《无人机结构与系统》第1章 无人机结构与飞行原理勘正版(共103页)

【文章导读】无人机结构与系统主讲人,张翼无人机结构与系统机体坐标轴机体坐标轴和基本运动状态飞机的运动状态是通过围绕飞机重心的三根互相垂直的轴,组成了飞机机体的坐标系即纵轴,立轴和横轴,机体坐标轴和基本运动状态绕立轴,轴,的转动称为偏航轴立轴机体坐标轴和

无人机结构与系统主讲人：张翼无人机结构与系统机体坐标轴机体坐标轴和基本运动状态飞机的运动状态是通过围绕飞机重心的三根互相垂直的轴，组成了飞机机体的坐标系即纵轴、立轴和横轴。机体坐标轴和基本运动状态绕立轴（轴）的转动称为偏航轴立轴机体坐标轴和基本运动状态绕横轴（轴）的转动称为俯仰轴横轴机体坐标轴和基本运动状态绕横轴（轴）的转动称为俯仰机体坐标轴和基本运动状态绕纵轴（轴）的转动称为滚转多旋翼无人机的结构多旋翼无人机的结构）型四旋翼）型四旋翼）型六旋翼）型六旋翼多旋翼无人机的结构）型共轴双桨八旋翼）型八旋翼）型八旋翼）型共轴双桨六旋翼）型共轴双桨六旋翼多旋翼无人机的结构多旋翼无人机的结构塑料：具有一定的刚度、强度和可弯曲度。

易加工且价格便宜。机架多旋翼无人机的结构玻璃纤维：刚度和强度比较高，加工困难，价格较高，但密度小，可以减轻整体机架的重量。多旋翼无人机的结构机架碳纤维：刚度和强度高，加工困难，价格较高，但密度小，可以减轻整体机架的重量。出于结构强度和重量考虑，一般采用碳纤维材质。多旋翼无人机的结构轴距多旋翼无人机的结构多旋翼无人机的结构电机尺寸前面两位数字是电机转子的内直径，后面两位数字是电机转子的高度，单位为毫米。多旋翼无人机的结构电机值表示当电机的输入电压增加伏特，无刷电机空转转速增加的转速值，单位是“转速伏特”【（）】。多旋翼无人机的结构电子调速器连接电池、飞行控制系统和电动机的部件。最大持续电流多旋翼无人机的结构电子调速器电压范围多旋翼无人机的结构电子调速器电调的作用电机调速：将飞控的控制信号转化为电流的大小。

控制电机的转速。变压供电：将电池电压变为飞控板和遥控接收机需要的电压。电源转化：将电池直流电转换为交流电供给无刷电机。其他功能：如电池保护、启动保护、刹车等。多旋翼无人机的结构多旋翼无人机的结构电池普通锂电池优点：自放电率低、额定电压高、重量轻、效率高、电池造型设计灵活等多旋翼无人机的结构智能锂电池能够对电池进行充放电的管理，主要功能包括电量显示电量显示、存储自放电保护存储自放电保护、过充保护过充保护等多旋翼无人机的结构连接方式电池串联可以获得更大的电压，但电池容量保持不变；电池并联可以得到更大容量，但电压不变。通常用字母“”表示电池串联，用字母“”表示电池并联。多旋翼无人机的结构参数电压：锂电池单节电压。

容量：电池容量用毫安时表示，电池的容量越大，存储的能量就越大，可提供的续航时间就越长，不过相应的重量也越大。多旋翼无人机的结构充放电倍率表示电池充放电时的电流大小，是充放电快慢的量度，其计算公式是充放电倍率充放电电流额定容量，单位为。多旋翼无人机的结构该电池容量为；表示块锂电池串联；总电压为；最大放电电流为：图上各数字字母含义？多旋翼无人机的结构无人机锂电池参数解析多旋翼无人机的飞行原理多旋翼无人机的飞行原理伯努利原理回顾小小小小实验实验拿出两张纸片，像两纸片间吹气，观察纸片变化两纸片互相靠拢多旋翼无人机的飞行原理当流体稳定地流过一条管道时，流速快的地方，压力小；流速慢的地方，压力大。伯努利原

电机和电机顺时针旋转。多旋翼无人机的飞行原理如果没有相邻旋翼抵消陀螺效应和空气动力转矩效应会发生什么？多旋翼无人机的飞行原理多旋翼无人机飞行控制方式多旋翼无人机飞行控制方式垂直升降升高高度：四个螺旋桨同时加速旋转，升力加大降低高度：四个螺旋桨同时降低转速，下降多旋翼无人机飞行控制方式、电机提高转速或、电机降低转速，由于飞机后部的升力大于飞机前部，飞机的姿态会向前倾斜。俯仰运动多旋翼无人机飞行控制方式滚转运动将电机、的转速增加或、的转速减小，四旋翼会产生向右上方的合力，使四旋翼向右飞行。多旋翼无人机飞行控制方式偏航运动将、的转速增加或者、的转速减小，四旋翼会向右旋转，实现向右偏航。无人机向右偏航 《无人机结构与系统》第1章 无人机结构与飞行原理.pptx运动多旋翼无人机飞行控制方式原地旋转、电机转速增加。

、电机转速降低，由于反扭矩影响，飞机就会产生逆时针方向的旋转多旋翼无人机飞行控制方式多旋翼无人机飞行控制方式无人直升机的结构及飞行原理结构组成无人直升机主要由主旋翼、尾桨、起落架、机身、传动装置、动力装置等构成，如图所示。图图无人直升机的结构组成无人直升机的结构组成主旋翼系统主旋翼系统由自动倾斜器、桨叶和桨毂组成。自动倾斜器又称斜盘俗称十字盘，用来改变旋翼桨叶的桨距。图自动倾斜器的结构组成全铰接旋翼系统全铰接旋翼系统通常全铰接旋翼系统包含三个或者更多个旋翼桨叶。图全铰接旋翼系统旋翼旋翼桨叶可以 地做叶可以 地做挥舞、周期舞、周期变距、距、摆振振三种运三种运动半刚体旋翼系统世世纪年代中期，年代中期。

贝尔公司公司发展了万向接展了万向接头式旋翼系式旋翼系统图，年代中期年代中期又把万向接又把万向接头式旋翼系式旋翼系统进一一步步发展成展成跷跷板式旋翼系板式旋翼系统图。半。半刚体旋翼体旋翼系系统允允许做两种不同的运做两种不同的运动，即，即挥舞舞和和变距距。图半刚体旋翼系统）万向接头式跷跷板式涵道尾桨涵道尾桨涵道尾桨将尾桨缩小，“隐藏”在尾撑端部的巨大开孔中图，这相当于给尾桨安上一个罩子，大大改善了安全性，不易打到周围的物体。图涵道尾桨无尾桨无尾桨是的简称，意为无尾桨无尾桨用喷气引射和主旋翼下洗气流的有利交互作用形成反转矩，如图所示。图无尾桨起落架直升机起落架的主要作用是吸收在着陆时由于有垂直速度而带来的能量。

减少着陆时撞击引起的过载，以及保证在整个使用过程中不发生地面共振。最常见的起落架是滑撬式起落架地形适应性高，不但能在环境良好的跑道上起降，也能在草地雪地、沙滩、戈壁等崎岖不平、湿滑松软的地面上起降。而轮式起落架容易陷入沙地、雪地，适应范围就差多。动力和传动装置典型的无人直升机动力装置主要使用安装在机身上的往复式发动机。发动机可以采用垂直安装或者水平安装方式，通过传动装置将动力传递到垂直的主旋翼和尾翼的传动轴上，如图所示。图动力和传动装置飞行控制系统飞行控制系统主要由陀螺仪飞行姿态感知、加速计、磁力计、气压传感器悬停高度粗略控制、超声波传感器低空高度精确控制或避障、光流传感器悬停水平位置精确确定、模块水平位置高度粗略定位以及控制电路组成。

主要的功能就是自动保持飞机的正常飞行姿态。飞行原理飞行原理无人直升机是一种旋翼航空器，其飞行所需的升力是靠旋翼旋转产生的，每一片旋翼叶片都产生升力，这些升力的合力就是无人直升机的升力。飞行控制方式前面提到通过控制旋翼和尾桨就可以实现使直升机上升、下降、悬停、前飞、侧飞以及转弯等，所以实际上无人直升机的操纵机构主要是针对旋翼和尾桨的。无人直升机的主要操纵机构包括周期变距杆、总距杆、方向杆等图无人直升机的操纵机构飞行控制方式总距杆就是实现无人直升机上下运动。周期变距杆实现无人直升机前后、左右运动也就是俯仰和滚转运动方向杆实现直升机偏航运动。固定翼无人机的结构及飞行原理结构组成尽管固定翼无人机可以设 《无人机结构与系统》第1章 无人机结构与飞行原理.pptx计成用于不同的目的。

但大多数固定翼无人机还是有相同的主要结构大部分由机身机翼尾翼起落架和发动机组成。图固定翼无人机的结构组成结构组成机身机身是承载任务设备、燃油电池、通信装置、起落架等装置，以及连接机翼和尾翼的大型部件。图构架式机身硬壳式硬壳式硬壳式机身结构是由蒙皮与少数隔框组成的其特点是没有纵向构件，蒙皮较厚，机身的各种力主要由蒙皮承受图硬壳式机身半硬壳式半硬壳式机身：是将蒙皮与隔框、大梁、桁条牢固的铆接起来成为一个受力的整体。桁梁式机身主要由大梁、桁条、隔框和蒙皮组成，如图所示。几根大梁的截面积很大，桁条的数量较少而且较弱，蒙皮较薄。图桁梁式机身固定翼无人机的结构半硬壳式固定翼无人机机身的分类构架式机身、硬壳式机身、半硬壳式机身。

半硬壳式构架式机身：这种机身虽然强度和冲击力较好，但刚度不好，特别是抗扭特性较差，且有效容积较小。图构架式机身硬壳式硬壳式这种机身具有结构简单丶气动外形光滑，以及内部空间可全部利用的特点，但机身的相对载荷较小，而且蒙皮材料利用率不高。图硬壳式机身半硬壳式半硬壳式机身：又分为桁梁式和桁条式。“阵风”战斗机半硬壳式桁梁式机身从桁梁式机身的受力特点可以看出，在桁梁之间布置大开口不会显著降低机身的抗弯强度和刚度。一般这种构造的飞机舱门比较大丶机身强度高，但抗弯抗扭低。所以一般只能用于低速飞行的固定翼。桁条式机身桁条式机身桁条和蒙皮较强，是承受机身力的主要部件。由于蒙皮加厚，改变了机身的空气动力性能，增大了机身结构的抗扭刚度。

所以与桁梁式机身相比，他更适合用于较高速的固定翼无人机。图桁条式机身桁条式机身固定翼无人机的构造机翼机翼：是飞机的重要部件之一，安装在机身上。其最主要的作用是产生升力，同时也可以在机翼内布置油箱和弹药仓，在飞行中可以收起落架。图机翼的结构组成机身纵向骨架机翼的纵向骨架由翼梁、纵墙和桁条等组成，它们都是沿翼展方向布置的。机身翼梁：最主要的纵向构件，是机翼的主要受力部件、翼梁一般由缘条、腹板和支柱组成。图翼梁的结构组成机翼纵墙纵墙分为前纵墙和后纵墙。纵墙与翼梁十分相像，二者的区别在于纵墙的缘条很弱并且不与机身相连，其长度有时仅为翼展的一部分。机翼桁条铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承载能力，并共同将气动力分布载荷传给翼肋。