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四旋翼飞行器也称为四旋翼直升机,是一种有4个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器。四旋翼飞行器是一种小型的轻旋翼飞行器,其布局形式新颖,结构紧凑。
四旋翼飞行器也称为四旋翼直升机,是一种有4个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器。四旋翼飞行器是一种小型的轻旋翼飞行器,其布局形式新颖,结构紧凑。
四旋翼飞行器主要是通过改变4个电机的转速来调节螺旋桨转速,由旋翼升力的变化实现对飞行器的控制。四旋翼飞行器由于能够垂直起降,自由悬停,且机身轻便易操控,可适应于各种速度及各种飞行剖面航路的飞行状况,这些优势决定了它是一种军民两用的高科技设备。从当前国内外的诸多领域可以了解到,四旋翼无人飞行器能够在军用和民用领域完成各种复杂,危险的任务,实践价值较高。
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四旋翼飞行器结构和原理
结构形式
旋翼对称分布在机体的前后,左右四个方向,四个旋翼处于同一高度平面,四个旋翼的结构和半径相同,四个电机对称的安装在飞行器的支架端,支架中间安放飞行控制计算机和外部设备。
四旋翼飞行器一般是由四个可以独立控制转速的外转子直流无刷电机驱动的螺旋桨提供全部动力的飞行运动装置,四个固定迎角的螺旋桨分别安装在两个十字相交的刚性碳素杆的两端。对于绝大多数四旋翼飞行器来讲,飞行器的结构是关于两根碳素杆的交点对称的,并且两个相邻的螺旋桨旋转方向相反;正是由于这种独特结构,使四旋翼飞行器抵消了飞机的陀螺效应。
工作原理
通过调节四个电机转速来改变旋翼转速,实现升力的变化,进而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼是一种欠驱动系统,是一种六自由度的垂直升降机,四个输入力,六个状态输出。
垂直飞行控制:控制飞机的爬升,下降和悬停。图中蓝色弧线箭头方向表示螺旋桨旋转的方向,以下同。当四旋翼处于水平位置时,在垂直方向上,惯性坐标系同机体坐标系重合。同时增加或减小四个旋翼的螺旋桨转速,四个旋翼产生的升力使得机体上升或下降,从而实现爬升和下降。悬停时,保持四个旋翼的螺旋桨转速相等,并且保证产生的合推力与重力相平衡,使四旋翼在某一高度处于相对静止状态,各姿态角为零。垂直飞行控制的关键是要稳定四个旋翼的螺旋桨转速使其变化一致。
横滚控制:如图所示,通过增加左边旋翼螺旋桨转速,使拉力增大,相应减小右边旋翼螺旋桨转速,使拉力减小,同时保持其它两个旋翼螺旋桨转速不变。这样由于存在拉力差,机身会产生侧向倾斜,从而使旋翼拉力产生水平分量,使机体向右运动,当2,4转速相等时,可控制四旋翼飞行器作侧向平飞运动。
俯仰控制:在保持左右两个旋翼螺旋桨转速不变的情况下,减少前面旋翼螺旋桨的转速,并相应增加前面旋翼螺旋桨的转速,使得前后两个旋翼存在拉力差,从而引起机身的前后倾斜,使旋翼拉力产生与横滚控制中水平方向正交的水平分量,使机体向前运动。类似的,当1,3转速相同时可控制四旋翼飞行器作纵向平飞运动。
偏航控制:四旋翼飞行器为了克服反扭矩影响,四个旋翼螺旋桨中的两个逆时针旋转,两个顺时针旋转,对角线上两个螺旋桨上的转动方向相同。反扭矩大小与旋翼螺旋桨转速有关,四个旋翼螺旋桨转速不完全相同时,不平衡的反扭矩会引起机体的转动。因此可以设计四旋翼飞行器的偏航控制,即同时提升一对同方向旋转的旋翼螺旋桨转速并且降低另一对相反方向旋转的旋翼螺旋桨转速,并保证转速增加的旋翼螺旋桨转动方向与四旋翼飞行器机身的转动方向相反。
四旋翼飞行器和六旋翼飞行器哪个好
四旋翼是多轴的最基本结构,暂不考虑Y型3轴
6轴相对于4轴只是多了冗余,并无实质上的改进。由于冗余的存在,稳定性和抗风等性能均要优于同等配置的4轴。
至于具体选什么,要看你需求,假设是航拍,挂小质量的设备4轴就行,挂微单这种的大部分采用6轴及以上
如果是个人或团体科研,运动型穿越机,那么4轴就更合适。
四旋翼飞行器的操作
起飞操作步骤:
1.打开遥控器的电源开关,遥控器的指示灯此时为闪亮,必须将油门先推至最大控制行程,再归置最底位,指示灯变为常亮。遥控器进入正常用遥控状态。
2.将电池安装到飞碟的电池架上。接通飞碟上的电源。
3.将飞碟平稳放在平整的地面上,让接收板上的红色指示灯从快闪状态变为慢闪状态,飞碟进入遥控状态。
重要提示:因飞碟通电后接收板上的陀螺仪需要和水平面校正,必须确保放置的地面是水平面。飞碟才能进入正常的遥控状态,并且遥控和飞行器的开关顺序一定要严格按照步骤来,否则容易导致飞碟失控。
2 飞行前附加说明:
1.白色螺旋桨为飞碟前面,黑色螺旋桨为飞碟后面。
2.飞碟通电后,检查螺旋桨旋转方向。左前方/右后方螺旋桨顺时针方向旋转,右前方/左后方螺旋桨逆时针方向旋转。
3.飞行中若出现飞碟偏向一边,可以通过遥控器微调来调整。
3 飞行控制:
1.当左右操纵杆向左、右动作时,飞碟同步向左、右飞行。
2.当油门操纵杠向上、下动作时,飞碟同步向上、下飞行。
3.当转向操纵杠向左、右动作时,飞碟头部同步向左、右飞行。
4.当前后操纵杆向上、下动作时,飞碟同步向前、后飞行。
我尝试DIY制作这个四旋翼飞控的过程,感触颇多,整理了思绪之后,把重要的点一一记下来,和各位一起讨论分享。
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