池㊀㊀图1-6㊀电子调速器电调两端都有接线,输入线与电池相连,输入电流;输出线与电动机相连,用以调整电动机转速㊂无刷电调有3根输出线,信号线与飞控连接,接收飞控信号并给飞控供电㊂3.电动机电动机旋转带动桨叶使无人机产生升力和推力,通过对电动机转速的控制,可使无人机完成各种飞行状态㊂有刷电动机中的电刷在电动机运转时产生电火花会对遥控无线电设备产生干扰,且电刷会产生摩擦力,噪声大,目前在无人机领域已较少使用,更多采用的是无刷电动机㊂外转子型无刷电动机的工作原理:电动机的转子在外面,而定子在内部,转子内侧有两个永久性磁铁,一个是N 极,一个是S 极,电动机的定子结构是线圈,也就是电磁铁,定子在内部是固定不动的,如图1-7所示㊂利用磁铁异性相吸的原理,给定子线圈通电如图1-7(a)所示,外面的转子由于异性相吸的原理会逆时针转动,让自己的N 极靠近定子电磁铁的S 极,自己的S 极靠近定子电磁铁的N 极㊂此时线圈停止通电,让下一个线圈通电,即图中标B 的线圈通电流㊂这样永磁铁就因异性相吸的原理继续逆时针转动追赶下一个电磁铁目标,如图1-7(b )所示,前面有个电磁铁线圈在吸引永磁铁,后面一个电磁铁线圈在推动永磁铁㊂在无刷电动机里,安装了霍尔传感器,能准确判断转子永磁铁的位置,及时将永磁铁的位置报告给定子线圈控制器,控制器就能根据该信息控制线圈电流流向㊂图1-7㊀外转子型无刷电动机工作原理第1章　无人机结构与系统9㊀电动机的型号通常用 ˑˑˑˑ 型数字来表示㊂例如,2212外转子无刷动力电动机,即表示电动机定子直径22m m ,电动机定子高度为12m m ,如图1-8所示㊂电动机K V 值,用来表示电动机空载转速,指电压每增加1V ,无刷电动机增加的每分钟转速,即电动机空载转速=电动机K V ˑ电池电压㊂例如,920K V 的电动机,电池电压为11.1V ,那么电动机的空载转速应该为920ˑ11.1r /m i n =10212r /m i n㊂4.螺旋桨螺旋桨安装在无刷电动机上,通过电动机旋转带动螺旋桨旋转㊂多旋翼无人机多采用定距螺旋桨,即桨距固定,如图1-9所示㊂定距螺旋桨从桨毂到桨尖安装角逐渐减小,这是因为半径越大的地方线速度越大,受到的空气反作用力就越大,容易造成螺旋桨因各处受力不均匀而折断㊂同时螺旋桨安装角随着半径增加而逐渐减小,能够使螺旋桨从桨毂到叶尖产生一致升力㊂图1-8㊀2212外转子无刷动力电动机㊀㊀㊀图1-9㊀螺旋桨螺旋桨尺寸通常用 ˑˑˑˑ 型数字来表示,前两位数字表示螺旋桨直径,后两位数字表示螺旋桨螺距,单位均为英寸(i n ),1i n 约等于2.54c m ,螺距即桨叶旋转一圈旋转平面移动的距离㊂螺旋桨有正反桨之分,顺时针方向旋转的是正桨,逆时针方向旋转的是反桨㊂电动机与螺旋桨的配型原则:高K V 电动机配小桨,低K V 电动机配大桨㊂因为电动机K V 值越小转动惯量越大,K V 值越大转动惯量越小,所以螺旋桨尺寸越大,产生的升力就越大,需要更大力量来驱动螺旋桨旋转,因此采用低K V 电动机;反之,螺旋桨越小,需要转速更快,才能达到足够升力,因此采用高K V 电动机㊂5.接线方式图1-10㊀动力系统接线方式动力系统中电池㊁电调㊁电动机之间的接线方式,如图1-10所示㊂多旋翼无人机的多个旋翼轴上的电调,其输入端的红线㊁黑线需并联接到电池的正负极上;其输出端的3根黑线连接到电动机;其B E C 信号输出线,用于输出5V 电压给飞控供电和接收飞控的控制信号;遥控接收机连接在飞行控制器上,输出遥控信号,并同时从飞控上得到5V 供电㊂10㊀无人机组装与调试燃油类发动机工作过程是将化学能转换为机械能,常用的燃油类发动机有活塞式发动机和燃气涡轮发动机㊂1.活塞式发动机1)活塞式发动机的结构活塞式发动机也叫往复式发动机,是一种利用汽缸内燃料燃烧膨胀产生压力推动活塞向下运动并做功的机器,将化学能转化为热能又转化成了机械能㊂活塞式发动机是内燃机的一种,靠汽油㊁柴油等燃料提供动力㊂活塞式发动机主要由汽缸㊁活塞㊁连杆㊁曲轴㊁气门机构㊁螺旋桨减速器㊁机匣等组成㊂图1-11㊀汽油机和柴油机的构造根据燃料点火方式的不同,活塞式发动机可分为电火花点燃燃料的点燃式发动机和压缩空气使空气温度升高点燃燃料的压燃式发动机㊂大部分汽油机都是点燃式,大部分柴油机都是压燃式,如图1-11所示㊂根据发动机工作原理不同还可以分为二冲程发动机和四冲程发动机㊂2)四冲程发动机的工作原理冲程:活塞从上止点运动到下止点或者从下止点运动到上止点称为一个冲程,即曲轴转动半圈㊂活塞式航空发动机是由汽车的活塞式发动机发展而来,大多是四冲程发动机㊂活塞在汽缸内要经过4个冲程,依次是进气冲程㊁压缩冲程㊁做功冲程和排气冲程,如图1-12所示㊂发动机除主要部件外,还须有若干辅助系统与之配合才能工作㊂图1-12㊀四冲程发动机的工作原理1 曲轴;2 汽缸;3 进气孔;4 排气孔;5 活塞;6 连杆进气冲程:进气冲程时汽缸的进气门打开,排气门关闭,发动机通过启动系统(发动机启动前)使活塞从上止点向下滑动到下止点为止,汽缸内的容积逐渐增大,缸内气压降低且低于外面的大气压,于是汽油和空气的混合气体将通过打开的进气门被吸入汽缸内㊂压缩冲程:曲轴由于惯性作用继续旋转,此时活塞由下止点向上推动㊂这时进气门也同排气门一样严密关闭㊂汽缸内容积逐渐减少,混合气体受到强烈压缩㊂当活塞运动到上止点时,汽缸内混合气体体积最小,被压缩在上止点和汽缸头之间的燃烧室内㊂压缩气体体积是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量,使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体。

无人机飞控系统设计与开发一、介绍无人机飞控系统无人机（UAV）是一种不需要搭载人员而能够自主飞行的飞行器。

由于其具备覆盖面广、灵活性高等优点，因此在军事、民用、科研等领域都得到了广泛应用。

无人机飞行离不开飞控系统的支持，它掌握着飞机的动力、定位控制和传感数据处理等关键技术，从而实现飞行安全和目标精确控制。

二、无人机飞控系统的概述无人机飞控系统通常包括传感器、处理器、存储器、数据通信模块和作业设备。

其中，传感器用于感知外部环境，包括加速度计、陀螺仪、罗盘等，处理器用于运算和控制，存储器则是数据的缓存和存储。

由于无人机需要与人类进行通信，因而数据通信模块也是必不可少的组成部分。

作业设备则依据无人机的实际用途不同而有所差异，例如军用无人机可能装配炸弹和导弹等武器，而民用无人机则主要用于航拍、作物保护等领域。

三、无人机飞控系统设计与开发的关键技术1、传感器选择和定位传感器是无人机飞控系统必不可少的核心组成部分之一。

传感器的选择直接影响系统的性能和稳定性。

由于无人机搭载传感器需满足体积小、重量轻、性能可靠等要求，因此传感器的选择和定位需要经过仔细的考虑和配合。

比较常用的传感器有加速度计、陀螺仪、罗盘、气压计等。

2、信息传输信息传输模块是在飞行途中向地面控制中心传输各种数据的设备。

由于无人机的高速飞行速度和长时间稳定飞行的要求，只有采用高效的数据传输技术，才能保证及时且准确地传递数据。

常用的数据传输技术主要包括无线电波以及蓝牙等短距离无线传输技术。

3、控制器设计控制器是无人机飞控系统的核心部分，其主要特点是强大的运算能力和高度自动化。

控制器可以将传感器探测到的数据进行计算和处理，并产生控制指令，将其传达给飞行器的各项部件。

控制器种类繁多，智能控制器、模糊控制器、PID控制器等都常被应用于无人机飞控系统设计中。

4、程序设计飞控系统的程序设计包括上位机程序和下位机程序两个部分。

上位机程序主要处理PC机或其他设备与飞行器之间的数据传输和控制调度，下位机程序则针对飞机的各项控制任务进行编程，以实现稳定、精准的控制。

无人机产品说明书引言：欢迎您购买我们的无人机产品！本产品说明书旨在向您详细介绍我们的无人机产品，包括产品功能、操作指南、安全注意事项以及售后服务等。

在使用之前，请仔细阅读本说明书并按照指引正确操作无人机，以确保您的安全和获得最佳使用体验。

一、产品概述无人机是一种具备自主飞行能力的飞行器，由飞行控制系统、导航系统、无线通信模块等组件组成。

本产品是一款多功能无人机，适用于航拍摄影、搜救救援、测绘勘查等领域。

二、产品特点1. 高清航拍：配备高像素相机，拍摄画质清晰，能够捕捉精美的航拍影像。

2. 智能追踪：内置智能追踪算法，可通过指定目标进行跟踪，捕捉精准画面。

3. 长飞行时间：采用高能量密度电池，单次充电可提供长达1小时的飞行时间。

4. 遥感测绘：集成多种传感器，可进行精确的地形测绘和勘查工作。

5. 安全稳定：配备飞行控制系统和自动驾驶功能，确保稳定的飞行和安全的返航。

三、操作指南1. 解包与组装：a. 解开包装盒，确保所有零部件完好无损。

b. 按照说明书提供的方法，将无人机的各个组件正确组装。

c. 检查组装是否牢固，确保飞行时的安全。

2. 充电与电池安装：a. 使用随附的充电器将电池充电至满电。

b. 将充好电的电池正确安装在无人机上。

3. APP下载与连接：a. 在手机应用商店下载并安装无人机对应的控制APP。

b. 打开APP并按照说明书中的指引，连接无人机与手机的蓝牙或Wi-Fi。

4. 飞行前准备：a. 将无人机放置在开阔安全的地方，确保没有障碍物阻碍飞行。

b. 打开APP并进行必要的校准和预飞检查。

5. 飞行模式选择：a. 按照需要选择相应的飞行模式，例如航拍模式、追踪模式等。

6. 控制与操纵：a. 使用手机APP提供的虚拟遥控器，控制无人机的升降、前进、转向等动作。

b. 注意遵守飞行规定和航拍禁飞区域的限制。

7. 返航与降落：a. 当电池电量低于安全限制或遇到其他异常情况时，可通过APP操作使无人机自动返航和降落。

无人机驾驶职业教材编写无人机驾驶职业教材需要充分考虑到无人机领域的技术、法规、安全等方面的知识。

以下是一个可能的教材结构和涵盖的主题：第一章：无人机概述1.1 无人机的定义和分类1.2 无人机的发展历史1.3 无人机应用领域第二章：无人机系统组成2.1 无人机的基本组成部分2.2 飞行控制系统2.3 通信系统2.4 数据传输与存储第三章：无人机传感器技术3.1 无人机导航传感器3.2 遥感传感器3.3 视觉传感器第四章：飞行动力学与控制4.1 无人机的飞行动力学基础4.2 飞行控制系统原理4.3 飞行控制模式第五章：无人机导航与定位5.1 GPS与导航系统5.2 惯性导航系统5.3 视觉导航技术第六章：法规与规范6.1 无人机法规概述6.2 飞行许可与登记6.3 飞行区域限制第七章：飞行操作与安全7.1 飞行计划与任务规划7.2 飞行前检查与准备7.3 飞行操作的常见问题与应对方法7.4 无人机事故分析与预防第八章：应急与紧急处理8.1 紧急情况的判断与处理8.2 失控状态的应急程序8.3 遇险求援与救援技巧第九章：无人机维护与故障排除9.1 无人机的常规维护9.2 故障诊断与排除9.3 定期检查与保养第十章：新技术与趋势10.1 人工智能在无人机中的应用10.2 无人机的自主飞行技术10.3 无人机行业的未来发展趋势附录：相关技术规范与法规文件无人机相关法规文件国际航空组织（ICAO）关于无人机的规定无人机飞行许可流程等这样的无人机驾驶职业教材能够全面系统地介绍无人机的相关知识，既包含基础理论又包括实际应用和操作经验，有助于学员全面理解和掌握无人机驾驶的相关技能和知识。

同时，教材需要定期更新以适应无人机技术和法规的发展。

无人机理论概述知识一、无人机概述无人机定义：无人机驾驶航空器(UA--Unmanned Aircraft),是一架由遥控站管理(包括远程操控或自主飞行)的航空器，也成为遥控驾驶航空器(RPA--Remotely Piloted Aircraft)，以下简称无人机。

无人机系统(UAS--Unmanned Aircraft System)：也称为无人驾驶航空器系统，是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及颇准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。

无人机系统驾驶员：负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵飞行的人。

无人机系统的机长：负责整各无人机系统运行和安全的驾驶员。

二、无人机的分类无人机可安飞行平台构型、用途、尺度、活动半径、任务高度等方法进行分类。

1.按飞行平台构型分类：固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。

2.按用途分类：无人机可分为军用无人机和民用无人机。

军用无人机可分为侦查无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等;民用无人机可分为巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。

3.按尺度分类(民航法规)：无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。

微型无人机，是指空机质量小于等于7kg的无人机。

轻型无人机，是指空机质量大于7kg，但小于等于116kg的无人机，企鹅全马力平飞中，校正空速小于200km/h(55n mile/h)，升限小鱼3000m。

小型无人机，是指空机质量小于等于5700kg的无人机，微型和轻型无人机除外。

大型无人机，是指空机质量大于5700kg的无人机。

4.按活动半径分类：无人机可分为超近程无人机、进程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。

超近程无人机活动半径在15km以内;近程无人机活动半径在15~50km之间;短程无人机活动半径50~200km之间;中程无人机活动半径在200~800km之间;远程无人机活动半径大于800km。

无人机概述及系统组成无人机（UAV）的定义无人机驾驶航空器（UA：Unmanned Aircraft），是一架由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行）、不搭载操作人员的一种动力空中飞行器，采用空气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或远程引导；既能一次性使用也能进行回收；能够携带致命性和非致命性有效负载。

以下简称无人机。

无人机系统的定义及组成无人机系统（UAS：Unmanned Aircraft System），也称无人驾驶航空器系统（RPAS：Remotely Piloted Aircraft System），是指一架无人机、相关的遥控站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统，无人机系统包括地面系统、飞机系统、任务载荷和无人机使用保障人员。

无人机系统驾驶员的定义无人机系统驾驶员，由运营人指派对无人机的运行负有必不可少职责并在飞行期间适时操纵飞行控制的人。

无人机系统的机长，是指在系统运行时间内负责整个无人机系统运行和安全的驾驶员。

无人机和航模的区别一、定义不同无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。

航空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有动力装置的，不能载人的航空器，就叫航空模型。

二、飞行方式不同唯一的区别在于是否有导航飞控系统，能否实现自主飞行。

通俗来说，无人机可以实现自主飞行，而航模不可以，必须由人来通过遥控器控制。

也就是无人机的本身是带了“大脑”飞行，可能“大脑”受限于人工智能，没有人脑灵光。

但是航模的“大脑”始终是在地面，在操纵人员的手上。

三、用途不同无人机更偏向于军事用途或民用特种用途，而航空模型更接近于玩具。

昆明劲鹰无人机专业从事航测无人机设备的设计、生产、销售、及航测航拍服务，费用低、技术强、工期短、精度高，是中国技术顶尖的航测航拍无人机设计制造及航飞服务商。

四、组成不同无人机比航模要复杂。

航空模型由飞行平台、动力系统、视距内遥控系统组成。

无人机基本组成结构一、引言无人机作为一种新型飞行器，其应用范围越来越广泛。

在各个领域中，无人机都可以发挥重要的作用。

本文将介绍无人机的基本组成结构。

二、概述无人机是由多个部件组成的复杂系统。

它们的构造和设计需要考虑到飞行器的重量、稳定性、控制和能源等方面。

下面将详细介绍无人机基本组成结构。

三、飞行控制系统1. 控制器控制器是无人机飞行控制系统中最重要的部分之一，它负责接收传感器数据和指令，并调整电动机或舵面以实现平稳飞行。

2. 传感器传感器是无人机飞行控制系统中另一个非常重要的部分。

它们可以检测飞行器周围环境的变化，例如气压、温度、湿度和加速度等。

3. 电动机电动机是驱动螺旋桨旋转的关键元素之一。

它们可以根据控制信号调整转速以实现不同高度和速度的飞行。

四、能源供应系统1. 电池大多数无人机使用电池作为其主要能源来源。

它们可以根据不同的电压和容量提供不同的能量输出，以满足不同类型的无人机。

2. 太阳能板太阳能板是一种可再生能源，可以将太阳光转换为电能。

在某些情况下，无人机可以使用太阳能板作为其主要或辅助能源来源。

五、载荷系统1. 摄像头摄像头是最常见的无人机载荷之一。

它们可以用于拍摄照片和视频，并用于各种应用程序，例如监视、测绘和安全检查等。

2. 传感器除了用于飞行控制系统外，传感器也可以作为载荷系统的一部分。

例如，红外线传感器可以用于检测目标温度变化，雷达传感器可以用于探测障碍物等。

3. 载荷吊舱载荷吊舱是一个封闭的舱室，可以安装在无人机下方，并携带各种类型的载荷。

这些载荷可能包括照相机、激光测距仪、红外线传感器等。

六、结构设计1. 机身无人机的机身通常由轻质材料制成，例如碳纤维、铝合金和塑料等。

机身的设计必须考虑到飞行器的重量和稳定性等因素。

2. 螺旋桨螺旋桨是无人机的关键部件之一。

它们可以根据不同的尺寸和形状提供不同的升力和推力，以实现无人机的飞行。

3. 舵面舵面是一种可以控制无人机姿态和方向的可动部件。