无人机飞行原理-第10章

第十章：多旋翼无人机的飞行基本原理CONTENTS10.1多旋翼无人机飞行基本原理多旋翼飞行器可以通过调节不同电机的转速来实现4个方向上的运动，分别为：垂直、俯仰、横滚和偏航。垂直运动垂直运动包括悬停和升降运动在飞行器悬停时，桨盘面垂直于重力，4个旋翼产生的合拉力抵消重力，产生的滚转和横滚力矩为0，产生的反扭距也相互抵消；在悬停的基础上，4个旋翼同时提升相同的转速，产生的合拉力大于重力，此时飞行器产生上升运动；相反，产生下降运动。俯仰运动多旋翼飞行器的俯仰运动，就是前后控制运动。当1号和4号旋翼降低转速，2号3号旋翼提升转速，则飞行器产生俯仰力矩，从而产生低头动作，低头动作的同时由于有向前的拉力，因而产生前进运动。滚转运动多旋翼无人机的滚转运动是左右控制运动。当1号和2号旋翼降低转速，3号4号旋翼提升转速，则飞行器产生横滚力矩，从而产生向右滚转动作，滚转动作的同时由于有向右的拉力分量，因而产生向右飞行的运动。偏航运动四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。多旋翼无人机的起飞、着陆与常规飞行飞行前调试流程必须做到位，不得忽略调试流程的任何一个细节，在操作无人机飞行前应对无人机的各个部件做相应的检查，无人机的任何一个小问题会导致在飞行过程中出现事故或损坏。因此在飞行前应该做充足的检查，防止意外发生。飞行前检查1、外观机械部分:上电前应先检查机械部分相关零部件的外观，检查螺旋桨是否完好，表面是否有污渍和裂纹等(如有损环应更换新螺旋桨，以防止在飞行中飞机震动太大导致意外)。检查螺旋桨旋向是否正确，安装是否紧固，用手转动螺旋桨查看旋转是否有干涉等；检查电机安装是否紧固，有无松动等现象(如发现电机安装不紧固应停止飞行，使用相应工具将电机安装固定好)用手转励电机查看电机旋转是否有；检查机架是否牢固，螺丝有无松动现象；检查挂载摄像设备是否能正常使用，是否安装牢固；检查飞行器的重心位置是否正确。电子部分:检查各个接头是否紧密，插头不焊接部分是否有松动、虚焊、接触不良等现象；检查各电线外皮是否完好，有无刮擦脱皮等现象；检查电子设备是否安装牢固，应保证电子设备清洁，完整，并做好一些防护(如防水、防尘等)；检查电子罗盘指向是否和飞行器机头指向一致；检查电池有无破损，鼓包胀气，漏液等现象；检查地面站是否可，地面站屏幕触屏是否良好；检查遥控器模式是否正确，电量是否充足，开关是否完好。上电后的检查:检查电调指示音是否正确LED指示灯闪烁是否正常；检查各电子设备有无异常情况(如异常震动，异常声音，异常发热等)；确保电机运转正常后，可进行磁罗盘的校准；测试飞行，以及航线的试飞，观察飞机在走航线的过程中是否需要对规划好的航线进行修改；5）试飞过程中务必提前观察飞机运行灯的状态，以及地面站所显示的GPS星数，及时做出预判。无人机飞行降落后检查1、降落后检查事项（1）降落后使用遥控器或地面站锁定油门；（2）回收无人机前先将电源切掉；（3）检查是否有电气部件过热；（4）油动固定翼无人机如果有剩余燃料，需要使用油泵抽回油桶；（5）飞行器飞行结束降落后，必须确保遥控器已加锁，然后切断飞机电源；（6）飞行完后检查电池电量，飞行器外观检查，机载设备检查；（7）任务作业完成后整理设备；（8）将无人机各部件拆散，收回运输箱。旋翼无人机操纵性的基本概念旋翼无人机的操纵性是自动驾驶仪通过伺服机构对旋翼无人机施加力和力矩，以保持旋翼无人机在有阵风的空气中仍处于常飞行状态，或者完成所希望的机动飞行能力。旋翼无人机飞行操纵具有以下特点于旋翼无人机的六个运动自由度,即沿x.y,z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度，旋翼无人机只有四个直接的飞行操纵力(旋翼的拉力后向力、侧向力;以及尾桨拉力)，以及另一个操纵是对发动机转速或功率控制，因而对各自由度的控制并非彼此独立。对于挥舞铰偏置的旋翼，在改变力和力的同时，也改变了桨毂力矩和。单旋翼带尾桨旋翼无人机的操纵方式自由度旋翼无人机运动操纵机构气动操纵面操纵力垂直方向升降总距伺服机构旋翼纵向俯仰、进退纵向伺服机构旋翼横向滚转、侧移横向伺服机构旋翼,航向转向转向伺服机构尾翼无人机的操纵方式多旋翼无人机没有自动倾斜器，为了克服旋翼旋转产生的反作用力矩问题.多旋翼无人机运用多个旋翼按照不同方向转动来克服彼此的反扭矩，使总扭矩为零。下面以四旋翼无人机为例，说明多旋翼无人机的操纵方式。多旋翼无人机的应用案例电力行业中的应用精细化巡检：多旋翼无人机在输配电线路智能化巡检中针对作业区范围内主要电力线路进行安全巡检，使用多旋翼无人机对架空输电杆塔、导线、地线、引流线、避雷线、绝缘子、销钉、防震锤、线路金具、地基与基面、接地装置、防鸟装置等以及杆号、警告、防护、指示、相位等标识进行针对性巡查影像拍摄，巡检出铁塔隐患。通过基于无人机输电线路精细化、智能化体系建设，以多旋翼无人机为切入点，配合巡检平台软件完成精细化航线自动生成、缺陷隐患智能分