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直升机型(xíng)无人机(jī)飞行原理

 

1.机身结构(gòu)

小型(xíng)RC直升机的组成部分包括(kuò):主旋翼(yì),尾桨(jiǎng),垂尾,平尾(wěi),Flybar(副翼),主旋翼结构(gòu)(自(zì)动倾斜器,Bell-Hiller结构等),起落(luò)架(jià),机身。

2.动(dòng)力与姿态(tài)控(kòng)制

直升机型无人机包括六自(zì)由度运动过(guò)程:惯(guàn)性坐标(biāo)系(xì)下三个直线方(fāng)向(xiàng),旋(xuán)转坐标系下三个姿态,俯(fǔ)仰,横滚,偏航(纵向,横向,垂向)。直升机姿(zī)态控(kòng)制力矩来自于主旋翼和尾(wěi)桨。抛开各姿(zī)态(tài)中的耦合(hé)因素,主旋(xuán)翼(yì)提供俯仰和横滚(gǔn)所需的姿态控制力矩,尾桨(jiǎng)提(tí)供偏航力(lì)矩(jǔ)。直升机(jī)型(xíng)无人机如果将挥舞角(jiǎo)看做内部状态则degree=5:平(píng)面线性位移(x,y,z),平面线性速度(u,v,w),姿态(tài)角(phi,theta,psi),角速度(p,q,r),挥(huī)舞(wǔ)角(jiǎo)(a,b)

主旋(xuán)翼提供拉力(lì)是很明显(xiǎn)的,但是如何将拉(lā)力投影(yǐng)到纵向和(hé)横(héng)向上并产生姿态控制力(lì)矩呢?直升机是通(tōng)过主旋翼(yì)挥舞实现的。直升机主旋翼(yì)桨尖平面(Tip Path Plane)不是固(gù)定(dìng)在一个二维平面中的,而是上下挥(huī)舞,以(yǐ)此平(píng)衡(héng)直升(shēng)机(jī)主旋翼左右(yòu)不(bú)平(píng)衡受力。挥舞产生横纵挥舞角,主旋翼拉力就是通过(guò)横纵挥舞角投影在其它(tā)方向(xiàng)上(shàng),并通(tōng)过桨毂产生力矩控制直升机(jī)姿态。

主旋(xuán)翼通(tōng)过自动倾斜器调节周期变距实现挥舞运动(dòng)。上图(tú)为自(zì)动倾斜器(十字盘)以及(jí)常见的Bell-Hiller系统。通过(guò)这样的结构(gòu)将伺(sì)服电机的转动变化(huà)为倾(qīng)斜(xié)器角度变化(huà),再控制桨距角发生变(biàn)化,最终(zhōng)将主旋翼的(de)升力投影在运动(dòng)方向上驱(qū)动直(zhí)升机实现三个方向上的直(zhí)线运(yùn)动。

小型RC直(zhí)升机的转速恒定(dìng),这是通过恒速器实现的。常用的如Futaba GY701,本身也是陀螺仪,恒速很好用,和接(jiē)收机链(liàn)接,直接(jiē)屏幕(mù)设定(dìng)即可:

3.直升机型无人机分(fèn)类

大型:机身(shēn)长度:2-4m,主旋翼直(zhí)径(jìng):2.5-4m,变距桨数目:2-3,最大(dà)起飞负载(zǎi):20-100kg,机(jī)身净重:15-60kg,续航时间:1-6小时,动力:柴(chái)油或(huò)汽油

中型:机身长度:1.2-2m,主旋翼直径(jìng):1.3m-1.7m,变(biàn)距桨数目:2,最大起飞负载:5-20kg,机身净重:3.5-5kg,续航时间:15-40min,动力:硝基燃料或汽油

小型:机(jī)身长度:1m以(yǐ)下,主(zhǔ)旋翼直(zhí)径:1m以(yǐ)下,变距桨数目:2,最大起飞负载(zǎi):0.5kg以下,机(jī)身(shēn)净重:1kg以下,续航(háng)时间:10min左(zuǒ)右,动力(lì):电池

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