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『搜狐新闻』科普丨无人机怎么飞起来的，了解一下


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近年来 ， 由于科学技术的不断发展 ， 无人机也逐步在消费领域普及开 ， 昔日高端科技产品也“飞入寻常百姓家” 。 无人机的普及一方面在物流、植保、消防、测绘、航拍等多个领域都极大地方便了人们的生产生活 ， 另一方面也给人们提供了了解世界的新方式、新角度 。
无人机系统由两部分组成： 无人机本身和控制系统 。
视频讲解先了解下↓
简单而言 ， 就是四个方向的力相互作用 。
0 1
垂直运动
无人机利用旋翼实现前进和停止 。 力的相对性意味着旋翼推动空气时 ， 空气也会反向推动旋翼 。 这是无人机能够上上下下的基本原理 。 进而 ， 旋翼旋转地越快 ， 升力就越大 ， 反之亦然 。
现在的无人机能够做三件事情：悬停、爬升和降低 。 当悬停时 ， 无人机四个旋翼产生的推力等于向下的重力 。 这非常容易理解 。 那么如何实现爬升？增加四个旋翼的推力从而产生一个大于重力的向上的力 。 在该动作完成之后 ， 无人机的推力可以相对减少 ， 但为了使其继续向上飞行 ， 那么仍必须保证向上的力要大于向下的力 。 使无人机降低的要求则相反：需要减少旋翼的推力速度 ， 此时合力向下 。
0 2
旋转
如何使一个正在朝北飞的无人机掉头向南飞？此时旋翼的运动原理又是什么？
如下图所示 ， 红色的旋翼呈逆时针旋转 ， 绿色的旋翼呈顺时针旋转 。 当这两组旋翼向相反方向旋转时 ， 无人机的总动力为零 。 角动力值与线性动力值很像 ， 可以用角速度乘惯性矩计算得出 。 可以说 ， 角动力取决于旋翼旋转的速度 。
假设红色旋翼有一个值为正的角动量 ， 而绿色旋翼有一个值为负的角动量 ， 每个旋翼的值分为+2、+2、-2、-2 ， 那么此时所有的力加起来为零 。 无人机即能实现悬停 。
而要使无人机向右转 ， 则需要降低旋翼1的角速度 。 但是 ， 虽然来自旋翼1的推力缺失能使无人机改变运动方向 ， 但与此同时向上的力不等于向下的重力 ， 所以无人机会下降 。 那么 ， 如何使无人机在改变方向时保持高度不变？
降低旋翼1和3旋转速度的同时 ， 增加旋翼2和4的旋转速度 。 此时旋翼的角动力仍然不为零 ， 所以无人机能够旋转 。 而总力仍然等于重力 ， 则无人机能够保持在同一高度 。 由于向同一方向旋转的旋翼角为对角 ， 所以无人机仍然可以保持平衡 。
『搜狐新闻』科普丨无人机怎么飞起来的，了解一下
本文插图
0 3
向前飞行和侧向飞行
无人机向前和向后的运动原理有什么区别？
其实没有 ， 因为无人机是对称的 。 这同样适用于侧向运动 。 一架四轮无人机就像一辆每一面都可作为正面的车 ， 所以了如何向前也就解释了如何向后或向两侧移动的问题 。
那么具体该如何操作？
增加旋翼3和4的旋转速率 ， 降低旋翼1和2的速率 。 此时 ， 总推力与重量相等 ， 因此无人机能够保持高度不变 。 此外 ， 由于一个位于后方的旋翼是逆时针旋转 ， 而另一个为顺时针旋转 ， 所以增加的旋转力仍然会为零 ， 前方的旋翼情况相同 。 所以整体上无人机的方向不会改变 。 然而 ， 无人机后部旋翼所增加的力会使其向前倾斜 ， 因此应该稍微增加所有旋翼的推力从而产生一个净推力 ， 其中的一个分力可以用来平衡重量和向前运动的力 。
『搜狐新闻』科普丨无人机怎么飞起来的，了解一下
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了解完无人机本身怎么飞起来的 ， 我们再来回顾一下无人机的原理 ，官方定义是所有利用无线电遥控设备和程序控制装置的不载人飞机都可以叫做无人机 。 简而言之 ， 无人机有三个主要特征：有大脑、可作业、可回收 。


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