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多旋翼无人机的飞行原理是什么详细讲解图_多旋翼无人机的飞行原理是什么详细讲解

多旋翼无人机的飞行原理是什么详细讲解图_多旋翼无人机的飞行原理是什么详细讲解

多旋翼飞行器可以通过调节多个电机的转速来改变螺旋桨转速,从而实现升力的变化,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。当马达1和3逆时针旋转时,马达2和4顺时针旋转。所以飞机在平衡飞行时,陀螺效应和气动力矩效应都抵消了。与传统的直升机相比,四旋翼飞行器的优点是每个旋翼对机身产生的反作用力矩与旋翼的旋转方向相反,所以当电机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作用力矩。

一般来说,多旋翼飞机可以通过调节不同电机的速度向四个方向运动,即垂直、俯仰、横滚和偏航。

垂直运动,即提升控制

在图(a)中,两对电机以相反的方向转动,这可以平衡它们对机身的反扭矩。四台电机输出功率同时增大时,转子转速增大,总张力增大。当总拉力足以克服全机重量时,四旋翼飞行器就会从地面垂直上升。反之,四个电机输出功率同时降低,四旋翼飞行器垂直下降直至平衡着陆,实现沿Z轴垂直运动。当外界扰动为零时,旋翼产生的升力等于自身重量时,飞机将保持悬停状态。垂直运动的关键是保证四个转子的转速同步增减。

俯仰运动,即前后控制

在图(b)中,电机1的转速增加,而电机3的转速降低。电机2、电机4的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的变化而改变四旋翼飞行器的总扭矩和总拉力,旋翼1和旋翼3的旋翼转速的大小应该相等。随着旋翼1的升力增大,旋翼3的升力减小,产生的力矩使机身绕Y轴旋转(如图)。同样,当电机1的转速降低时,电机3的转速升高,机身绕Y轴向另一个方向旋转,从而实现飞机的俯仰运动。

滚动运动,即左右控制

原理与图(b)中的原理相同。在图(c)中,通过改变电机2和电机4的转速,保持电机1和电机3的转速不变,可以使机身绕X轴方向旋转,从而实现飞机的滚转运动。

偏航运动,即旋转控制

四旋翼飞行器的偏航运动可以通过旋翼产生的反作用力矩来实现。在转子旋转的过程中,由于空气阻力的作用,会形成与旋转方向相反的反扭矩。为了克服反作用力矩的影响,四个转子中的两个可以正转,两个可以反转,对角线上的每个转子旋转方向相同。反扭矩的大小与转子速度有关。四个电机同速旋转时,四个旋翼产生的反作用力矩相互平衡,四旋翼飞行器不旋转。当四个电机的转速不完全相同时,不平衡的反作用力矩会导致四旋翼飞行器旋转。在图(d)中,当电机1和3的转速增加,电机2和4的转速降低时,旋翼1和3对机身的反作用力矩大于旋翼2和4对机身的反作用力矩,机身在多余反作用力矩的作用下绕Z轴旋转,从而实现飞机的偏航运动。

以上是对无人机原理的讲解,谢谢观看。

标签:旋翼飞行器飞机


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