《多旋翼无人机技术基础第2版》全套教学课件

多旋翼无人机技术基础

（第2版-1）第1章概述第2章多旋翼无人机的飞行原理和翼型设计第3章DIY四旋翼无人机组装第4章多旋翼无人机动力装置第5章多旋翼无人机空气动力学第6章多旋翼无人机结构动力学第7章多旋翼无人机气动弹性力学第8章多旋翼无人机飞行控制技术第9章多旋翼无人机复合材料结构设计第10章多旋翼无人机总体设计全套可编辑PPT课件与多旋翼无人机相关的基本概念1．速度和加速度2．牛顿三大运动定律3．动能、势能和压力4．空气属性5．伯努利方程6．飞行器、飞行力学和空气动力学7．自动控制和自动控制系统8．微机电系统（MEMS）系统论的基本概念1．系统的分类（1）自然系统

（2）人造系统

（3）复合系统（4）静态系统与动态系统

（5）封闭系统与开放系统

（6）实体系统与虚拟系统

2．系统论的基本理论（1）整体的功能不等于各部分功能之总和（2）系统的结构决定系统的功能（3）动态观点（4）最优化观点控制论的基本概念1．控制和控制论的定义

控制是施控者作用于受控对象的一种主动行为，使受控对象按照施控者的意愿行动。2．反馈控制

所谓反馈就是指在完成控制的过程中，收集行动效果的响应信息，并把其响应同目的要求相比较，进行工作调整。这种行动后果的响应信息就称为反馈信息，当行动响应同目标要求一致，控制过程便告完成；当行动响应效果偏离目标甚至背道而驰时，就需要对系统进行调节，使其逐步接近目标，最后使系统能得到合理的发展。3．前馈控制

前馈控制是没有反馈信息的控制系统，只有前馈的控制信息通道，通常只应用于比较简单的场合，在工程建设项目中较少采用。多旋翼无人机的定义1．旋翼驱动方式的分类（1）旋翼由发动机驱动的旋翼机（2）旋翼无发动机驱动的旋翼机2．无人机、航空模型和航模运动（1）无人机

英文为UnmannedAerialVehicle，缩写MAV。（2）航空模型

（3）航模运动

（4）航模级多旋翼无人机

3．多旋翼无人机的定义

多旋翼无人机的英文为MultirotorUnmannedAircraft，缩写MUA，就是多旋翼无人驾驶飞行器，简称为多旋翼无人机或多旋翼无人直升机。多旋翼无人机系统及其飞行机组(1)1．多旋翼无人机系统的定义

多旋翼无人机系统包括旋翼机系统、地面系统、任务载荷和综合保障系统。2．多旋翼无人机飞行机组（1）驾驶员

（2）机长（3）观测员（4）运营人3．载人多旋翼飞行器和旋翼自转状态多旋翼无人机系统及其飞行机组(2)多旋翼无人机的外形结构（1）以旋翼数量划分

根据多旋翼无人机所具有的旋翼数量可分为4、6、8、12、16、18、24、36旋翼等多种类型。（2）以旋翼分布位置划分

根据最前与最后两个旋翼轴的连线与机体前进方向是否在同一直线上，划分为“I”型（或称为“+”型）和“X”型两种。其他类型，包括“V”型，“Y”型和“IY”型等（3）以共轴发动机数量划分（4）以旋翼能否倾转划分多旋翼无人机的用途（1）石油开发服务、输油管路监测和安全保护。（2）消防部门的火情探查、监视、消防灭火、消防抢险、灾害救援。（3）林业部门的护林防火、播种和病虫害防治。（4）物流快递公司送货。（5）交通部门道路交通检测、疏导与控制，海港接送引航员服务。（6）电力部门的输电线路建设、巡查和维护。（7）新闻及电影摄制的航空摄像及照相。（8）农牧业的农作物监测、喷洒农药、牧群监测与驱赶。（9）海岸警卫的海面搜寻、海岸巡逻、海界标监测。（10）环保部门的环境污染及土地状况监测。（11）海关与税收部门的非法走私监视、边界巡逻。（12）海洋渔业部门的渔业保护、海洋资源调查。（13）地方政府的大气参数采集与检测、分析，灾害普查、抢险和救援。（14）警察部门的反恐、失踪人员搜寻、落水人员救生、安全与突发事件现场处理。（15）普查机构的地理、地质、考古勘定。（16）河道管理部门的水路和水情监测、洪水与污染控制。（17）水务部门的水务与水管道监测、维护。（18）实现载人化，搭乘旅客作为便捷的交通运输工具等。多旋翼无人机分类方法1、按动力装置划分

（1）油动多旋翼无人机

（2）电动多旋翼无人机2、按外形结构划分3、按用途划分4、按重量划分5、按控制方式划分6、按市场定位划分7、按有无载客能力划分多旋翼无人机的发展历程1．探索阶段：上世纪90年代初之前2．奠基阶段：上世纪90年代初至2005年3．起步阶段：从2005年至2010年4．大发展阶段：从2010年至今多旋翼无人机市场商机无限（1）娱乐功能（2）航拍功能（3）搜寻功能（4）物流功能（5）消防功能（6）警用功能（7）植保功能（8）巡测及其他功能（9）交通运输功能国内外发展现状的对比分析（1）人才培养①全国航空模型比赛。②亚太机器人国内选拔赛。③中国智能机器人大赛。④全国大学生机器人电视大赛。⑤中国教育机器人大赛。⑥全国青少年科普竞赛。⑦ABB杯自动化大赛。

⑧中国机器人大赛。（2）软件技术（3）硬件成本多旋翼无人机与其他类型无人机对比1．固定翼无人机的特点（1）优点。载重大、飞行速度快、续航时间长、航程远。（2）缺点。起飞和降落需要很长的跑道。2．无人机直升机的特点（1）优点。可垂直起降、空中悬停，树梢高度飞行。（2）缺点。飞行速度低、耗油量高、航程短、载重小。3．多旋翼无人机的特点（1）优点。结构简单，活动机械部件比无人机直升机少。（2）缺点。能量有效利用率非常低，耗能高。多旋翼无人机用户体验（1）操控性方面。多旋翼无人机的操控是最简单的。（2）可靠性方面。多旋翼无人机旋翼系统活动机械部

件少，可靠性高。（3）安全性方面。多旋翼无人机可实现有效控制，安

全性好。（4）维护性方面。多旋翼无人机结构简单，维护性好（5）成本价格方面。多旋翼无人机使用方便、成本低

廉，自学组装容易。（6）飞行效率方面。多旋翼无人机最大的缺点是其载

荷小，续航时间短。163开源、闭源、商品软件和硬件（1）开源软件。开源（OpenSource）的概念最早被应用于开源软件。开源软件(OSS)是一种去中心化的软件开发

模式，它公开分发软件源代码以进行开放式协作和对等

生产，称为"开源方式"。（2）闭源软件。闭源软件

(CSS)是不向公众分发的专有软

件。这类软件进行了加密防止用户修改、共享、复制或

重新发布源代码。（3）商品软件。商品软件是指通过交易或贸易方式面向社

会公众发行的各种商品化的软件。（4）开源硬件。开源硬件是指可以通过公开渠道获得的硬

件设计，如电路原理图、电路板布局数据，材料清单，

设计方案和图纸，以及硬件设计的源代码等无人机开源飞控的基本概念

无人机开源飞控就是建立在开源思想基础上的无人机飞控导航系统项目。它包含开源软件和源硬件，软件包含飞控硬件中的固件和地面站软件两部分。广大的无人机爱好者不但可以参与软件的研发，也可以参与硬件的研发，不但可以购买硬件来开发软件，也可以自制硬件。

现今开源协议很多，经过开放源代码促进会（OpenSourceInitiative）批准的开源协议有58种。（1）BSD开源协议：使用者可以自由的使用和修改源代码。（2）GPL开源协议：GPL的出发点是代码的开源/免费使用和引用/修改/衍生代码的开源/免费使用，但不允许修改后和衍生的代码做为闭源的商业软件发布和销售。

无人机开源飞控的发展历程（1）第一代开源飞控：使用Arduino或其他类似的开源电子平台为基础，扩展连接各种MEMS传感器，能够让无人机平稳地飞起来，其主要特点是模块化和可扩展能力。（2）第二代开源飞控：大多拥有自己的开源硬件、开发环境和网络社区，采用全集成的硬件架构，主要特点是高集成性、高可靠性，其功能已经接近商业自动驾驶仪标准。（3）第三代开源飞控：在软件和人工智能方面进行了一些重大革新，加入了集群飞行、图像识别、自主避障、自动跟踪飞行等高级飞行功能，向机器视觉、集群化、开发过程平台化的方向发展。无人机开源飞控的选择方法（1）适配。

目前众多无人机生产厂商中拥有自己的商用飞控技术和品牌的较少，多数生产厂家走了一条设计、研发、生产机体，采购成熟飞控，最后开拓市场渠道的道路，这有利于公司的快速起步。（2）三看。

一看公司产能，二看器件筛选，三看测试环境。（3）服务。在无人机的实际使用中，开源飞控生产厂商的专业服务是一个特别重要的因素。要选择售后技术服务好的厂商。民用航空空域划分（1）飞行情报区（2）管制空域①A类空域②B类空域③C类空域④D类空域（3）禁区（4）限制区（5）危险区（6）航路（7）航线低空空域划分

民用航空飞行高度一般在6000米以上。低空空域指的是1000米以下的飞行区域。我国已经开放低空空域，将低空空域开放给广大老百姓的私人飞行器（包括有人驾驶和无人驾驶的飞行器）使用，以发展繁荣我国的航空业。低空空域划分为三类：（1）管制空域（2）监视空域（3）报告空域无人机飞行空域划分和分类管理（1）无人机飞行空域划分①视距内运行（VisualLineofSightoperations，VLOS）②超视距运行（ExtendedVLOS，EVLOS）③融合空域④隔离空域⑤人口稠密区⑥重点地区⑦机场净空区（2）无人机飞行管理的分类：共分为七类（3）无须证照管理的无人机①Ⅰ类无人机（空机重量和起飞全重小于1.5千克）。②在室内、拦网内等隔离空间运行的无人机。无人机飞行管理的要求①无人机云系统（简称无人机云）②电子围栏③主动反馈系统④被动反馈系统⑤民用无人机驾驶员资格要求⑥禁止洒驾⑦控制能力要求多旋翼无人机飞行相关的法律问题

1．空域限制的法律问题：

国家领空事关主权，因此，国家对于空域管制是非常严格的，并进行统一管理。根据《中华人民共和国飞行基本规则》规定，空域通常划分为航路、航线、空中禁区、空中限制区和空中危险区等。2．民用多旋翼无人机适航法律问题：民用多旋翼无人机当向国务院民用航空主管部门申请领取型号合格证书，并取得适航证书，方可飞行。多旋翼无人机飞行相关的法律问题

3．民用多旋翼无人机安全责任问题我国《侵权责任法》规定“民用航空器造成他人损害的，民用航空器的经营者应当承担侵权责任，但能够证明损害是因受害人故意造成的，不承担责任”。4．民用多旋翼无人机和隐私权问题民用多旋翼无人机编制形成的实景地图，应按照规定送测绘地理信息行政主管部门进行地图审核，经审核批准取得审图号后方可公开使用”。民用多旋翼无人机飞行管理文件

我国民航局已经颁发了多个管理文件，主要涉及空域飞行管制，航空器适航性审定，航空器驾驶人员审核和航空作业许可等四个方面。

1．《通用航空飞行管制条例》2．《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》3．《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》4．《民用无人机驾驶员管理规定》5．《民用无人驾驶航空器系统实名登记管理程序》6．《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》无人机操控员证照

无人机操控员证照是操控小型、中型、大型民用无人驾驶航空器，必须要拿到的相应证照。类似于汽车驾驶执照，有了汽车驾驶执照才能开车一样。无人机操控员证照有如下几种：1．民用无人机操控员执照（CAAC）2．民用无人驾驶航空器系统驾驶员合格证（AOPA）3．民用无人机操控员应用合格证（ALPA）4．中国航空运动协会航模执照（ASFC）5．慧飞无人机应用技术培训中心（UTC）谢谢!

多旋翼无人机技术基础

（第2版-

2）多旋翼无人机的飞行原理1．竹蜻蜓的飞行原理2．多旋翼无人机的飞行原理（a）（b）单旋翼直升机的操纵系统多旋翼无人机的飞行控制方式（1）垂直运动（2）俯仰运动（3）滚转运动（4）偏航运动（5）前后运动（6）侧向运动四旋翼无人机飞行控制的特点

由于在控制四旋翼无人机飞行时，只能通过控制4个旋翼的升力来改变它6个飞行姿态，所以四旋翼无人机是一个4输入6输出的欠驱动系统。欠驱动系统是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统，在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都比完整驱动系统优越。欠驱动系统结构简单，便于进行整体的动力学分析和试验，同时由于系统的高度非线性、参数摄动、多目标控制要求及控制量受限等原因，欠驱动系统又足够复杂。当驱动器故障时，可能使完整驱动系统变成欠驱动系统，欠驱动控制算法可以起到容错控制的作用。多旋翼无人机飞行安全保障措施（1）安装感知与避让系统（2）加装GPS模块（3）在飞行程序中设置飞行高度限制（4）在飞行程序中设置一键起飞降落、自

动避障及自动返航功能。（5）自动控制器应具备限制多旋翼飞行器

飞行中发生过分倾斜的功能。油动多旋翼无人机的特点

油动多旋翼无人机通常采用涡轮轴发动机或活塞式发动机作为动力装置，旋翼转速取决于发动机主轴转速。发动机转速有一个最有利的值，在这个转速附近工作时，发动机效率高，寿命长。因此油动多旋翼无人机在飞行中发动机转速基本上是不变的，旋翼升力的改变主要靠调节桨叶总距来实现。

由于桨距变化将引起阻力力矩变化，所以，在调节旋翼桨距的同时还要调节发动机油门，保持转速尽量靠近最有利转速工作。虽然油动多旋翼无人机旋翼桨距是可变的，但它只进行总矩操控，没有周期变距，取消了无人直升机旋翼操纵系统中结构复杂的自动斜倾器及液压系统，从而大大简化了总体结构，提高了飞行可靠性和稳定性。电动多旋翼无人机的特点

电动多旋翼无人机的旋翼系统采取定矩变速调节升力方案，能克服无人直升机旋翼桨毂及其操纵系统结构过于复杂的缺点，从而具有结构简单、重量轻、故障率低、维护简便等许多优点，其缺点是旋翼直径小、载重小、续航时间短、电池消耗大等。油动与电动多旋翼无人机的比较

油动多旋翼无人机与电动多旋翼无人机都是目前市场上广泛受到青睐的两种多旋翼无人机类型，针对不同的用途和使用环境，它们都大有用武之地。从性能和特点上对比分析，两者各有千秋。（1）续航能力（2）旋翼尺寸（3）载重能力（4）操控性（5）安全性（6）抗风能力（7）价格和成本（8）载客特性多旋翼无人机与单旋翼无人直升机比较

从1939年至今，几十年来单旋翼直升机一直占据着旋翼飞行器家族的“霸主”地位，世界上90%以上的直升机都是单旋翼直升机。将多旋翼与单旋翼两种无人直升机进行比较，多旋翼无人机所具有优点有：

（1）飞行效率高

（2）飞行控制方式独特

（3）结构简单

（4）操控性好

（5）可靠性高

（6）安全性好

（7）维护性好

（8）耦合特性翼型的定义

多旋翼无人机旋翼的桨叶剖面称之为翼型。翼型是所有依靠空气动力飞行的飞行器（如飞机、直升机）能够在天空飞翔的关键因素，对飞行器的性能影响很大。翼型设计是空气动力学研究的一项重要内容，翼型的发展过程就是人类在空气动力学领域不断进步的写照，是人类从实现早期的飞天梦想，到追求更快、更高飞行理想的理论基础。对于不同类型的飞行器和不同的飞行速度，所要求的翼型形状是不同的，翼型的几何参数（1）弦长（2）弯度①相对弯度②最大弯度位置（3）厚度①相对厚度②最大厚度（4）前缘、后缘

（5）前缘半径（6）后缘角翼型表面的压力分布

由伯努利方程表明，较高的速度产生较低的压力，翼型的上表面流速高而下表面流速低，因而旋翼桨叶上下表面的总压差产生净升力，这是旋翼升力的来源。图2－8所示的是翼型上下表面典型的压力分布，注意上表面产生的压力约是总升力的2/3，因此上表面比下表面更重要。翼型的主要类型（1）

翼型一般都有名称，是用设计者或者研究机构名字的缩写加上数字来表示的。随着航空科学的发展，世界各主要航空发达的国家都设计出了大量高性能的翼型，建立了各种翼型系列。美国有NACA系列，德国有DVL系列，英国有RAE系列，俄罗斯有ЦΑΓИ系列等。这些翼型的资料包括几何特性和气动特性，可供飞行器气动设计人员选取合适的翼型。1．NACA4位数字翼型族NACA4位数字翼型族用4个数字表示翼型的几何特征。以NACA2415翼型为例说明：

第1个数字2表示相对弯度的百倍数值，即相对弯度是2。

第2个数字4表示最大弯度相对位置的10倍数值，即在40%弦长处弯度最大值（对称翼型为0）。

第3和第4个数字15表示翼型的相对厚度的百倍数值，即最大厚度位于15弦长处。翼型的主要类型（2）2．NACA5位数字翼型族

NACA5位数字翼型的意义和4位数字翼型有些类似，但是也有不同NACA5位数字翼型的第1个数字2其正确的理解是设计升力系数的20/3倍，用弯度表示设计升力系数。第2个数字3的l/2表示最大的弯度点相对位置的10倍数值。第3个数字表示后段中弧线类型，0表示直线，1表示反弯度曲线。最后两个数字15表示相对厚度的百倍数值。3．NACA6位数字翼型族NACA发表了由1系列、2系列到8系列的翼型，但是最成功的是1系列、6系列和7系列翼型。其中6系列翼型在低速飞机的机翼中广泛使用，1系列翼型主要用于螺旋桨翼型。

以NACA633-218为例，说明6系列翼型的数字意义。第1个数字6是6数字翼型。第2个数字是零升力时最小压力点的相对横坐标位置的10倍数值。第3个数字3是翼型的低阻升力系数范围，即高于或低于设计升力系数的10倍数值。第4个数字是设计升力系数的10倍数值。最后两个数字是相对厚度的百倍数值。翼型的空气动力系数翼型升力Y和阻力X分别为空气动力矩为翼型的升力特性翼型无量纲升力系数定义为αα00αSCymaxCy翼型的阻力特性

空气虽然粘性很小，但是由于粘性的存在，当空气流过物体时，就会产生阻力。翼型阻力是由表面摩擦、流动分离和超声速的激波三种情况产生的，包括摩擦阻力和形状阻力（形阻也叫粘性压差阻力）两部分。Cx𝛼0Re1Re2

把翼型升力特性和阻力特性结合起来，构成表示翼型升力系数和阻力系数的关系曲线，称为极线。从极线中还可以找出五个特征点：

①型阻系数最小值Cxmin点。

②最有利状态点（Cy/Cx）max点。

⑧最经济状态点（Cy3/2/Cx）max点。

④升力系数最大点Cymax点。

⑤零升阻力系数Cx0点。4．翼型的极曲线翼型的俯仰力矩特性

翼型的俯仰力矩特性表示翼型绕前缘的力矩系数C相对于迎角α的变化曲线，也可以表示为Cm－Cy的关系所示。由于翼型压力中心是气动力合力作用线与翼型弦线的交点，则在应用范围内，气动合力力矩可以近似写成：

相距前缘为x（无量纲＝x/b）的任意一点的俯仰力矩系数为

翼型的气动中心（焦点）

在任意迎角下，翼型绕某一特定点的俯仰力矩保持不变，该点称为气动中心，又叫焦点，也即是气动力增量的作用点，注意气动力增量作用点和气动力的作用点是不一样的，是迎角发生变化时，气动力的增加量力矩为零的点，是和飞行器的操纵性与稳定性紧密相关的一个重要参数，也是测量俯仰力矩的参考点之一。

绕焦点的力矩不随Cy而变，始终等于零升力矩系数。焦点位置是固定的，它不因迎角变化而移动。在亚声速情况下，大多数翼型绕1/4弦点的俯仰力矩几乎与迎角无关，Cm0≈－0.01，

气动中心位于1/4弦点处。翼型的压力中心

翼型压力中心又叫压心，是翼型上下表面所受的气动分布力按照力的合成的基本原则合成的总力的作用点，所有的分布力相对于这一点和力矩（假设抬头力矩为正，低头力矩为负）为零。压力中心在迎角变化时，在翼型中央弦线上前后移动，翼型的弯度越大，移动的距离越大。压力中心的位置和速度无关。对于对称机翼，即使迎角变化，压力中心在弦线25%附近不变化。对于对称翼型，Cm0=0，压力中心（p）与焦点（F）重合。对于非对称翼型来说两者不重合。压力中心（p）位置与焦点（F）的关系式影响翼型空气动力的因素（1）

1．雷诺数Re

雷诺数（Reynoldsnumber）是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示。在流体力学中，雷诺数Re是指给定来流条件下，流体惯性力和粘性力的比值。雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性，雷诺数越小意味着粘性力影响越显著，雷诺数越大惯性力影响越显著。影响翼型空气动力的因素（2）

2．马赫数Ma

马赫数（Machnumber）定义为物体速度与音速的比值，即音速的倍数。其中又有细分多种马赫数，如飞行器在空中飞行使用的飞行马赫数、气流速度的气流马赫数、复杂流场中某点流速的局部马赫数等。由于马赫数是速度与音速之比值，而音速在不同高度、温度等状态下又有不同数值。马赫数如果作为速度单位来使用，则必须同时给出高度和大气条件（一般缺省为国际标准大气条件）。影响翼型空气动力的因素（3）

3．音障

音障是一种物理现象，当飞行器的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后，从飞行器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，这股震波如爆炸一般，故称为音爆或声爆。

强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。而音障不单单仅有声波，还有来自空气的阻力，对于多旋翼无人机旋翼而言，当旋翼桨叶桨尖接近1马赫时，桨叶前方急速冲来的空气不能够像平常一样通过旋翼扩散开，于是气体都堆积到了旋翼和机体的周围，产生极大的压力，也会引发出一种看不见的空气旋涡，俗称“死亡漩涡”，这也被叫做音障，如果旋翼和机体不作特殊加固处理，那么将会被瞬间摇成碎片。影响翼型空气动力的因素（4）

4．失速

在正常情况下，多旋翼无人机旋翼桨叶的升力是与迎角成正比的，迎角增加，升力随之增大。但是一旦迎角增大到某一数值时，则会出现相反的情况，即迎角增加，升力反而急剧下降，这个迎角称为临界迎角。当超过临界迎角之后，流经桨叶上表面的气流会出现严重分离，形成大量涡流，升力开始下降，阻力急剧增加，飞行速度发生急剧下降，并剧烈抖动，随后下坠，造成严重的飞行事故，这种现象就是失速。不同的翼型在失速时的特性并不相同。

（1）厚翼型

（2）较薄的翼型

（3）薄翼型翼型的选择

翼型的选择是对现有各种翼型的几何参数和性能进行对比分析，挑选出能满足飞行器空气动力学要求的翼型。选择翼型时通常要考虑以下因素：1．翼型总体外形的考虑2．翼型几何参数的考虑

（1）弯度

（2）厚度

（3）前缘

（4）对称翼型多旋翼无人机飞行速度受限的原因1．旋翼总距与发动机油门的协调关系

当多旋翼无人机前飞时，旋翼前行桨叶的桨尖速度是前飞速度加上桨尖转动线速度之和，当它大于马赫数0.9时，发动机功率需求急剧上升，超出了发动机本身所能承受的能力范围，这样就限制了多旋翼无人机飞行速度不可能太大，一般最经济的飞行速度大约是150－200公里/小时2．避免发生音障的限制

多旋翼无人机前飞时，向前转到正侧方的前行桨叶相对气流速度是转动线速度加上前飞速度，如果飞行速度太快，使旋翼桨叶桨尖速度达到音速的十分之九，即马赫数为0.9，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧增。3．避免机体过分倾斜的限制

由于多旋翼无人机向前飞行姿态的控制是由机体整体向前倾斜的角度决定的，当飞行倾斜角度过大时（如超过30度），旋翼总升力分解为克服重力所需向上的拉力分量骤降，会导致因拉力下降，拉力无法平衡机体重量，从而使多旋翼无人机在重力作用下加速下坠。翼型的发展历程1．第一阶段：人类早期，观察和研究鸟的飞行意大利著名科学家、工程师达·芬奇，长期对鸟的飞行进行观察和研究，于公元15世纪末，写出《论鸟的飞行》一书。2．第二阶段：上世纪50年代前，风洞实验+经验

利用风洞实验，凭借经验与耐心，采用靠试误法，反复进行迭代计算及结果比较的研究成果。3．第三阶段：上世纪60年代末，70年代计算机应用风洞实验由于受到模型尺寸、流场流动、测量精度的限制，有时可能很难通过试验的方法得到满意的结果。CFD方法恰好克服了风洞实验的弱点。开发了超临界翼型，高升力翼型和自然层流翼型4．第四阶段：上世纪80年代至今，翼型优化设计多目标、多约束的翼型优化设计方法，翼型/机翼一体化设计及翼身融合设计方法直升机旋翼翼型发展历程

（1）第一阶段

从1939年到上世纪70年代

早期直升机旋翼大多选用NACA0012翼型或它的改进型。NACA0012是一个无弯度，厚12%的对称翼型，具有高升阻比的特点，即在允许的速度范围内从翼根到翼尖能够产生较大的升力，同时阻力较小。首先它的马赫数Ma性能和升力能力之间有良好折衷，能满足直升机旋翼基本的空气动力性能要求；其次直升机旋翼选择对称翼型的主要原因还是它具有稳定的压力中心。

（2）第二阶段

自上世纪70年代以后

随着复合材料桨叶广泛应用及直升机气动力学技术的发展，一方面要求研制出适合先进直升机旋翼桨叶新翼型的呼声越来越高，另一方面采用复合材料也使得人们很容易设计出随桨叶翼展变化的不同翼型段、翼尖平面形状、剪裁桨叶平面形状和扭转。许多国家加大投入开始专门针对直升机旋翼开展了翼型气动设计方法的研究，通过翼型设计，反复进行大量的旋翼和翼型的风洞试验，已开发出了新的、先进的直升机专用翼型，如美国波音公司的VR翼型系列、英国的RAE翼型系列、法国的OA翼型系列、俄罗斯的TsAGI翼型系列等。翼型设计的反设计方法翼型设计的反设计方法首先要给定目标压力分布，然后通过几何和流动控制方程，逐步逼近给定的目标，求得满足给定流场的翼型，使得翼型设计最终结果符合给定的目标性能。实际上，反设计方法的过程是一种试误法，需要反复进行迭代计算及结果比较，这需要经验与耐心，并要求设计者具有精深的专业知识和丰富的设计经验。（1）给定目标期望达到的目标压力分布。（2）选取初始翼型，在给定的设计状态下，通过CFD方法求解流场，获得初始翼型表面的压力分布，根据它与目标翼型压力分布之间的差别，采用反设计方法获得新翼型的表面形状。（3）对新翼型采用CFD方法进行流场计算，根据新的压力分布差别再进行反设计。（4）如此反复进行迭代设计，直到新翼型的压力分布收敛于目标压力分布。翼型设计最优化设计方法翼型设计最优化设计方法基于控制理论、遗传算法等，直接以工程上关心的某种性能参数或几种性能参数组合，如升力系数、阻力系数、升阻比等达到最优为设计目标，在满足一定的约束条件下（如不能产生激波/边界层干扰、后缘厚度、前缘半径等），用已有的空气动力学分析程序与某个数值优化程序进行交替迭代来优化目标函数进行优化，而且可以按工程结构或工艺上的要求对几何型面，提出各种约束，是最有发展潜力的方法。

与反设计法相比，最优化设计方法具有更大的灵活性，它不但可以把设计对象与目标对象的压力差作为目标，来处理传统的气动反设计问题，而且可以选取升阻比、阻力等气动特性作为目标，直接对目标特性进行优化处理。翼型设计最优化设计方法的缺点是计算量巨大。多旋翼无人机桨叶翼型设计

由于旋翼工作的气动环境相当复杂，桨叶翼型的设计与选择必须首先了解翼型的空气动力学特性，通过综合考虑旋翼流场而得的一种折衷方案，这是一项比较复杂、繁琐的工作。一般来说，好的旋翼桨叶翼型应具有最大升力系数Cymax高、阻力发散马赫数Ma大、升阻比大和俯仰力矩小等4项优异的空气动力特性指标。在具体的翼型设计工作中，要想同时获得这4项空气动力特性设计指标是很难的。因此主要还是在不明显影响其他性能指标的条件下尽可能地最大化其中的一个或多个性能指标。谢谢!

多旋翼无人机技术基础

（第2版-3）DIY精神和DIY多旋翼无人机1．DIY精神的定义DIY是“DoItYourself”的英文缩写。兴起于近几年，逐渐成为一种流行。简单来说，DIY就是自己动手，没有性别、年龄的区别，每个人都可以自己做，利用DIY做出来的物品自有一份自在与舒适。2．DIY多旋翼无人机的定义

微型多旋翼无人机产品被定义成玩具、航模，因为它不仅很好玩，而且结构简单，制作方便，人人可以DIY。这样，人们与生俱来的飞行梦想通过简单的DIY就能得以实现，因而人们的创意在近两年内很快就被多旋翼无人机点燃起来了。DIY多旋翼无人机是指为自己想要的多旋翼无人机通过网络查找资料，购买材料，经过一番周折和不懈努力，组装完毕，最后终于试飞成功。不论你是不是一个发烧友，但是你实实在在地动手组装过一架多旋翼无人机，你就体会到了DIY精神，即你体会到成功的喜悦及亲手实现飞行梦想所带来的快感。四旋翼无人机的组成

典型的微轻型四旋翼无人机包括以下基本组成部分：

（1）机架：机架（也称机体）是四旋翼无人机的主体结构，

机身和起落装置一般合为一体。

（2）旋翼系统：旋翼系统采用空气螺旋桨。

（3）动力装置：动力装置包括电机、电调和电池。

（4）自动驾驶仪：动驾驶仪（也称飞控）包括飞行控制系统

和传感器。

（5）遥控系统：包括遥控接收机和发射机。

（6）任务设备：任务设备主要有增稳云台，GPS导航仪，照

相机、摄像机、黑匣子、图像传输系统和防撞安全防护

系统等。DIY四旋翼无人机的步骤DIY四旋翼无人机的步骤一般可归纳为以下几个环节：（1）选材（2）组装（3）调试（4）模拟飞行（5）试飞DIY四旋翼无人机部件的要求1．功能要求2．性能要求3．强度要求4．重量要求5．空气动力要求

对于一个具体的DIY四旋翼无人机方案而言，以上这些要求往往是相互矛盾的。例如强度、刚度的要求和最小重量的要求显然就是相互矛盾的；而在保证强度刚度的前提下要求结构重量最小，往往会使结构的形状复杂化，从空气动力的角度来说这样做的结果往往会导致废阻的增加。因此在选择部件时必须妥善地处理这些矛盾，综合协调，折中权衡，寻求最合理的处理方索。机架的选择（1）机架的作用①提供部件安装接口。②提供整体的稳定和坚固的飞行平台。③安装起落架等缓冲装备。④提供安全保护装置。（2）机架的基本结构（3）机架的材质①塑胶机架②玻璃纤维机架③碳纤维机架④钢制或铝合金机架（4）成品机架的选购（5）自制机架旋翼与电动机的选择（1）桨片：旋翼由电机驱动高速旋转产生升力。其外形结构非常简单，两片桨叶由中间的桨毂固定在一起构成一个整体.（2）电动机：电动机是四旋翼无人机的动力来源。电机类型分有刷电机和无刷电机两种，DIY四旋翼无人机需要的是无刷电机。①尺寸：无刷电机在型号命名上用4位数字来表示它的尺寸，如2212，2018电机等。前面2位数是电机转子的直径，后面2位数是电机转子的高度。

②标称空载KV值：无刷电机KV值定义为“转速/伏特’’，意思是输入电压增加1伏特，电机空转转速增加的转速值。③电压：把一节锂电池的电压3.7伏特称作一个S，微微型四旋翼无人机的电机常用1S电池驱动，而较大些的四旋翼无人机的无刷电机一般采用2~3S，也就是7.4~11.1伏特。电调的选择（1）电调功能①电机调速②变压供电③电源转化④其他功能（2）电调参数①功率②电流③内阻④刷新频率（3）可编程特性①可以通过编程卡直接设置电调参数。②通过USB连接，用电脑软件设置电调参数。③通过接收器，用遥控器摇杆设置电调参数。（4）常用电调品牌：常用的有好盈、银燕、新西达、中特威等，还有一

些较为昂贵的电调，如蝎子和凤凰等。电池的选择（1）电池电压①锂电池单节电压为3.7伏，3S1IP表示3片锂聚合物电池的串联，电压是11.1V，其中S表示串联，P表示并联。②不仅在放电过程中电压会下降，而且由于电池本身具有内阻，其放电电流越大，自身由于内阻导致的压降就越大，所以输出的电压就越小。（2）电池容量：电池容量用毫安时（mAh）表示。（3）充放电倍率：电池充放电电流的大小用充放电倍率来表示，它是充放电快慢的一种量度，其单位为C，计算公式：充放电倍率＝充放电电流/额定容量。（4）电池内阻：一般用毫欧的单位来定义它。（5）平衡充电器：由于四旋翼无人机电池的电流极大，其专用电池是不能用普通充电器的，必须要用平衡充电器。

经验表明，DIY四旋翼无人机常用2200mAh，3S、25C的电池。电机与螺旋桨的匹配

电机的KV越小，转动力量就越大。为了用转速来弥补升力不足，大螺旋桨就需要采用低KV电机，小螺旋桨就需要采用高KV电机。如果高KV带大桨，力量不够，电机和电调很容易烧掉。如果低KV电机带小桨，完全没有问题，但升力不够，可能造成无法起飞。电机（KV值）桨片800-10001110英寸桨1000-120010-9英寸桨1200-18009-8英寸桨1800-22008-7英寸桨2200-26007-6英寸桨（注意桨强度，当心射桨）2600-25006-5英寸桨（注意桨强度，当心射桨）2800以上建议使用9050剪桨（注意桨强度，当心射桨）自动驾驶仪的功能和结构（1）功能

①导航：导航就是解决“在哪儿’’的问题。②)控制：控制就是解决“怎么飞’’的问题。③决策：决策就是解决“去那儿”的问题。④稳定：保持四旋翼无人机的稳定。⑤测量：测定电池的剩余电量。

（2）组成结构

①全球定位系统（GPS）：得到四旋翼无人机的位置信息。②惯性测量单元（IMU）：6轴IMU包含三轴加速度计和三轴陀螺仪，9轴IMU是包含了三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计，而10轴IMU则是在9轴IMU基础上多了气压计这一轴。③气压计和超声测量模块：得到绝对（气压计）或相对高度信息。④计算机：算法计算平台。⑤接口：与各种传感器和电调、通讯设备等的硬件接口。自动驾驶仪选择的原则

市面上有许多性能优异的飞控板可供选择，有开源飞控，也有闭源飞控（也称为商品飞控），如KK、FF飞控板、MWC飞控板、APM飞控板、玉兔二代飞控板、NAZA飞控板和WooKong－M飞控板和零度飞控板等。

选择飞控板需要注意以下问题：①经济条件②操控性能需求③特殊功能需求KK飞控板及FF飞控板1．KK飞控板

韩国KK飞控板采用MEMS（2轴+1轴）三轴陀螺，拥有比较高的灵敏度和响应精度。马达及舵机输出端口有12个。GPS导航板与KK飞控板协同工作，并且可以兼容老款KK飞控板。KK导航板集成了数字气压计、GPS模块接口、电子罗盘、三轴加速度传感器和三轴陀螺传感器，此外，还拥一个超声波模块接口及OSD模块接口。2．FF飞控板FF飞控板是国内模友开发的一种飞控系统，使用了ARM微处理器，价格便宜且易于操作，包含了陀螺仪和加速度传感器，可以实现自稳，并支持增稳云台。但是其程序不开源，而且不支持固定翼；其采用传感器的灵敏度不够，所以有时感觉也不会太稳定。MWC飞控板和APM飞控板1．MWC飞控板MWC是MultiWiiCopter的缩写，它是开源飞控，基于开源的Arduino平台。原创作者是来自法国的Alex，他为了打造自己的Y3飞行器而开发了最初的MWC飞控。几年来经过许多高手的参与及共同努力，开发进度越来越快。现在MWC已经基本成熟，可以支持更广泛的硬件平台、外围设备及更多飞行模式，让运行MWC的飞控板成为国外开源飞控市场上占有率最高之一的产品。MWC飞控通常有两种版本：

（1）Atmega328P版本

（2）Atmega2560版本2．APM飞控板APM飞控系统是国外的一个开源飞控系统，采用的是两级PID控制方式，第一级是导航级，第二级是控制级，能够支持固定翼，直升机，3轴，4轴，6轴旋翼飞行器。APM的功能十分强大，是一款广受模友推荐的飞控板。玉兔飞控板和NAZA飞控板1．玉兔飞控板

玉兔飞控板采用32位ARM处理器，以及最新的传感器，自主研发软件，设置界面简单友好，飞行稳定，安全可靠，简单连接好飞控板后默认设置下就可稳定飞行。基本板已包含高精度数字3轴陀螺和数字3轴加速度计，结构紧凑，体积小，不用附加任何板就可以实现稳定和平衡功能，还可以外接扩超声波、气压计、3轴地磁传感器、GPS等实现定高、定点、自动起降等更多的功能。2．NAZA飞控板NAZA（哪吒）飞控板是DJI（大疆）公司出产的一款多旋翼飞控，主要版本有Naza-M、Naza-MLite、Naza-MV2和Naza-H。对于不想使用类似于APM一样复杂操作的用户来说，NAZA的飞控更合适。同样，由于其有正规厂商，所以售后的一些服务比其他开源的飞控板要更好，而且可以保证更高的安全性。WooKong－M飞控板和YS-X6飞控板1．WooKong－M飞控板WooKong-M多旋翼飞控是DJI（大疆）公司出产的一款成熟的面向商用及工业用多旋翼平台的飞控系统。它支持市面上最常见的第三方电调，无需做任何线路的修改。WooKong-M集成了高精度的感应器元件，运用了先进的温度补偿算法和工业化的精准校准算法，使系统发挥出稳定、高效、可靠的性能。10．YS-X6飞控板YS-X6是零度公司一款成熟的面向商用及工业用多旋翼平台的飞控系统，功能强大，支持功能众多。采用ARM+FPGA经典架构，集成了高精度传感器元件，飞控设置简单快捷，配备智能化的地面站系统，只需将地面站软件安装在个人的智能手机、平板或电脑上，利用WIFI通讯连接飞控即可以作为控制飞行器的终端移动设备，具有极大的便携性，使户外航拍变得轻松便利。重量212g（含WIFI模块）

。DIY四旋翼无人机传感器

传感器是感知飞行姿态、识别物体、距离和温度等的仪器。传感器的作用主要是协同配合四旋翼无人机飞控工作，工作程序大致是飞控接收到来自遥控器的信号后，将信息与传感器感知的飞行姿态等数据进行比对判断，然后控制电调的输出，进而调整螺旋桨的转速，控制四旋翼无人机飞行姿态和稳定。飞控要精准完成控制任务离不开传感器和检测反馈信息。自动驾驶仪传感器检测四旋翼无人机电机陀螺仪

传统陀螺仪利用一个高速旋转的物体所指的方向在不受外力的影响下不改变的原理，来获取系统的转动角度。陀螺具有稳定性和进动性，转动时如果受到外力的作用，陀螺会在自转的同时沿另一个固定轴不停旋转。MEMS陀螺仪利用旋转物体在有径向运动时所受到的切向力（哥氏力），采用振动物体传感角速度的概念，利用振动来诱导和探测哥氏而设计的。MEMS陀螺仪没有旋转部件不需要轴承，可以用微机械加工技术大批量生产。加速度计

加速度计是一个一自由度的测量系统加速度的传感器。加速度计由检测质量、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。检测质量受支承的约束只能沿一条轴线移动，这个轴常称为输入轴或敏感轴。当仪表壳体随着运载体沿敏感轴方向作加速运动时，根据牛顿定律，具有一定惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变。MEMS加速度计采用了微机电系统技术，具有体积小、重量轻、能耗低等优点，一个MEMS加速度计只有指甲盖的几分之一大小。MEMS加速度计分为压电式、容感式、热感式三种类型。磁强计

磁强计是利用通电导线在磁场中产生的洛仑兹力来检测磁场强度大小的传感器，洛仑兹力是指运动的带电物体（如电子）在磁场中运动时所受到磁场的作用力。MEMS谐振式磁强计具有灵敏度、分辨力高，驱动和检测方法成熟，且能够满足弱磁场的检测等特点。其工作原理是在悬臂梁中通过一定频率的变电流，其频率等于悬臂梁的谐振频率，这样，当外界有磁场时，悬臂梁中的电流将受到洛仑兹力的作用使悬臂产生振动，振幅和外界磁场强度的大小成正比关系，通过检测振幅的大小就可得到磁场强度的信息。气压计

地球上大气压是随高度变化而变化的，它与海拔高度的关系是：高度增加，大气压减小。在3000M范围内，每升高12M，大气压减小1mmHg（汞柱），大约133Pa（帕）。气压计测量高度的原理是利用大气压与海拔高度的关系，将输入信号（压力）转换为电阻变化，即通过惠斯登电桥架构的压阻式压力传感器感应施加在薄隔膜上的压力。压力传感器的一个重要参数是灵敏度，高分辨率的小型压力传感器使得气压计/高度计应用得以在移动终端中实现超声波传感器

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间，就可以计算出发射点距障碍物的距离。四旋翼无人机使用超声波传感器的目的是要识别与物体的距离，以避免撞上其他物体。全球定位系统（GPS）

全球定位系统（GPS）是指以卫星为基础的无线电导航定位系统，它具有全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。由24颗沿距地球12000公里高度的轨道运行的GPS卫星组成，它们每天24小时不停地发送回精确的时间及其位置，在地球上的GPS接收器同时接收3～12颗卫星的信息，并由接收器的GPS芯片解读这些信息。用接收时间减去发送时间可得到信息在空中传输所用的时间，然后乘上传输速度（光速），就得出卫星到GPS接收器的距离了。红外传感器

红外传感器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。红外传感器可以探测具有一定温度的物体，使用时可以避免碰触动物或人体。红外传感器分光子和热敏感探测器两大类型。

（1）热探测器

（2）光子探测器电子罗盘

电子罗盘，也叫数字指南针，是利用地磁场来定北极的一种方法。虽然GPS在导航、定位、测速、定向方面有着广泛的应用，但由于其信号常被地形、地物遮挡，导致精度大大降低，甚至不能使用。为弥补这一不足，可以采用组合导航定向的方法。高精度电子罗盘产品正是为满足用户的此类需求而设计的。它可以对GPS信号进行有效补偿，保证导航定向信息100%有效，即使是在GPS信号失锁后也能正常工作，做到“丢星不丢向”。激光扫描测距雷达

激光扫描仪是利用扫描技术来测量工件的尺寸及形状等工作的一种仪器，激光扫描测量系统基于激光测距原理。采用一个稳定度及精度良好的旋转马达，通过旋转的光学部件发射形成二维的扫描面，以实现区域扫描及轮廓测量功能。激光光源为密闭式，较不易受环境的影响，且容易形成光束，常采用低功率的可见光激光，如氦氖激光、半导体激光等，而扫描仪为旋转多面棱规或双面镜，当光束射入扫描仪后，即快速转动使激光光反射成一个扫描光束。遥控系统的定义DIY四旋翼无人机的遥控系统由遥控发射机（也称为遥控器）和遥控接收机两部分组成，是人与无人机联系，并对无人机进行操纵和控制的无线遥控设备，属于无线电遥控装置一类。无线电遥控就是利用电磁波在远距离上，按照人们的意志实现对物体对象的无线操纵和控制，这种无线控制的方式就叫做无线电遥控。遥控系统的功用和参数（1）功用：地面驾驶员用遥控器发送遥控指令传送到接收机上，接收机解码后传给自动驾驶仪（飞控板），自动驾驶仪根据指令控制操纵四旋翼无人机做出各种飞行动作

（2）参数：

①频率：四旋翼无人机遥控系统常用的无线电频率是72MHz与2.4GHz，

目前采用的最多的是2.4GHz遥控器。

②调制方式：通常调制方式有脉冲编码调制（PCM）和脉冲位置调制

（PPM）两种，其中PCM是信号脉冲的编码方式，PPM是高频电路的

调制方式。

③通道：一个通道对应一个独立的动作，一般有6通道和10通道。

④美国手和日本手：美国手和日本手就是遥控器上遥控杆对应的控制通

道设置不同。美国左手操作杆是“升降+偏航’’，右手为“俯仰+侧飞’’，

而日本手则相反。目前，国内以美国手遥控器为主。⑤油门：遥控器上油门杆最低点为0%油门，最高点为100%油门。四旋翼无人机遥控系统常用频段DIY四旋翼无人机的遥控系统被用于设定四旋翼无人机的预期姿态，通常使用2.4GHz频段进行通信。2.4GHz无线电遥控器是DIY四旋翼无人机使用最普遍的遥控器。具有以下优点：

（1）使用2.4GHz无线信号，处于国际规定的免费频段，不需要向国际相关组织交纳任何费用。

（2）由于2.4GHz频段的频带宽度远宽于72MHz、40MHz、35MHz等频段（72MHz频段仅含50个频点，2.4GHz可含400个频点），因此其重频概率远低于使用其他频率遥控器。

（3）2.4GHz电磁波直线性好，所需天线较短，因此2.4GHz遥控器体积小、重量轻、使用方便。

（4）可用频点数多，加之2.4GHz无线电波绕射能力较强，在有障碍物遮挡情况下不易失控。

（5）操作手感好，有效范围远。四旋翼无人机遥控器

四旋翼无人机遥控器是用来发射操控无人机指令的设备，大多为盒式按键手持小型遥控发射机。遥控指令是通过机壳外部的控制开关和按钮，经过内部电路的调制、编码，再通过高频信号放大电路由天线将电磁波发射出去。有关四旋翼无人机遥控器的知识需要了解以下几方面的内容：

（1）跳频技术

（2）对码

（3）油门摇杆位置

（4）微调滑块DIY四旋翼无人机组装前的准备工作1．确定组装方案2．准备组装工具和设备3．组装时的注意事项：（1）要仔细阅读组装用零部件的用户手册、使用安装说明书，图纸等。（2）要摆放好组装工具及零件的位置顺序，保证组装流程简捷、顺畅。（3）要优先保证关键或重要零配件性能参数的精度和产品质量。（4）组装使用的工具和设备，其精度应满足组装精度需要。（5）在组装过程中一定要注意正确的安装方法，不可粗暴或强行安装。（6）对于要用多个螺钉或螺栓固定的组件，要保证紧固质量。（7）在组装过程中对所有的零配件都要轻拿轻放。（8）要建立组装质量日记，把组装过程用笔全程准确记录下来。DIY四旋翼无人机自制或组装机架1．自制轻型四旋翼无人机的机架

轻型四旋翼无人机的机架一般由于较大，可以DIY的成分比较多，例如，可以用废弃的硬盘盒、玻璃钢、铝片等加上手钻自行加工，主要可以分为中心板、四臂、电机固定座，以及起落架等部分。2．用KT板自制机架KT板是一种PS（聚苯乙烯）发泡板材，板体挺括、轻盈、不易变质、易于加工，并可直接在板上丝网印刷、油漆（需要检测油漆适应性）及喷绘，广泛用于广告展示、建筑装饰、文化艺术及包装等方面。KT板比较成熟的生产工艺可分为冷复合与热复合，对应的称为冷板和热板。冷板板面平整，板材整体硬度高，因而在航模制作当中，常使用冷板。

3．采购品牌机架

如果不想自制机架，到市场上购买成品机架也非常方便，既可以网购，也可以到商店现购。DIY四旋翼无人机自制机架

自制轻型四旋翼无人机的机架示意图整体电路接线要求（1）4个电调的正负极需要并联（红色连一起，黑色连一起），并接到电池的正负极上。（2）电调3根黑色的电机控制线，连接电机。（3）电调有个BEC输出，用于输出5V的电压，给飞控板供电和接收飞行控制板的控制信号。（4）遥控接收器连接在自动驾驶仪上，输出遥控信号，并同时从飞行控制板上得到5V供电。电调BEC输出电调1电调2电调3电调4电池电机4飞控板遥控接收机电机3电机2电机1电调BEC输出DIY四旋翼无人机整体组装1．安装电机和电池：安装电机时，需要注意将电机固定牢固、稳定。2．安装电调：电调与飞控连接时是有顺序的，这样飞控才能识别出电调控制的电机是哪个电机，如飞控调参软件提供电机测试功能，则应逐个电机测试是否轴位正确，转向相符。3．安装飞控①飞控与电调线路连接②飞控与遥控接收器连接4．失控返航设置

5．排除磁性物体：要认真检查天线、安装盖等是否有磁性，有磁性的部件需要移除，以避免干扰飞控的正常工作DIY四旋翼无人机无桨调试1．连接线路检查调试

（1）飞控板与电调连接线路

（2）飞控板与遥控接收机连接线路

（3）在电路通电之前，先测试工作电压2．遥控器检查调试

（1）遥控器对码①按下SET键，进入对码功能。②对码成功时遥控器绿灯常亮，接收机指示灯熄灭。

（2）检查电机工作是否正常①接通四旋翼无人机电源，等待遥控器与接收机连接。②解锁飞控。③检验电机旋转方向。④遥控器中点校准。⑤校准油门行程。⑥在调整完毕以后需要将飞控再次锁定。DIY四旋翼无人机有桨调试步骤（1）遥控器校准

（2）螺旋桨平衡调试（3）安装螺旋桨

（4）系留试飞（5）测试飞行

①接通电源、连接遥控器。②解锁飞控。解锁后，油门要保持最低。③缓慢推动油门（不要移动其他摇杆），观察起飞状态④检查方向控制调试完成后的首飞过程和步骤（1）选择场地（2）天气选择（3）首飞前的检查（4）接通电源（5）解锁飞控（6）起飞（7）飞行控制（8）降落（9）收拾整理，总结后离开现场DIY四旋翼无人机试飞测试

（1）油门测试（2）偏航测试（3）俯仰测试（4）侧飞测试。（5）试飞时长要求与电机测温：试飞时间长短需要根据

动力配置和载重而定，约达到飞行总时长50%后即可降

落。降落地面后马上使用非接触式测温计对每个电机进

行测温并记录，要求每个电机温度偏差应在10%以内。（6）震动指数监测：试飞中要对机体震动情况严加监测。正式飞行前的检查工作（1）通电前机械部分检查工作①检查螺旋桨是否完好，表面是否有污渍和裂纹。②检查电机卡环是否牢固，转动电机是否有卡涩现象，电机轴有无弯曲。③检查机架是否牢固，螺丝有无松动。④检查云台舵机转动是否顺畅，有无干涉，云台、相机安装是否牢固。⑤检查魔术贴是否牢固，电池是否固定。⑥检查重心位置是否正确。（2）通电前电子部分检查工作①检查各插头链接是否紧密，插头与电线焊接部分是否有松动。②检查各电线外皮是否完好，有无刮蹭脱皮现象。③检查电子设备是否安装牢固、完整。④检查电池有无破损，胀气，漏液现象。测量电压是否足够。⑤检查遥控器模式是否正确。电量是否充足，开关是否完好。（3）通电后的检查工作①检查电调指示音是否正确。②检查舵机工作是否正常，有无高频抖动。③检查各电子设备有无不正常发热现象。④检查各指示灯是否正常。DIY四旋翼无人机基本操作练习1．起飞与降落练习

（1）起飞练习

（2）降落练习2．升降练习

（1）上升练习

（2）下降练习3．俯仰练习（前行与后退）

（1）俯冲练习

（2）上仰练习4．偏航练习

（1）左偏航练习

（2）右偏航练习5．侧飞练习

（1）左侧飞练习（2）右侧飞练习DIY四旋翼无人机日常飞行练习1．悬停练习2．直线飞行练习3．曲线飞行练习4．爬升练习5．下降练习航模模拟器

航模模拟器是一款模拟飞行软件，安装在电脑中，将遥控器与电脑连接起来就可以进行模拟飞行操作练习。软件里有各种各样的遥控飞机可供选择，选好后拿起遥控器就能遥控它在电脑里飞行，既体验飞行的乐趣，又能掌握各种飞行技巧。现在比较流行的模拟器有：1．RealFlight2．FMS3．ReflexXTR4．Phoenix（凤凰）5．AeroFly民用飞机的适航管理

在国际商品市场上，民用飞机和药品被并列为质量要求最高的两种商品。在民用航空领域中“适航性”是表示飞机能达到政府规定的安全性标准而处于安全飞行状态的一个术语。适航指令是民航局用来纠正航空器不安全因素的法规性文件；适航标准是为保证实现民用航空器的适航性而制定的最低安全标准；适航管理就是航空器适航性控制，即以保障民用航空器的安全性为目标的技术管理，是政府适航部门在制定了最低安全标准的基础上，对民用航空器的设计、制造、使用和维修等环节进行科学统一的审查、鉴定、监督和管理。

按照民用飞机适航标准的要求：民用飞机在设计、生产过程中对质量的要求都要有严格的标准，有质量保障体系，都要遵循着产品设计－试验机制造－飞行试验－适航取证的研发路线。即便是多旋翼无人机，也应该遵守同样的法则。除了起飞全重小于1.5千克的微微型多旋翼无人机（Ⅰ类）以外，每一架飞机，无论大小，伴随其整个产品生命周期的必定是一本本质量文件，这些文件完完整整的记录了飞机设计生产中所有的事情，无论是对的还是错的，并终身可追溯。一旦出现事故，可保证有据可查。

多旋翼无人机属民航监管范围，应遵循适航管理，