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玩转多旋翼无人机,无人机是怎么飞起来的呢?

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玩转多旋翼无人机,无人机是怎么飞起来的呢?
要想玩转多旋翼无人机,不但要了解多旋翼无人机是由哪些部件构成的
无人机是怎么飞起来的呢?下面我们以四旋翼无人机为例

要想玩转多旋翼无人机,不但要了解多旋翼无人机是由哪些部件构成的,还要了解与无人机飞行相关的知识,主要包括无人机飞行原理,也就是无人机是怎么飞起来的,是如何实现各种飞行动作的,以及无人机的操作原理,也就是了解如何用遥控器来操作无人机飞行,并且要掌握一些简单的操作方法。

无人机是怎么飞起来的呢?

下面我们以四旋翼无人机为例,来学习多旋翼无人机的飞行原理。其实很简单,任何东西想要飞起来,都得先克服自身的重力。鸟儿挥动翅膀,火箭向下喷出高压气体,都是在克服自身重力,以便让自己能飞离地面。多旋翼无人机也是一样。一架四旋翼无人机有四个旋翼,当四个旋翼高速旋转的时候,会使上方气流通过螺旋桨后加速向下,好比风扇一样,这时所产生的向上的力如果大于无人机自身的重力,无人机就会起飞(如图1)。当向上的力和重力相等的时候,无人机就能悬停在空中。也就是说,当四个电机全部加速时,无人机上升(如图2);当四个电机全部减速时,无人机下降。

我们经过前面的学习,已经知道无人机起飞的這一过程具体是怎么样实现的。

现在,我们一起来巩固一下!首先,由无人机操控员(以下简称飞手)给遥控器和无人机接通电源;接着,飞手通过遥控器给无人机发送起飞的信号,也就是推动油门杆;无人机上的接收机接收到这一指令后,会传送给飞控来处理;飞控紧接着控制四个电调使四个电机开始转动,然后电机会带动螺旋桨快速旋转,当螺旋桨产生的升力大于无人机的重力时,无人机就起飞了。

我们知道,除了上升和下降之外,无人机还可以向前向后飞,向左向右飞,还可以旋转。那么,这些动作是怎么做出来的呢?

我们以向前飞行为例,讲解一下这个动作是如何完成的。

就像人在平地上走路一样,如果你想要向前走,把动作分解开来,应该是身体先向前倾,然后迈出左脚或右脚。无人机也是一样,要想向前飞行,需要先使无人机向前倾斜,用前倾的力量带动无人机向前飞行。对于四旋翼无人机来说,就需要让后面的两个电机加速,前面的两个电机减速。如图3所示,1、2号电机减速,3、4号电机加速。通过螺旋桨加速减速的变化,无人机就有了向前倾斜的姿态,保持这个姿态不变,无人机就会向前飞行了,是不是很简单?那么,你可以说出无人机向后飞行是如何实现的吗?

无人机向左飞行又是如何实现的呢?

与向前飞相似,当无人机要向左飞行时,也需要先做出向左倾斜的姿态,这时候就需要无人机右侧的电机加速,左侧的电机减速,产生姿态的变化,从而使无人机向左侧飞行。如图4所示,1、4号电机加速,2、3号电机减速。那么无人机如何向右侧飞行呢?请各位同学自己思考一下吧。

无人机旋转又是如何实现的呢?

这种航向上的改变实际上和反扭力相关。反扭力是什么呢?无人机上顺时针旋转的螺旋桨是会反过来给机身一个力的,这个力会使机身反方向旋转。所以对于一架四旋翼无人机来说,四个旋翼需要有两个顺时针旋转,两个逆时针旋转,这样就可以恰好互相抵消掉反扭力。那么,当我们想让无人机旋转的时候,就可以合理地利用这个反扭力了。如果顺时针旋转的螺旋桨加速,逆时针旋转的螺旋桨减速,这时候顺时针旋转的螺旋桨所带来的反扭力就会大于逆时针旋转的螺旋桨的反扭力,从而使飞机向逆时针方向旋转。反过来,无人机就会向顺时针方向旋转。

如图5所示,当我们向无人机发出向右转的指令后,逆时针旋转的1号和3号电机会加速旋转,顺时针旋转的2号和4号电机会减速旋转,从而使无人机向右转。那么无人机是如何向左转的呢?快来思考一下吧!

小知识:无人机发出的“嘀嘀”声,可不是喇叭发出来的,而是电机发出来的。事实上,无人机是不装喇叭的。怎么样,神奇吧!

小问答:我们了解了四旋翼无人机的各种飞行动作是如何实现的,那么同学们能分析出六旋翼无人机(如图6)的各种飞行动作是如何实现的吗?

接下来,我们以四旋翼无人机(红色为机头)和美国手为例,把无人机的飞行和遥控器的操控结合起来,从根本上了解飞手的操控和无人机的响应应该是什么样的,做到清楚明白地去飞行。

当我们拿到无人机做好了飞行前的准备后,就可以起飞了。对绝大部分无人机来说,都要先进行解锁操作,以防误碰发生危险。解锁操作应该根据设定好的方法来操作,比如内八或外八解锁(如图7)。解锁之后,我们应该轻推油门杆,即将左手的摇杆向上推,这时候无人机的四个电机会加速旋转。当升力大于重力之后,无人机就会脱离地面。这时候要注意,应该让无人机持续上升,直至上升到安全高度,而不应离地面过近,因为近地面的乱流会使无人机发生晃动,容易发生危险。

无人机起飞之后,我们就可以进行其他的操作了。当我们将右手的摇杆向前推时,后面的两个电机会加速,前面的两个电机会减速,于是我们会看到无人机向前产生倾斜,此时若保持推杆不动,无人机就会向前飞行。同理,当我们将右手的摇杆向后拉,无人机将会向后飞行。由此可知,右手摇杆的推拉对应着升降舵,我们通常将向前推叫作推杆,向后拉叫作拉杆(如图9)。

当我们将右手的摇杆向左压时,无人机右侧的电机会加速,左侧的电机会减速,无人机会向左侧倾斜,当我们保持压杆不动,无人机就会向左侧飞行。同理,当我们将右手的摇杆向右压,无人机将会向右飞行。由此可知,右边摇杆的左右压杆对应着副翼舵,我们通常称呼它们为左副翼和右副翼(如图10)。

当我们将左手的摇杆向左压的时候,无人机顺时针旋转的电机加速,逆时针旋转的电机减速,不平衡的反扭力会使无人机逆时针旋转。同理,当我们将左手的摇杆向右压时,无人机将会顺时针旋转。由此可知,左边摇杆的左右压杆对应着方向舵(如图11)。

好了,无人机基础理论的学习到这里就要告一段落了。学好了理论知识,飞行才能得心应手。学习了这些知识之后,同学们是不是对无人机更加感兴趣了呢?下一期,我们将要介绍与无人机飞行有关的内容了!

小知识:无人机的飞行操控看起来很简单,但是想要飞好无人机,拍摄出漂亮的画面,是需要持之以恒地练习的。用无人机进行航拍最重要的是要做到飞平飞稳,而不是满天乱飞哦!

小问答:一架四旋翼无人机装有四个螺旋桨,我们知道其中有两个是顺时针转的,另外两个是逆时针转的,那么同学们知道这四个螺旋桨应该按照什么顺序来安装吗?

(编辑 白 鸟)

玩转多旋翼无人机,无人机是怎么飞起来的呢?认证作者,无人机行业知名站长,知乎无人机专栏创作者。
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