《无人机组装与调试》课件 第一章

无人机组装与调试2020年4月

无人机概论教学ppt第一章目录第一节无人机的基本结构第二节无人机动力系统第三节无人机控制站与飞行控制系统第二章无人机结构与系统组成第四节无人机通信导航系统第五节无人机任务载荷系统第六节无人机发射回收装置1

典型的无人机是由飞行器平台、动力系统、控制站与飞行控制系统、通信导航系统、任务载荷系统以及发射/回收系统等组成。2.1无人机的基本结构无人机的结构是由什么组成的？12.1.1固定翼无人机的基本结构机翼机身尾翼起落装置动力装置2.1无人机的基本结构12.1无人机的基本结构2.1.1固定翼无人机的基本结构1.机翼：机翼主要功能是产生力的作用，以支持飞机在空中飞行，同时也起到一定稳定和操作作用。12.1.1固定翼无人机的基本结构1.机身：主要功能是装载货物和各种设备，将飞机的其他部位，如机翼，尾翼，发动机等连接成一个整体。2.1无人机的基本结构12.1无人机的基本结构2.尾翼：包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定翼的水平安定面和可动的升降舵组成，垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。2.1.1固定翼无人机的基本结构

12.1无人机的基本结构2.1.1固定翼无人机的基本结构

4.起落装置：飞机的起落架大都由减振支柱和机轮组成，其作用是起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。1-收放动作筒；2-撑杆；3-机轮；4-铰链；5-减震支柱12.1无人机的基本结构

5.动力装置：动力装置主要用来产生拉力和推力，使飞机前进。飞机上除了这五个主要部分外，根据飞机操作和执行任务的需要，还装有各种仪表、通信设备、领航设备、安全设备等其他设备。2.1.1固定翼无人机的基本结构

12.1无人机的基本结构2.1.2多旋翼无人机的基本结构

机架12.1无人机的基本结构引导问题：多旋翼无人机机架主要由哪三部分组成的？①多旋翼无人机的机架主要由机臂、中心板和起落架组成，而某些无人机的机架也采用一体化设计、多旋翼无人机的机架一般都选择高强度轻质的材料制造，例如：玻璃纤维、尼龙材质、碳纤维复合材料等。多旋翼无人机的所有设备都是通过机架连接的，所以机架的主要作用是承载其他构件的安装。机臂中心版脚架答题1答题时间！！！

1.多旋翼无人机的机架主要由____、____和____组成的?A.机臂B.旋翼C.起落架D.中心板ACD2.无人机的来历始于在年，第一架无人机诞生年。191419273.固定翼无人机的基本结构是由：所组成。机翼机身尾翼起落装置动力装置12.1无人机的基本结构2.大家现在知道了机架是大多数设备的安装位置，也是多旋翼无人机的主体，也称为机身。动力装置和飞控板（飞行控制器）等设备都要安装在机架上面。根据悬臂个数不同分为：三旋翼，四旋翼，六旋翼，八旋翼，十六旋翼，十八旋翼等，也有四轴八旋翼，结构不同叫法也不同。1生活中有什么东西是玻璃纤维做成的？

小时候玩的荧光玻璃纤维丝3D打印材料

玻璃纤维原材料2.1无人机的基本结构无人机材质11.根据机架类型按材质的不同，一般可以将机架分为以下几种类型：1)塑胶机架。其主要特点是具有一定的刚度、强度和可弯曲度，价格比较低廉。2）玻璃纤维机架。其主要特点是强度比较高，而且需要的材料很少，可以减轻整体机架的重量。3）碳纤维机架。其主要特点是价格要贵一些，但重量轻。基于结构强度和重量考虑，一般采用碳纤维机2.1无人机的基本结构无人机材质塑胶机架玻纤机架炭纤机架1基于结构强度和重量考虑，一般采用碳纤维机架，如图所示。2.机架作用机架的主要作用如下：1)提供安装接口。这些接口包括安装和固定电动机、电子调速器、飞控板的螺纹孔。2）为整体提供稳定和坚固的平台，使电动机在转动过程中不会毁坏其他设备，并为传感器提供一个稳定的平台。3）用于安装起落架等缓冲设备，为飞行器提供安全的起飞和降落务件，避免损坏其他仪器。4）为其他装置提供相应的保护，保护飞行器本身和可能接触到的操作人员。2.1无人机的基本结构无人机材质1碳纤维复合材料

碳钎维材质

碳纤维材质无人机

优势：1.高强度2.低热膨胀系数(变形量小)3.较轻4.优秀的抗腐蚀与辐射性能2.1无人机的基本结构12.1无人机的基本结构2.起落架起落架：是多旋翼无人机唯一和地面接触的部位。作为整个机身在起飞和降落时候的缓冲，也是为了保护机载设备，要求起落架具有强度高，结构牢固，和机身保持相当可靠的连接，能够承受一定的冲力等特点。一般在起落架前后安装或涂装不同的颜色，用于在远距离飞行时能够区分多旋翼无人机的前后面。起落架起落架12.1无人机的基本结构3.动力装置多旋翼无人机的动力装置通常采用电动系统，主要由电池、电子调速器、电动机和螺旋桨四个部分组成。动力装置大疆悟系列电池电调电机螺旋桨12.1无人机的基本结构飞控系统4.飞控系统飞控系统：主要由陀螺仪、加速度计、角速度计、气压计、GPS模块、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。12.1无人机的基本结构2.1.3无人直升机的基本结构无人直升机的基本结构一般包括：机身、主旋翼、尾桨、操纵系统、传动系统、电动机或发动机和起落架等。无人机直升机结构组成机身主旋翼尾桨操纵系统传动系统电动机起落架12.1无人机的基本结构1）无人直升机机身：的主要功能是装载燃料、货物和设备等，同时作为无人直升机安装基础，把各部分连成一个整体。12.1无人机的基本结构2)主旋翼由桨叶和桨毂等部件组成，主要功能是将桨叶旋转的动能转换成旋翼的升力和拉力。主旋翼叶片12.1无人机的基本结构3）尾桨一般安装在尾梁后部、尾斜梁或垂尾上，主要功能是平衡旋翼的反转矩、改变尾桨的推力(或拉力），实现对无人直升机航向的控制和提供一部分升力等。尾桨分为推式尾桨和拉式尾桨两种类型。14)操纵系统主要由自动倾斜器、座舱操纵机构和操纵线系等组成，主要功能是用来控制元人直升机的飞行。无人直升机的垂直、俯仰、滚转和偏航四种运动形式分别对应总距操纵、纵向操纵、横向操纵和航向操纵四个操纵。2.1无人机的基本结构15）传动系统主要由减速器、传动轴、尾减速器及总监减速器组成，主要功能是将发动机的动力传递给主旋翼和尾桨。2.1无人机的基本结构目录第一节无人机的基本结构第二节无人机动力系统第三节无人机控制站与飞行控制系统第四节无人机通信导航系统第五节无人机任务载荷系统第六节无人机发射回收装置12.2无人机动力系统无人机动力系统有哪些分类？12.2无人机动力系统

无人机动力系统电动动力系统油动动力系统油电混动系统大型、中型无人机小型、微型无人机新兴、试验阶段12.2无人机动力系统1.电动系统的组成？2.2无人机动力系统电调电源电机螺旋桨四部分组成12.2无人机动力系统电动系统连接大法电调机翼12.2无人机动力系统螺旋桨12.2无人机动力系统桨叶的型号有四位数，怎么理解呢？

螺旋桨尺寸通常用“XXXX”型数字来表示，前两位数字是螺旋桨直径，后两位数字表示螺旋桨螺距，单位均为英寸，1英寸约等于2.54厘米。12.2无人机动力系统是不是还不知道什么是轴距呢？

对于一些刚刚接触无人机的朋友来说可能不太好懂。不过没关系，我们先来聊聊一个所有人都了解的东西：螺丝钉的螺距就是延螺旋线方向两个相同螺纹之间的距离，请看下图：12.2无人机动力系统什么是轴距呢？

而对于螺旋桨来说，我们知道桨的叶片与转动平面是有一个夹角的，所以在转动时才会对空气产生推力。而这正因为这个夹角的存在，我们就可以对这个夹角做度量，为其测量螺距。我们假设螺旋桨与螺丝钉一样延着螺旋线转动并延伸下去，如下图：螺旋桨转一圈，向任何方向移动的距离12.2无人机动力系统螺旋桨型号

螺旋桨型号一般不会有1102这么标来的，一般会标11＊2和1120这两种标法表示的意思一样都表示螺旋桨直径为11英寸，螺距百为2英寸。（轴距大于10就把零去掉）12.2无人机动力系统螺旋桨型号关于小数点问题，比如螺旋桨11＊105和1150这两个度前者就表示螺距都为10.5后者螺距就是5。（具体可以理解为螺距数值大于10加小数点答小于10不加小数点）。12.2无人机动力系统螺旋桨正反桨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。12.2无人机动力系统螺旋桨正反桨正桨顺时针旋转才能产生向上的拉力，反桨逆时针旋转同理。为了抵消相邻的桨自旋，所以相邻的桨旋转方向是相反的。12.2无人机动力系统分辨螺旋桨正反桨仔细看你会发现桨叶两边不是一样高的，桨叶两边最高的一边为切风面，正反螺旋桨的旋转方向总是顺着切风面的，可以理解为切风面把空气顺势往下推，形成向下的推力，把无人机和螺旋桨对比就是形成向上的拉力。切风面切风面12.2无人机动力系统螺旋桨正反面

其次要注意，有些螺旋桨不是和无人机是一体的用拧螺丝的方式安装的，这里就要注意，桨叶圆润的那面是向上的,一般情况下向上的那面是有字的，也可以理解为突兀的一面是面朝上的，相反凹陷的一面向下。圆润突兀12.2无人机动力系统

回到我们生活，我们平时用的电风扇出风原理也是一样的哟。桨叶凹面为出风面，凸面为入风面。只不过电风扇电机的转速不足以让电风扇飞起来。（无人机桨叶最高转速可达每分钟6到7千转）螺旋桨正反面无人机刚开始起飞的时候转速只有两三千，如果达到全速飞行的情况能达到（每分钟）六七千转。无人机螺旋桨威力测试2.2无人机动力系统螺旋桨威力12.2无人机动力系统电动机与螺旋桨的配型原则

高KV电动机配小桨，低KV电动机配大桨。因为大桨越大升力越大，但对应就需要小kv值的电机，小桨叶升力小，所以需要用大kv值电机转速来弥补升力。小kv力气大大kv转速快电动机（kv值）桨800-100011-10英寸桨1200-18009-8英寸桨2600-28006-5英寸桨＜28009050桨12.2无人机动力系统2.电子调速器12.2无人机动力系统

动力电机的调速系统称为电调，全称为电子调速器，英文ElectronicSpeedController,简称ESC。功能:根据控制信号调节电动机的转速。2.电子调速器（功能:根据控制信号调节电动机的转速）12.2无人机动力系统2.电调的连接电调的连接：电调的输入线与电池连接；电调的输出线（无刷三根）与电机连接；电调的信号线与接收机连接。电调一般有输出功能（BEC），即在信号线的正负极之间有5V左右的电压输出，通过信号线为接收机和舵机供电。12.2无人机动力系统电调遥控器电源电机飞控螺旋桨接收机2.电子调速器电调输入端的红线、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BEC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控上，输出遥控信号，并同时从飞控上得到5V供电。12.2无人机动力系统3.电机12.2无人机动力系统3.电机12.2无人机动力系统直流电动机是目前无人机使用最多、应用最广的动力装置。直流电动机有刷直流电机无刷直流电机外转子无刷电机内转子无刷电机（效率低、无人机领域淘汰）有刷直流电动机无刷直流电动机3.电机12.2无人机动力系统外转子无刷电机内转子无刷电机3.电机12.2无人机动力系统1、型号：以尺寸为依据2212、2205、2213

前两位是定子外径（mm）、后两位的是定子高度（mm）。定子的外径和高度越多，定子的铁芯越大，线圈绕的匝数也越多，表现出来就是电机的功率越大。当然，尺寸越大功率越大，但重量也越大。需要注意的，此尺寸是指定子的，不是指电机外型尺寸，电机壳的厚度、散热糟形、底座高度等都影响电机外型尺寸，所以用定子尺寸做功率的判断比用外型尺寸要标准和靠谱。无刷电机的性能指标之一：3.电机12.2无人机动力系统不能通过KV比较电机的好坏，不能说KV380的比KV600的好。空转转速的计算：KV值是指电机空转没有带螺旋桨等负荷下的转速与电压的关系，如KV是650，在11.1V电压下空转转速是11.1×650=7215转/分钟，KV值是900，同样电压下的空转转速是9990转/分钟。输入电压增加1伏特(V)，无刷电机空转转速（转/分钟）增加的转速值。2、KV：每伏特（V）能达到的每分钟转速，转速/V。无刷电机的性能指标之二：3.电机12.2无人机动力系统4.电池12.2无人机动力系统4.电池重量重、能量密度低，渐被淘汰镍氢电池镍铬电池锂聚合物电池能量高、小型化、轻量化，主流作用：为电动机的运转提供电能。12.2无人机动力系统正极（+）：导电高分子聚合物锂聚合物电池

负极（-）：锂金属或锂碳层间化合物

电解质：固态或胶态高分子电解质电池三要素：正极、负极、电解质4.电池12.2无人机动力系统优点：1.没有多余的电解液，因此它更可靠更稳定。2.采用铝塑包装，内部出现问题可立即通过外包装表现出来，即鼓胀。3.具备高分子材料所特有的质量轻、弹性好、易成膜等特性，也顺应了化学电源质量轻、安全、高效、环保的发展趋势。4.电池12.2无人机动力系统观察几个锂聚合物电池的特点？不同点：片数不同、体积大小不同、数据不同相同点：S1P、V、mAh、C、Wh电池性能指标电池级数电池电压电池容量放电能力4.电池12.2无人机动力系统S:电池的串联级数S1P:几块电池串联在一起组成电池组2S1P、3S1P、4S1P12S1P……电池的性能指标之一:串联级数4.电池12.2无人机动力系统电压：用伏特（V）来表示标称电压：厂家按照国家标准标示的电压，额定电压，可用来鉴别电池类型。使用时电池的电压是不断变化的。电池的性能指标之二:电池电压电池类型标称电压充电后电压放电后保护电压保存电压锂聚合物电池3.7V4.2V3.6V3.8V镍氢电池1.2V1.5V1.1V1.5V4.电池12.2无人机动力系统电池的性能指标之二:电池电压电池电压（V）放电时间（min）锂聚合物电池放电时间图4.电池12.2无人机动力系统容量：用毫安时（mAh）来表示

即电池以某个电流来放电能维持一小时。1000mAh：电池能保持1000毫安（1安培）放电一小时。

电池的性能指标之三:电池容量4.电池12.2无人机动力系统电池的性能指标之四:放电能力放电能力：用倍率（C）来表示，按照电池的标称容量最大可达到多大的放电电流。

例：一个1000mAh、10C的电池，最大放电电流可达：1000ⅹ10=10000毫安，即10安培（A）4.电池12.2无人机动力系统电池的性能指标之四:放电能力实际使用中，电池的放电电流究竟是多少与负载电阻有关。？思考：使用11.1V、1000mAh、10C的电池，电动机电阻是1.5Ω，则在电池有12V电压的情况下，忽略电调和线路的电阻不计，电流是多少？

电流=12÷1.5=8安培（A）4.电池12.2无人机动力系统充电倍率：充电倍率=充电电流/额定容量，用来指导选择合适的充电器。

例：一个电池容量4000mAh，充电倍率5C的电池，使用的充电器最大充电电流为：4000ⅹ5=20000毫安，即20安培（A）电池的性能指标之四:放电能力4.电池12.2无人机动力系统练习：某无人机锂聚合物电池上标有12000mAh、25C、6S1P的数据，如果两块相同的电池串联，在满电状态下，电压为多少，可以持续放出电流最大为多少安培？如果两块电池并联呢？串联：

满电电压：4.2V×6×2=50.4V

最大放电电流：12000×25=300000mA=300A并联：

满电电压：4.2V×6=25.2V

最大放电电流：12000×2×25=600000mA=600A串联分压并联分流4.电池12.2无人机动力系统5.活塞发动机12.2无人机动力系统活塞式发动机也叫往复式发动机，由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成主要结构。活塞式发动机属于内燃机，它通过燃料在气缸内的燃烧，将热能转变为机械能。活塞式发动机系统一般由发动机本体、进气系统、增压器、点火系统、燃油系统、启动系统、润滑系统以及排气系统构成。活塞的结构5.活塞发动机12.2无人机动力系统5.活塞发动机活塞在气缸内要经过四个冲程：进气冲程，压缩冲程，膨胀冲程，压缩冲程，排气冲程。12.2无人机动力系统航空涡轮发动机的组成1—进气道

2—压气机

3—燃烧室

4—燃气涡轮

5—尾喷管6—加力燃烧室

7—喷油嘴

8—加力喷油嘴

9—可调喷口作动筒5.活塞发动机12.2无人机动力系统涡桨发动机的组成1—螺旋桨减速器2—进气口3—压气机4—燃烧室5—燃气涡轮6—喷管5.活塞发动机目录第一节无人机的基本结构第二