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无人机的工作原理
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发明无人机的人真是个天才,现在无人机领域大疆是王者,那么今天我将向您展示无人机的工作原理。众所周知,无人机能够悬停在空中,也可以像这样任意调整飞行姿态,甚至能够做精密圆周运动。无人机动力源来自无刷直流电机,简称BLDC螺旋桨叶片是空气动力学设计,配合电机的动力产生升力,注意哈,我们详细看看螺旋桨上方是弧形设计,当空气流过横截面就会产生升力。原理就是压缩空气上方流速大于下方流速,把空气拼命向下推,压差产生向上的力,无人机就会上升。

内部会有控制器控制电机转动速度,转速越快升力越大。当无人机起飞时,只需增加旋翼速度,4块叶片产生的集体升力,克服重力做功,升力大于无人机从地面升起。的重量就会上升,这叫爬升阶段。当达到既定高度,通过内部的控制器调节旋翼速度。当升力平衡于无人机的重量,这时候就能够滞空悬停。无人机悬停的时候,4个螺旋桨都以相同的速度旋转。注意哈,我们仔细看会发现对角螺旋桨朝一个方向旋转,而另一对朝另一个方向旋转。这是因为,如果所有螺旋桨都朝同一个方向旋转,无人机机身就会朝相反的方向旋转。

让我们看看为什么会这样。我们知道,电机的定子连接到无人机机身,转子转动是因为它接收了来自定子的扭矩。众所周知,根据牛顿第3运动定律,两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反。所以,如果转子从定子接收扭矩,定子也将承受等量的扭矩,且与转子方向相反。如果所有转子都在相同的方向。旋转无人机机身将承受反作用力矩,就像这样,然后这4个反作用力将迫使无人机机身转动,所以通过两组旋转螺旋桨的相反转动抵消扭矩,反作用力矩为零,无人机就不会旋转了。

巧妙的是,通过控制两对螺旋桨的作用力与反作用力,就能够实现无人机的偏航运动,也就是调转方向,一组对角螺旋桨与另一组螺旋桨使用不同的转速,在这种情况下,反作用扭矩还存在,实现无人机机身的旋转。接下来,我们了解无人机俯仰运动,说人话就是前进与后退。很简单,我们只需要控制前螺旋桨转动慢点,后螺旋桨转快点,就会在前后产生不同的升力。后升力较大,控制无人机俯冲同理可得,我们将左边螺旋桨转得更快,右边转得慢一些,升力就会迫使无人机向右翻滚。

这就是四旋翼无人机设计的美妙之处。在俯仰运动中,控制螺旋桨转速,让它们达到平衡扭矩为零,这样无人机就不会进一步俘获仰才不会翻车闸机。我们不妨想象一下无人机是否可以在这个倾斜角度平衡,答案肯定是不能的。螺旋桨不仅仅有垂直力,同样也有水平力,即使垂直力保持平衡,也只是控制无人机不会上升或下降水平力如果不平衡,就会引导无人机水平移动。就像这样同理可得,将无人机向一侧滚动并平衡垂直力,那么机身将向偏移。

最后,我们看看无人机做圆周运动的物理原理。众所周知,当一个物体在直线运动时,突然当受到一个垂直于它的力,物体就会改变运动轨迹。当两个力达到平衡,物体就会做圆周运动,无人机也是。同样道理,通过遥控就能轻松使得无人机做精密圆周运动。以上就是无人机的工作原理,看完不得不佩服发明它的人,真是个天才。

2025-07-27
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