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航空知识ppt

这是航空知识ppt,包括了简介,四旋翼飞行器,电调都会标上多少A,如20a电调就是电子调速器等内容,欢迎点击下载。

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简介 简介 简介 简介 简介 多旋翼与直升机的相同与不同之处 1)均靠旋翼产生升力 2)直升机靠自动倾斜器控制桨叶周期变距调整姿态,旋翼转速恒定。 多旋翼靠不同方位的旋翼转速变化调整不同方位的升力改变姿态。 3)多旋翼靠成对电机反转实现平衡扭矩。 4)无人直升机的控制对象主要是舵机,多旋翼控制对象主要是电机、电调。 四旋翼飞行器 四旋翼飞行器的概念: 四旋翼飞行器就是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋桨呈十字形交叉结构,相对的四旋翼具有相同的旋转方向,分两组,两组的旋转方向不同。飞行器也通过控制这两组螺旋桨的转速与转向产生不同的升力实现上下前后左右的六个方向飞行的航模模型。 四旋翼飞行器的组成: 电机 电调 螺旋桨 飞控板 锂电池 遥控器(六通控制) 一个四轴机架 基本线路连接 四旋翼飞行器的结构形式: 四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源,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,旋翼 1和旋翼 3逆时针旋转,旋翼 2和旋翼 4顺时针旋转,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。四旋翼飞行器的结构形式如图所示: 四旋翼飞行器的飞行原理: 四旋翼飞行器是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由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化,这样会导致其动力部稳定,所以需要一种能够长期保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机,因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力,同时却有六个状态输出,所以它又是一种欠驱动系统。 与传统的直升机相比,四旋翼飞行器有下列优势:各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋翼的旋转方向相反,因此当电机 1和电机 3逆时针旋转的同时,电机 2和电机 4顺时针旋转,可以平衡旋翼对机身的反扭矩。 四旋翼飞行器在空间共有 6个自由度(分别沿 3个坐标轴作平移和旋转动作),这 6 个自由度的控制都可以通过调节不同电机的转速来实现。基本运动状态分别是: 垂直运动 俯仰运动 滚转运动 偏航运动 前后运动和侧向运动 垂直运动: 在图(a)中,因有两对电机转向相反,可以平衡其对机身的反扭矩,当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。保证 四个旋翼转速同步增加或 减小是垂直运动的关键。 俯仰运动: 在图(b)中,电机 1的转速上升,电机 3 转速下降,电机 2、电机 4 的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变,旋翼1与旋翼 3转速改变量的大小应相等。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(方向如图所示), 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。也就是说 通过这实现了四轴飞行器的翻 转。 滚转运动: 滚转运动与俯仰运动一样,同样是为了实现四轴飞行器的翻转。只不过俯仰运动改变的是电机1 、3的转速,保持电机2、4的转速不变,使得四轴飞行器绕y轴进行旋转。而滚转运动则是改变电机2、4的转速,保持电机1、3转速不变,使四轴飞行器绕x轴进行旋转。原理如图(c)示: 偏航运动: 四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。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。原理如图 (d)示: 前后运动与侧向运动: 要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动,必须在水平电机转速不变,反扭矩仍然要保持平衡。按图 b的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,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; 同理,根据四轴飞行器前后运动的工作原理,将飞行器x、y轴上的电机的工作状态进行互换便可以实现飞行器侧向运动,原理图如图(f)所示。 电机: 电机也就是马达,可以说电机是四旋翼飞行器的基础配件之一。电机分为有刷和无刷两种,在四轴飞行器中无刷是主流, 不管什么牌子的电机,具体都要对应4位这类数字如2212电机什么的,其中前面2位是电机转子的直径,后面2位是电机转子的高度。简单来说,前面2位越大,电机越肥,后面2位越大,电机越高。 另外,每个无刷电机都会标准多少 kv值,这个kv是外加1v电压对应的每分 钟空转转速,例如:1000kv电机,外加 1v电压,电机空转时每分钟转100加2v电 压,电机空转就2000转了。 电调: 电调都会标上多少A,如20a电调就是电子调速器。电调的作用就是将飞控板的控制信号,转变为电流的大小,以控制电机的转速,因为电机的电流是很大的,通常每个电机同时正常工作时,如果没有电调的存在,飞控板根本无法承受这样大的电流(另外也没驱动无刷电机的功能)。同时电调在四轴当中还充当了电压变化器的作用,将电压变为5v为飞控板和遥控器供电,40a这个数字就是电调能够提供的电流。大电流的电调可以兼容用在小电 流的地方。小电流电调不能超标使用。 螺旋桨: 螺旋桨一般有两叶和三叶两种类型 同电机类似,桨的型号也有10X8这些数字,前面代表桨的直径,后面2位是桨的角度(桨距)。 另外,四轴飞行为了抵消螺旋桨的自旋,相隔的 桨旋转方向是不一样的,所以需要正反桨。正反桨的风都向下吹。适合顺时针旋转的叫正浆、适合逆时针旋转的是反浆。正反桨需要精确配平。 飞控板: 飞控板就是飞行器的大脑,如果没有飞控板,四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致型等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左右、上下的胡乱翻滚,根本无法飞行,飞控板的作用就是通过飞控板上的陀螺仪,对四轴飞行状态进行快速调整,如发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢,升力变小,自然就不再向左倾斜。 遥控器: 通道数:遥控器控制的动作路数,比如遥控器只能控制四轴上下飞,那么就是1个通道。但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有:上下、左右、前后、旋转所以最低得4通道遥控器。 美国手/日本手:大多数遥控器都会有美国手(左手控制油门) 和日本手(右手控制油门)之分。 电池: 考虑到四旋翼飞行器质轻高飞的特点,所以在选用电池时往往选择锂电池,因为同样电池容量锂电最轻,起飞效率最高。 另外,电池的多少mah表示电池容量,如1000mah电池,如果以1000ma放电,可持续放电1小时。如果以500mh放电,可以持续放电2小时;电池后面的2s,3s,4s代表锂电池的节数(锂电池1节标准电压为3.7v);电池后面多少c代表电池放电能力,这是普通锂电池和动力锂电池最重要区别,动力锂电池需要很大电流放电,这个放电能力就是C来表示的。如1000mah电池 标准为5c,那么用5x1000mah,得出电池可以以5000mh的电流强度放电。这很重要,如果用低c的电池,大电流放电,电池会迅速损坏,甚至自燃。 四轴机架: 四轴飞行器的机架,必须要符合飞行器的结构基础,能够保持对称稳定性。 另外需要注意的是四根轴架的尺寸长度,保证4个螺旋桨不打架就可以了,但要考虑到螺旋桨之间因为旋转产生的乱流互相影响,建议还是不要太近,否则影响效率。 这也是为什么四轴用2叶螺旋桨比用3叶螺旋桨多的原因之一(3叶的还有个缺点,平衡不好做)。

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