1.四旋翼飞行器的内部设计
1.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,且四个旋翼的结构和半径都相同,四个电机对称的安装在飞行器的支架端,支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。
2.工作原理
四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速,实现升力的变化,从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机,但只有四个输入力,同时却有六个状态输出,所以它又是一种欠驱动系统。
(1)垂直运动:同时增加四个电机的输出功率,旋翼转速增加使得总的拉力增大,当总拉力足以克服整机的重量时,四旋翼飞行器便离地垂直上升;反之,同时减小四个电机的输出功率,四旋翼飞行器则垂直下降,直至平衡落地,实现了沿 z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时,在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时,飞行器便保持悬停状态。
(2)俯仰运动:在图(b)中,电机 1的转速上升,电机 3 的转速下降(改变量大小应相等),电机 2、电机 4 的转速保持不变。由于旋翼1 的升力上升,旋翼 3 的升力下降,产生的不平衡力矩使机身绕 y 轴旋转,同理,当电机 1 的转速下降,电机 3的转速上升,机身便绕y轴向另一个方向旋转,实现飞行器的俯仰运动。
(3)滚转运动:与图 b 的原理相同,在图 c 中,改变电机 2和电机 4的转速,保持电机1和电机 3的转速不变,则可使机身绕 x 轴旋转(正向和反向),实现飞行器的滚转运动。
(4)偏航运动: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。反扭矩的大小与旋翼转速有关,当四个电机转速相同时,四个旋翼产生的反扭矩相互平衡,四旋翼飞行器不发生转动;当四个电机转速不完全相同时,不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图 d中,当电机 1和电机 3 的转速上升,电机 2 和电机 4 的转速下降时,旋翼 1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩,机身便在富余反扭矩的作用下绕 z轴转动,实现飞行器的偏航运动,转向与电机 1、电机3的转向相反。
(5)前后运动:要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动,必须在水平面内对飞行器施加一定的力。在图 e中,增加电机 3转速,使拉力增大,相应减小电机 1转速,使拉力减小,同时保持其它两个电机转速不变,反扭矩仍然要保持平衡。按图 b的理论,飞行器首先发生一定程度的倾斜,从而使旋翼拉力产生水平分量,因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。(在图 b 图 c中,飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿 x、y轴的水平运动。)
(6)倾向运动:在图 f 中,由于结构对称,所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。(俊鹰无人机)
2.四旋翼飞行器
一:螺旋桨,矢量控制
二:陀螺仪,修正姿态,旋转的物体,比静止物体稳定。(当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定的方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。1、转子的转动惯量愈大,稳定性愈好; 2、转子角速度愈大,稳定性愈好。)
三:通道越多,姿态变化越多,每个通道分零点状态,给信号状态。科技含量高的飞行器,重点是微调系统,实现精准控制。有点像电脑上的声音,可调节。
四:路由,带宽数据载荷大,可以实现高清晰传输,路由像一个信号塔,收发幸好。飞行器将画面,通过路由(连接的电脑转化信息)传回Iphone 4,Iphone 4控制信息,转到电脑改成飞机能识别的遥控信息。
3.四旋翼飞行器
一:螺旋桨,矢量控制二:陀螺仪,修正姿态,旋转的物体,比静止物体稳定。
(当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定的方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。1、转子的转动惯量愈大,稳定性愈好; 2、转子角速度愈大,稳定性愈好。)
三:通道越多,姿态变化越多,每个通道分零点状态,给信号状态。科技含量高的飞行器,重点是微调系统,实现精准控制。
有点像电脑上的声音,可调节。四:路由,带宽数据载荷大,可以实现高清晰传输,路由像一个信号塔,收发幸好。
飞行器将画面,通过路由(连接的电脑转化信息)传回Iphone 4,Iphone 4控制信息,转到电脑改成飞机能识别的遥控信息。
4.四旋翼飞行器前景怎么样
无人机行业最近很火,据前瞻产业研究院《2016-2021年中国无人机行业市场需求预测及投资战略规划分析报告》显示,无人机类型众多,按照应用领域的划分,可以分为军用、民用和消费级三大类。无人机自诞生起数十年间一直应用于军用领域,在军事侦察、地质测绘、气象减灾、电力巡查等方面扮演重要角色。军用无人机对于灵敏度、飞行高度速度、智能化等要求严苛,是技术水平最高的无人机。因此。军用无人机是衡量一个国家无人机生产水平的标准。相比于美国和以色列,国内无人机在空气动力、发动机、航行控制等方面还是存在一定差距。
前瞻产业研究院数据统计,当前,我国无人机市场规模在30亿元左右,军用和出口合计贡献行业90%收入来源,即军用无人机和民用无人机的市场规模为9:1,军用27亿元,民用3亿元;随着国内对航空工业投入增速,预计未来10年国内无人机投入增速可达16%以上。
显而易见,军用无人机市场潜力巨大,而国内的军用无人机主要由各大军工集团研制,主要包括中航工业集团、航天科工集团、航天科技(000901)集团等。目前上市公司从事的军用无人机业务的并不多,包括整机业务和相关部件提供等。但随着投入资金增多,市场规模不断扩大,上市公司今后也可在军用无人机领域共分一杯羹。
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