你知道为什么大多数无人机都有四个旋翼吗?斑斓航空
目前大部分无人机属于四轴无人机,这样的无人机相对方便。但是你知道为什么四轴没有机会出现吗?按照很多人的想法,翅膀越多,耗电越多。但为什么四轴无人机依然成为市场主流,要从它的结构说起。
所谓GPS定位系统,即全球定位系统,是基于全球24颗定位卫星的无线电导航定位系统,全天候向世界各地提供三维位置、三维速度等信息。它由三部分组成:一是地面控制部分,由主控站、地面天线、监控站和通信辅助系统组成;二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。第三部分是用户设备,由GPS接收机和卫星天线组成。四旋翼飞行器上安装的是用户设备部分。
陀螺仪,也叫角速度计,是通过一个旋转的陀螺仪来记录“姿态”。它的原理和小时候玩的陀螺一样。陀螺一旦转动,即使地面倾斜,陀螺也会保持垂直旋转,有“定轴”。我们可以假设这个姿势是“坐姿”。四旋翼飞行器“卧姿”时,与坐姿形成一个夹角,但陀螺仪会继续沿着“卧姿”的轴线高速旋转,这就有了“进动”。利用安装在陀螺仪上的传感器,可以知道这个夹角的大小和方向,从而确定“姿态”的变化。
在了解自己之后,四旋翼飞行器需要了解别人。一般的四旋翼飞机都会配备先进的摄像头。这个先进的相机其实和我们日常使用的相机是一样的原理,只是有一个先进的视觉处理系统,可以像人的视神经系统一样感知周围的环境。
四旋翼飞机有四个“翅膀”,对称分布在机身的前、后、左、右侧。它们在同一高度平面上,大小相同。它们由对称分布在“翅膀”支架末端的四个电机驱动。GPS、陀螺仪、加速度计、传感器、视觉传感系统、红外测距装置放在支架中间。
四旋翼飞行器四个“翅膀”的不断旋转会提供升力,转速的变化可以改变升力的大小,从而改变四旋翼飞行器的位置和姿态。另外,相邻的机翼要反方向旋转,这样才能产生平衡力矩,防止四个旋翼在空中打转。
悬停:当四个电机的输出功率增大时,带动四个翅膀的转速增大,产生向上的升力。当这个升力超过四旋翼飞行器本身的重力时,四旋翼飞行器就会起飞。所谓空中悬停,要求四翼旋转速度带来的升力与地球施加的重力相同,方向相反,即“静如处子”。
前进:悬停后,四旋翼飞行器如何前进?这个力的方向需要改变,必须有一个力让它前进。如图7所示,在悬停的基础上,提高后翼的转速增加升力,降低前翼的转速降低升力,这样四旋翼飞行器的机身就会倾斜,机翼的升力差就会产生一个向前的分量,四旋翼飞行器就可以向前飞了。
滚转:如果改变左右翼的转速,也就是改变力矩,四旋翼飞行器就可以在空中滚转。当增加左侧来降低右侧电机的转速或者减少左侧来提高右侧电机的转速时,机体会发生倾斜,所以从左到右不平衡的升力会增加扭矩,使飞机可以在空中翻滚。
