固定翼无人机飞行原理

固定翼无人机飞行原理
2023年06月01日 15:01 手机潮流儿

下面是无人机使用者随时可能遇到的情况

一位航拍手被委托使用无人机进行大型晚会现场拍摄,需要保证一定的拍摄时间,需要重复升空完成拍摄任务,由于是夜间拍摄,需要挂载更多、更重的专业设备。此时无法采用平日里使用的航拍四旋翼无人机。

一位电力部门负责人,需要为巡线项目采购无人机,要求该无人机具备一定的巡航速度,较远的飞行距离,能够搭载专业设备,简单操作。该选择四旋翼还是其它机型呢?

一位普通使用者想给自己的侄子买一个小无人机玩具,小盆友年纪很小,操作能力有限,主要在家庭中使用,买哪种产品更安全呢?

无论你是无人机爱好者,职业应用者(航拍),创业者,行业使用者(农业,工业),行业投资人,都需要了解无人机的知识。不同的无人机机型,飞行效率不同,姿态控制原理不同,数学模型不同,气动特性不同,操作方法不同,适用的任务也不同。

今天MR.城堡为大家带来的是固定翼类无人机内容。

1.机身结构

固定翼类无人机是最早出现的无人机机型。常用的接收机通道名称依然沿用了固定翼遥控飞机中使用的叫法:AIL-副翼;ELE-升降舵;THR-油门;RUD-方向舵;GRY-起落架等。这些名称在多旋翼或者其它类型无人机中并不使用,但依然沿用这类称呼,足见固定翼在无人机机型中的重要位置。

2.动力与姿态控制

固定翼无人机的动力原理非常简单:动量守恒P=mv。一般可通过机身前部或者后部的螺旋桨推送空气提供反向动力,同时在高空中借助气流飞行与姿态调整。借助副翼,升降舵,方向舵提供无人机飞行需要的横滚,俯仰,姿态力矩——其实从名称就可以一目了然地明确控制方法了。

上图只展示了固定翼无人机一组副翼的舵机安装示意。一般小型固定翼无人机会搭载一个或若干无刷电机,连接定距螺旋桨提供飞行动力;若干舵机分别控制副翼,升降舵,方向舵以提供姿态力矩。

3.起飞方式

传统小中型固定翼无人机由于机身尺寸和载重能力限制,一般不具备搭载过大的动力系统的能力,因此需要借助外力起飞。

上图左为RQ-11B无人机,右为洛克希德马丁公司的沙漠鹰无人机。手抛起飞一直是小型固定翼飞机的重要起飞方式。大家经常看到航模爱好者具备结实的右臂,粗壮的腰围,大抵是手抛无人机的需要(也有可能啤酒喝太多),与清瘦技术宅的多旋翼飞手形成鲜明对比(玩笑,玩笑来的)。

但随着无人机尺寸的增大,挂载设备后重量提升,还采用手抛飞行对飞手来讲也太“不人道”了,如此一来就有了另外一种常见的固定翼无人机起飞方法:弹射起飞

上面两幅图都为美国海军陆战队在伊拉克,阿富汗地区经常使用的“扫描鹰”无人机。弹射起飞方式有利于将更大型的无人机部署到更多地点如山地,航母等。

传统小中型固定翼无人机的起飞方式只有以上两种。但最近几年,固定翼无人机通过机身结构设计创新具备了新的垂直起降能力。

从上到下分别是成飞的VMA,中航的VD200,谷歌的projectwing。这类固定翼无人机通过垂直机身,定距桨提供上升动力,达到起飞高度后,借助机身下部的副翼,襟翼引导气流流向,变换无人机飞行方式,最终采用固定翼的飞行模式,如下

除此之外还有一类使得固定翼无人机获得垂直起降能力的设计方式

财经自媒体联盟更多自媒体作者

新浪首页 语音播报 相关新闻 返回顶部