无人机模拟飞行与控制技术 课件 项目四 固定翼无人机模拟飞行训练

项目三

固定翼无人机模拟飞行训练项目简介固定翼无人机具备载重能力大、续航时间长、飞行速度快、抗风能力强等旋翼无人机不具备的优势。尽管固定翼无人机与旋翼无人机的飞行原理不同,但固定翼无人机的四个主要通道和各通道在遥控器上的操纵方式又基本一致,因此,可以快速地学习并掌握固定翼无人机模拟飞行训练。本项目旨在对固定翼无人机的基本操作进行模拟训练,包括：固定翼无人机模拟起降训练、固定翼无人机模拟转弯与直线飞行、固定翼无人机模拟五边航线飞行。目

录任务一固定翼无人机模拟起降训练任务二固定翼无人机模拟转弯与直线飞行训练任务三固定翼无人机模拟五边航线飞行任务一固定翼无人机模拟起降训练任务信息学习目标：1、熟悉的固定翼无人机起飞与降落的过程2、掌握固定翼起飞与降落的要求与要点3、完成固定翼无人机起飞与降落的模拟飞行训练训练任务描述固定翼无人机的起飞与降落训练任务描述如下：（1）选择固定翼无人机模型（E-FliteApprentice15e或E-FliteApprenticeS15e），选择训练场地并设置场地布局（3）设置必需的信息显示界面（4）地面滑跑练习，控制飞机沿地面直线滑行，且保证飞机始终不离地（5）起飞与爬升，轻推油门使飞机缓慢加速，达到起飞速度后，操控飞机进入爬升状态，操控无人机到达一定安全高度（6）俯冲与降落，降落前控制无人机尽量对准机场跑道中心线，减小油门以降低飞机速度和高度，接地瞬间将油门收到最低位，并利用方向舵调整飞机沿跑道中心线减速滑行直至停止训练要求固定翼无人机起降模拟训练要求如下：（1）控制无人机滑跑时，沿跑道中心线滑行，左右偏差不超过半个翼展；（2）起飞时，果断迅速，不得冲出跑道；（3）爬升时，能控制无人机的爬升角在25°~30°。不出现大幅度飘高，上下浮动在半个机身。控制机身滚转坡度，左右15°以内；（4）降落时，机身保持稳定，滚转坡度左右15°以内；（5）接地时，要迅速果断，后轮先接地，前轮再接地，避免三点接地。接地后，飞机无跳跃现象且沿跑道中心线地面滑行，左右偏差不超出半个翼展。训练要点固定翼无人机起降模拟训练要点如下：（1）熟练遥控器的操作杆，推杆要缓慢；（2）滑跑时，正确使用方向舵及时控制飞机方向；（3）起飞时应果断、迅速，油门动作要稳定、柔和、不带杆，不得大动作操控油门；（4）降落时要尽量将无人机对准跑道中心线。注意培养想象练习，即在脑海中模拟打舵时机。可先在“训练模式”下的“定点着陆”中进行专项练习；无论是起飞还是降落，都需要油门、方向舵、升降舵和副翼舵四个通道间的相互配合，只有反复练习，形成意识，才能做到得心应手。选择E-FliteApprentice15e或E-FliteApprenticeS15e作为训练使用的模型，并选择“2D-Airfield”作为训练场地训练步骤打开“查看信息”菜单，点击屏幕显示子菜单，勾选菜单下的“遥控器”、“飞行参数表”、“飞行姿态”、“风向标”、“天空网格”5个选项。其中飞行姿态和飞行参数表便于我们随时观察飞机的运动状态和飞行参数，风向标和天空网格为判断风向和飞行高度提供依据。轻推油门杆，操控无人机进入跑道，通过油门控制无人机滑跑速度，保证无人机在地面滑跑且飞机不离开地面，通过方向舵控制飞机前进方向，保证无人机不偏离跑道中心线（地面黄色线）轻推油门使飞机在跑道上缓慢加速，并通过方向舵控制无人机再加速过程中始终沿着直线滑跑。当飞机速度达到起飞速度后，轻拉升降舵，控制无人机进入爬升。爬升过程中，操纵升降舵保持爬升角，同时操控副翼舵，保证飞机沿直线爬升。当飞机达到飞行安全高度后，轻推升降舵，控制飞机姿态回到水平，完成飞机的起飞准备降落时，先引导无人机进入逆风航线，尽量让无人机对准机场跑道中心线。降落时，先减小油门降低飞机速度，飞机高度随之降低，控制副翼舵保持飞机方向。继续收油门，但要保持比怠速稍大的油门准备复飞。当飞机接地瞬间，油门收到最低，同时轻拉升降舵，让飞机后轮接地，控制方向舵调整飞机沿跑道中心线滑跑至完全停止。任务清单任务名称固定翼无人机的起降模拟飞行训练任务要求掌握遥控器握持与操控的姿势并练习指法,熟悉固定翼无人机的飞行操控方法,能够正确完成地面滑跑、爬升起飞、俯冲降落的模拟训练。任务准备(1)准备好计算机

（2）连接好SM600模拟遥控器和计算机。任务内容固定翼无人机的起降模拟飞行训练任务步骤（1）选择固定翼无人机E-FliteApprentice15e或E-FliteApprenticeS15e模型（2）设置训练场地为Airfield场地，并设置屏幕显示信息，以方便操控（3）地面滑跑模拟训练（4）爬升起飞模拟训练（5）俯冲降落模拟训练任务评价学生自评教师点评任务二

固定翼无人机模拟转弯与直线飞行训练任务信息学习目标：1、熟悉的固定翼无人机起飞与降落的过程2、掌握固定翼起飞与降落的要求与要点3、完成固定翼无人机起飞与降落的模拟飞行训练固定翼无人机的转弯与直线飞行训练任务描述如下：（1）选择固定翼无人机模型（E-FliteApprentice15e或E-FliteApprenticeS15e）（2）选择训练场地并设置场地布局（3）设置必需的信息显示界面（4）控制飞机起飞与爬升，轻推油门使飞机缓慢加速，达到起飞速度后，操控飞机进入爬升状态，操控无人机到达一定安全高度（5）轻压副翼，控制无人机进入转弯飞行，快完成转弯时，反方向压副翼并迅速回中，控制无人机机翼恢复水平并保持平飞（6）定高直线飞行。控制无人机的油门杆量，同时控制无人机机翼水平，保持无人机在一定的高度下沿直线飞行训练任务描述训练要求固定翼无人机转弯与直线飞行模拟训练要求如下：1）空中转弯（1）正确控制无人机起飞并达到安全高度；（2）转弯时，根据转弯方向正确的控制副翼舵，并保持转弯坡度在30°以内，不出现错舵现象；（3）转弯时，及时发现飞机姿态，正确的使用升降舵保证飞行高度，不出现错舵，并保证高度偏差不超过半个翼展；（4）转弯完成时，能及时将飞机机翼恢复至水平，并保证飞机直线飞行。2）定高直线飞行（1）正确的使用副翼，维持飞机直线飞行，且在飞行过程中不使用方向舵；（2）正确的控制油门，保证飞机既有平飞速度，又不至于速度过快，便于判断、纠正飞机的航线；（3）正确的使用油门和升降舵进行配合，保证飞机的飞行高度，偏差不超过半个翼展。训练要点固定翼无人机转弯与直线飞行模拟训练要点如下：1）空中转弯（1）空中转弯时的动作分别为：压坡度、回中、转弯和改出（2）压坡度和回中：即将开始转弯时，向转弯方向轻压副翼，使飞机滚转，产生坡度。坡度产生后，副翼舵要迅速回中，切忌压住副翼不放（3）转弯和改出：坡度产生后，飞机进入转弯状态。此时，飞机速度会稍有下降，为防止飞机掉高，应稍拉升降舵防止飞机掉高。在转弯结束时，升降舵迅速回中，并反方向轻压副翼并及时回中，控制飞机机翼水平，完成空中转弯飞行（4）在转弯飞行时，要注意利用回中状态作为操纵的参考。同时，要理解坡度大小的产生是由副翼舵杆量控制，而不是压副翼时间的长短。因此，切忌压住副翼舵不放。（5）空中转弯飞行的操纵，需要油门、方向舵、升降舵和副翼舵四个通道间的相互配合，只有反复练习，形成意识，才能做到得心应手。2）定高直线飞行（1）在控制飞机直线飞行时，重点是飞机机翼是否水平。因此，要及时发现飞机姿态问题，并采取点碰副翼的动作进行调整。点碰副翼：即轻轻点碰一下副翼舵后立即回中，此时机翼产生轻微的倾斜，坡度很小，从而在不会对飞机的高度产生影响的前提下完成对飞行航线的调整；（2）控制高度时，要注意油门舵量，增大油门飞机会爬升，减小油门飞机会下降。因此，正确的控制油门舵量是飞机定高水平飞行中的重点。新手训练时，油门位置可放置在1/4处或中立稍上位置，此时只需要点碰副翼就可以完成航线的修正而不会掉高；（3）定高直线飞行时，要同时观察飞机高度和飞机姿态。根据观察的结果来决定何时采用点碰动作进行修正，要养成预判的意识和正确的点碰习惯，无错舵。选择E-FliteApprentice15e或E-FliteApprenticeS15e作为训练使用的模型，并更换飞行场地为“2D-Airfield”作为训练场地，设置好需要的屏幕显示信息轻推油门，操控无人机进入跑道。继续给油，无人机达到起飞速度后，轻拉升降舵，控制无人机起飞，到达安全高度后，迅速控制无人机改平进入转弯训练轻推右副翼（向右转弯为例），使飞机产生坡度后，迅速降副翼回中，保持飞机坡度，让飞机向右转弯。转弯过程中，轻拉升降舵，控制飞机高度训练步骤无人机即将转弯完毕时，迅速将升降舵回中，同时反方向（向左）轻压副翼，并迅速回中，控制飞机机翼恢复水平，完成转弯飞行定高平飞时，飞机的油门不宜过大，否则飞机容易爬高。也不宜过小，油门过小，飞机失去动力会逐渐掉高。因此，在平飞时，宜控制油门在中立稍上方位置，同时注意控制升降舵，保证飞机的高度。且要时刻观察飞机的姿态，通过观察结果来决定适当的实际采用“点碰副翼”的动作保持飞机机翼水平，控制无人机平飞，任务清单任务名称固定翼无人机模拟转弯和直线飞行训练任务要求掌握遥控器握持与操控的姿势,并练习指法。熟悉固定翼无人机的飞行操控,能够正确进行地面滑跑、爬升起飞、转弯飞行、定高平飞的模拟训练。任务准备(1)准备好计算机和网络(2)安装好PhoenixRC6模拟器软件并连接好模拟遥控器任务内容固定翼无人机模拟转弯和直线飞行训练任务步骤（1）选择固定翼无人机E-FliteApprentice15e或E-FliteApprenticeS15e模型（2）设置训练场地为Airfield场地，并设置屏幕显示信息，以方便操控（3）爬升起飞模拟训练（4）转弯飞行模拟训练（5）定高平飞模拟训练任务评价学生自评教师点评任务三

固定翼无人机模拟五边航线飞行训练任务信息学习目标：1、巩固固定翼无人机的滑跑、起飞、爬升、转弯、直线飞行、下降和着陆等内容2、掌握固定翼无人机五边航线飞行的要求与要点3、完成固定翼无人机模拟五边航线飞行训练。五边航线是机场交通模式中的基础模式之一，是保持机场上空交通秩序的重要途径。五边航线飞行是在保持与机场目视接触的情况下，飞行员驾驶飞机遵循一定标准的起飞和降落路径，完成从起飞、简单航线飞行、返场着陆等一套整体训练流程。五边航线由于五边航线飞行训练几乎包含了所有的基本飞行操作，如滑跑、起飞、爬升、转弯、侧风/顺风/逆风航线、下降、着陆等，这些基本飞行动作的质量很大程度的影响基础航线的精准度，因此固定翼无人机的飞行训练也引入了五边航线飞行科目，甚至成为了固定翼无人机资质认证的必考科目之一。该矩形航线的4个边划分为飞机起降的5个阶段，具体分为：1）一边，也称为离场边。从飞机逆风滑跑、离地起飞、爬升至一定高度到开始一次转弯之前的飞行阶段，即起飞阶段。2）二边，也称侧风边。飞机经过一次转弯后开始侧风平飞。3）三边，也称顺风边或下风边。飞机经过第二次转弯后进入顺风飞行阶段，飞行航线与机场跑道平行，即定高直线飞行。4）四边，也称基线边。飞机完成第三次转弯后进入侧风下降，为降落做准备，需要找到降落基准线或参照物。5）五边，也称进近边。飞机完成四次转弯后，进入逆风航线，机头对准跑道，进入降落阶段，即降落着陆。整个航线为闭合矩形，共有四次转弯，在静风下，每次转弯航向偏转90°。在飞行时，五边的动作并非固定不变，而是要根据飞机在飞行时的实际情况进行调整，有的飞机在二边时需要二次爬升，有的飞机三边时就要下降高度。固定翼无人机模拟五边航线飞行训练任务描述如下：（1）起飞阶段。逆风滑跑，在达到起飞速度后，柔和拉杆使飞机离地并稳定的小角度爬升，达到正常航线高度后降飞机改平。（2）转弯飞行。整个航线要进行四次转弯飞行，每次转弯飞行时要注意时机。第一次转弯飞行在飞机起飞阶段，爬升结束，飞机改平后进行；第二次转弯在二边飞行时，当飞机与驾驶员的连线和起飞航线呈45°角时进行；第三次转弯在三边飞行时，当飞机与驾驶员的连线和飞机降落航线呈45°角时进行；第四次转弯在四边飞行时，当飞机接近降落航线时进行第四次转弯。训练任务描述（3）侧风飞行（二边和四边）。一次转弯完成后，进入二边航线，此时为第一次侧风飞行；次转弯后，飞机进行四边飞行，即进入第二次侧风飞行。在二边航线时，要减小油门，改为平飞。在四边飞行时，要调整飞机姿态，降低高度，为降落做准备。侧风飞行时，要保持航向、高度不变，适当调整油门大小，保持速度的相对稳定。（4）顺风飞行（三边飞行）。二次转弯后进入顺风飞行，此刻要注意控制速度，保证飞机的航向、高度、速度不变。（5）降落着陆。第四次转弯后，机头正对跑道，继续控制飞机下降，直至飞机完成降落。固定翼无人机模拟五边航线飞行训练要求如下：（1）飞机滑跑时要沿着跑道中心线滑行，离地时要迅速果断，不得冲出起飞场；（2）爬升阶段不得出现大幅度飘高，机身滚转坡度在15°以内，爬升航迹要直，升降率稳定；（3）转弯飞行时，无人机滚转坡度在30°以内，高度偏差不超过半个翼展；（4）直线飞行时，不出现方向舵的控制，无人机机翼保持水平，高度偏差不超过半个翼展；（5）侧风飞行时，飞机的航迹保证直线，航向、高度、速度应该保持相对的稳定；（6）降落时不出现大幅度的飘高，机身保持稳定；接地时后轮先接地，前轮再接地；接地后，飞机无明显跳跃现象且沿跑道中心线地面滑行偏差不大；（7）打舵的思路清晰，舵量柔和且适当，能及时的修正偏差。训练要求固定翼无人机模拟五边航线飞行训练要点如下：（1）侧风飞行时，飞机会受到侧风的影响使实际航迹发生偏转。因此，在二边和四边飞行时，要注意修正侧风带来的影响，即在一转弯时转弯角度要小于90°，三转弯时转弯角度要大于90°。具体偏移的量要根据风力和不同飞机受侧风影响的大小具体调整。（2）由侧风转为顺风飞行时，飞机的速度会有所增加，此时要注意升降舵和油门的调整，以控制飞机的高度不变。在三边顺风飞行时，因距离较长，很容易发生偏移，要能提前预判并及时修正。此外，因顺风飞行时，地速较大，要注意三次转弯时的时机，防止飞的过远；（3）下降飞行时，要通过油门和俯冲角度的调整来保证飞机的速度。速度过慢会导致飞机的滑翔比较小，导致无法飞抵跑道，且过低的速度，在四次转弯或需要减小下降率时很容易失速。速度过快，则会导致着陆时无法将速度减小到着陆速度，导致着陆失败；训练要点（4）注意四次转弯的时机。过早或过晚都会使转弯后的飞机偏离跑道，即使经过修正也很难精准的降落在跑道中间。需要不断的练习以加强经验的积累；（5）着陆是整个五边航线飞行的难点。在即将着陆并下降视线高度时，要逐渐拉杆减小飞机的下降率，同时降低油门以减小速度，注意油门及拉杆的配合；（6）五边航线中的四个转弯动作是否到位直接关系下一边的飞行，要勤加练习，积累经验。同时，要锻炼自己把握飞机姿态的能力；（7）通过航向数据的显示，修正飞机的航迹，锻炼自己第三视角观察目标的能力。同时，要注意总结不同风速和不同飞机下飞行的经验。选择E-FliteApprentice15e或E-FliteApprenticeS15e作为训练使用的模型，并选择“2D-Airfield”作为训练场地轻推油门，操控无人机进入跑道。继续给油，无人机在逆风场达到起飞速度后，轻拉升降舵，以小角度控制无人机爬升；逐渐增大爬升角度，到达安全高度后，迅速控制无人机改平轻推右副翼（向右转弯为例），使飞机产生坡度后，迅速降副翼回中，保持飞机坡度，让飞机向右完成一次转弯。转弯过程中，轻拉升降舵，控制飞机高度无人机即将转弯完毕时，迅速将升降舵回中，同时反方向（向左）轻压副翼，并迅速回中，控制飞机机翼恢复水平，同时立即收小油门，改为平飞。此时飞机在侧风飞行，要注意观察飞机，调整飞机的姿态，保证飞机航向、高度、速度相对稳定训练步骤当飞机位置与驾驶员连线和起飞航线呈45°时，进行二次转弯操作，轻打右副翼，使飞机产生坡度后，迅速回中，保持飞机坡度，让飞机完成二次转弯二次转弯完毕时，反方向（向左）轻压副翼，并迅速回中，控制飞机机翼恢复水平，同时立即收小油门，改为平飞。此时要注意观察飞机的状态，通过升降舵和油门的调整，控制飞机的飞行