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四旋翼航拍无人机是怎么飞行的你知道么?

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(原标题:四旋翼航拍无人机是怎么飞行的你知道么?)

相比于在地面上拍摄取景视野狭窄,无人机航拍视野广阔,更容易出大片,近年来愈发成为一种流行的摄影摄像方式。如今,无论是拍毕业照、拍电影,还是晚会直播,都可见航拍无人机的身影。

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2019年7月4日,在西藏山南市桑日县境内,江苏、西藏电力工程技术人员联合利用无人机首次对“电力天路”藏中电力联网工程500千伏朗许线进行无人机自主精细化智能巡检。(汤德宏/人民图片)

(声明:凡带有“人民图片”字样图片,系版权图片,受法律保护,使用(含转载)需付费,欢迎致电购买:010-65363965或021-63519288。)

航拍无人机一般都是四旋翼无人机,操纵起来非常容易,熟练的操纵者可以使其往任意方向飞行,从而更好地满足拍摄需要。不过,你是否考虑过,四旋翼航拍无人机是怎么飞行的呢?

四旋翼航拍无人机有四个螺旋桨,每个螺旋桨由一个电机带动。当电机驱动螺旋桨向下吹风时,由于作用力与反作用力的原理,空气就会对桨产生向上的升力。而且螺旋桨转速越快,升力就越大,当升力大于无人机的重力时,无人机就上升;反之螺旋桨转速减慢,升力就减小,当升力小于无人机的重力时,无人机就下降。

想要实现稳定飞行,这四个螺旋桨可不能一模一样。

试想一下,如果使用四个同样的螺旋桨,并使它们往同样的方向旋转(譬如顺时针),那么螺旋桨都给无人机逆时针的转速,这样就势必导致无人机在空中旋转而不能稳定飞行。

所以为了抵消这种机体的自旋,需要一对桨顺时针旋转,而另一对桨逆时针旋转。事实上,无人机所用的螺旋桨有正桨和反桨之分,一对正桨由顺时针旋转的电机驱动,一对反桨则由逆时针旋转的电机驱动,每对桨都轴对称放置。这样不仅能够使每个桨都产生向上的力,而且能够使正桨和反桨给机体带来的转速相互抵消,从而保证了无人机飞行的稳定性。

那想要航拍,无人机还得能够做到俯仰(前进后退)、滚转(左移右移)、偏航(顺旋逆旋)才可以。这又该如何做到呢?

如果想让飞行器向前移动,增加旋翼3和4的转速,降低旋翼1和2的转速,这样机体后部升力大、前部升力小,就会使机体倾斜,后部比前部高,而升力是始终垂直于机体的,从而升力就有了一个指向前方的分力,无人机就能够往前飞了。如果想让飞行器向后移动,增加旋翼1和2的转速,降低旋翼3和4的转速,就可以做到了。

四旋翼无人机具有很好的对称性,左右移动跟前后移动原理一模一样。

如果想让无人机顺时针旋转,增大2和4的逆时针转速,减小1和3的顺时针转速,显然桨2和4给无人机的顺时针转速大,无人机就会顺时针旋转,而且此时总升力仍然能够等于重力,无人机也不会左右前后倾斜。逆时针旋转也是同样的道理了。

总结起来,无人机是通过调节不同电机的转速,间接调节螺旋桨的转速,进而能够通过不同的组合来实现无人机的俯仰、偏航、以及滚转的飞行动作。

本文由空军指挥学院教授徐邦年进行科学性把关。

(责编:王绍绍、张希)
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