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【  】——一級標題

  [  ]——二級標題

• ——三級標題

• ——四級標題

• ——五級標題

1. ——五級標題

1. ——六級標題

  【 一、無人機的基本結構】

     [ 1、固定翼飛機主要組成部分  ——小型固定翼無人機的主要部件]

•             機體  無人機的主要組成部分

•                機身

•                機翼

•                尾翼

•             起落裝置

•             動力裝置

      [2、機翼平面形狀]

•          機翼的俯視投影形狀

•          機翼的展弦比

•          機翼的梢根比

•             翼梢弦長與機翼根處弦長比

•          機翼的后掠角

•          上反角

•          機翼扭轉

•          機翼的安裝角

   【二、大氣】

     [ 1、大氣的成分和分層]

•          對流層

•             大多數天氣現象，如云、風暴和溫度變化都發生在大氣的這一層中。

•                氣溫的變化大約是每上升1000m氣溫下降6.5℃。

•                這一層的特點會給無人機的飛行帶來很大的影響

1.                   例如空氣的水平方向對流，會使無人機的飛行方向和距離發生變化

2.                   空氣的上下對流會使無人機發生顛簸，給無人機操作帶來困難

•          平流層

•             幾乎不存在水蒸氣，所以沒有云、雨、霧、雪等天氣現象。

•             只有水平方向的風，沒有空氣的上下對流。

•          中間層

•             有水平方向的風，且風速相當大。

•          電高層

•             含有大量的離子，空氣具有很強的導電性；

•             從100km起，氣溫開始增加，可增加到很高的溫度，如在200km處，氣溫可達400℃

•             空氣稀薄，傳熱慢

•          散逸層

•             常含有一些氣體向星際空間散逸

     [2、大氣的壓強]

•          大氣的壓強（氣壓）

•             指物體單位面積上所承受的空氣的垂直作用力

•             靜止大氣中每一處的氣壓都與該處大氣柱的質量相平衡

•                因此，從數量上來說，在靜止的空氣中，所謂大氣壓力也就是物體的單位面積上所承受的大氣柱的質量

•             在低空，大氣壓強比較大，隨著高度增加，分子數目減少，溫度也降低，大氣的壓強也逐漸減少

•          一個大氣壓

•             在海平面溫度15℃時，標準大氣壓強每平方厘米1.034千克

•             相當于760毫米汞柱（1毫米汞柱=.33.322帕，1個大氣壓約為1013.2帕）向下壓強

•          特性

•             氣體流動時，在流動的方向所有的空氣分子會有較大的沖擊作用，壓強也就加大。

•                這種由于氣流流動而形成的壓強成為壓強。

•             靜壓強

•                作用在平行于氣流方向的物體表面上的壓強

•             伯努利定律

•                氣體流動時，速度愈大而同時靜壓強愈小

•                速度愈小動壓強愈小而靜壓強愈大

•                氣體不動時，靜壓強便最大。

•          對無人機的影響

•             在特定地點和時間的實際氣壓由于高度、空氣的溫度和密度不同而不同

•             會影響航空器的性能，特別是起飛、爬升和著陸。

•          氣壓一般是用水銀氣壓表來測量，用毫米汞柱來表示

•             無人機上大多使用膜盒氣壓表作為氣壓測量工具

      [3、空氣密度]

•          質量

•             物體內所含有的物質和數量

•                質量是不隨地區、氣候不同而起變化

•          重量

•             物體收到地球的吸引而由我們感受到或者量度到的力量

•             同樣的物體，質量沒有改變，但在地球各處不同的地方重量可能不同。

•          空氣密度

•             是單位體積空氣的質量

•                在不同地區氣壓不同時，空氣密度也不同

•             空氣密度

•                單位體積空氣的質量

•                在海平面溫度15度，壓強760毫米汞柱下，空氣的密度為1.226千克/m3

•             高度、溫度的變化，空氣密度也會變化，在變化量較大時，將對無人機性能產生相應的影響。

      [4、空氣的黏性]

•          黏性摩擦力

•          空氣也是有黏性的

•             空氣的黏度為0.000178帕·秒（當溫度為15℃時）

•             雖然空氣黏度很小，但對于無人機來說關系很大

•          邊界層

•             空氣的黏性作用只是明顯地表現在物體表面薄薄的一層空氣內

•             層流邊界層

•                氣流在流過物體時，物體前端表面形成的邊界層比較薄

      [5、國際標準大氣和非標準大氣]

•          國際標準大氣ISA

•             人為地規定大氣溫度、密度、氣壓等隨高度變化的關系，得出統一的數據，作為計算和實驗飛機的統一標準，以便比較。

   【三、空氣動力】

      [1、氣流特性]

•          空氣動力

•             物體在空氣中運動，或者空氣在物體表面流過，空氣都會對物體產生作用力

•                這種作用力被稱為空氣動力

•         氣流、相對氣流和流線譜

•             只要空氣與物體之間有相對運動，也就是只要空氣對于物體存在相對流動，就會產生空氣動力。

•             流線

1.                空氣微團流動的路線

•             流線譜

1.                由許多流線組成的流動圖形

•             流管

1.                流線組成的管子

•             流線譜特性

1.                物體的形狀不同，空氣流過物體的流線譜就不同

2.                即使物體的形狀相同，只要空氣流向物體的相對關系位置不同，流線譜不同

3.                凡是空氣流向物體受到阻擋時，流管就要擴張變粗，凡是空氣流過物體外凸地方時，流管就要收縮變細

4.                空氣流過物體時，在物體的后部都要形成一定的渦流區

•          連續性定理

•             流體的連續性定理

1.                當物體連續不斷而穩定流過一個粗細不等的管子時，由于管中任何一部分的流體都不能中斷或擠壓出來，因此在同一時間內，流進任意切面的流體質量和從另一切面流出的物體質量應該相等

2.                連續性定理的數學表達式—— 連續性方程

•             空氣穩定在一個管中流動時

1.                在管道粗的地方必然流的慢

2.                在管道細的地方必然流的快

•          伯努利定律

•             在穩定的氣流中，在同一流管的各切面上，空氣的靜壓和動壓之和保持不變

1.                這個不變的數值，就是全壓

2.                由此可見，動壓大，則靜壓小；動壓小，則靜壓大

3.                即流速大，壓力小；流速小，壓力大

•       牛頓的三大定律

•          牛頓第一定律（慣性定律）

•             定義

1.                在不受任何外力或所受外力之和為零的狀態下，物體總是保持勻速直線運動狀態或靜止狀態

•             理解

1.                任何物體都保持靜止或勻速直線運動的狀態，直到受到其他物體的作用迫使它改變這種狀態為止

2.                物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢，因此物體的運動狀態是有它的運動速度決定的

                  沒有外力，它的運動狀態是不會改變的，物體的這種性質稱為慣性

•          牛頓第二定律

•             物體受到合外力的作用會產生加速度，加速度的方向和外力的方向相同，加速度的大小正比于合外力的大小，與物體的慣性質量成反比

•             最常見的形式：F=ma

•          牛頓第三定律

•             兩個物體之間的作用力和反作用力在同一直線上，大小相等方向相反

•       升力及升力系數曲線

•          升力的產生

•          升力公式

•             L=?pV2SCL

1.                L——升力，牛

2.                p——空氣密度，在海平面及標準大氣條件下可用1.226㎏/m3

3.                V——無人機與氣流相對速度，m/s

4.                S——機翼面積，㎡

5.                CL——機翼升力系數

•          升力系數曲線

•          迎角

•             迎角是相對氣流速度（v）與翼弦所成的角度

•          氣動中心（焦點）

•             在任意迎角下，翼型繞某一特定點的俯仰力矩保持不變，該點稱為氣動中心

•             也可以說，氣動中心是機翼上俯仰力矩系數保持為常量的點

•             升力和阻力都作用在氣動中心上，是氣動增量的作用點

•          壓力中心

•             是翼型上下表面作用在氣動中心上，是氣動力增量的作用點

•             可以認為是機翼的受力點

•             壓力中心的位置要注意三個問題

1.                壓力中心的位置和速度無關

2.                壓力中心的位置和翼型無關

3.                壓力中心的位置通常和迎角有關（對稱型例外）

•          雷諾數

•             在考慮層流邊界是否會變成湍流時，這些有關的因素都要估計在內，所以我們將因素都乘起來，然后根據乘積來決定邊界層到底會不會變

•             Re=u/pVb

•       阻力

•          摩擦阻力

•             空氣的物理特性之一是黏性，當空氣流過飛機表面時，由于黏性，空氣與無人機表面發生摩擦，產生一個阻止無人機前進的力，這個力就是摩擦阻力

•             是在“附面層”（或叫邊界層）內產生的

1.                附面層就是指空氣流過無人機時，貼近無人機表面、氣流速度由層外主流速度逐漸降低為零那一層空氣流動層

•          壓差阻力

•          誘導阻力

•             由于產生升力而誘導出來的附加阻力稱為誘導阻力

1.                可以說誘導阻力是為產生升力而付出的一種“代價”

•          干擾阻力

•             就是無人機各部分之間因氣流相互干擾而產生的一種額外的阻力

•          阻力公式

•             D=CD?pV2S

1.                D——阻力，牛

2.                p——空氣密度，㎏/m3

3.                V——飛行速度，m/s

4.                S——機翼面積

5.                CD為阻力系數

1.                   阻力系數是沒有單位的系數，其數值通過實驗測定獲得的

2.                   分別代表迎角、機翼形狀和無人機表面質量等因素對阻力的綜合影響，阻力系數主要由迎角的大小來確定

•          升阻比

•             升阻比大，說明在確定同一升力的情況下，阻力比較小

•             升阻比越大，無人機的空氣動力性能越好，對飛行越有利

   【四、無人機的安全性和操作性】

     [ 1、無人機的重心和三軸]

•          無人機的平動和轉動

•             平動

•                物體（剛體）在運動中，物體內部任何一條給定的直線方向始終保持不變，這種運動則稱為平動

•                注意

1.                   不一定是水平運動

2.                   也不能誤認為平動必須是直線運動

•             轉動

•                物體進行轉動時，它的整體不發生位移，物體上各點繞固定軸旋轉一周后又回到原來位置，各點運動的方向和速度（線速度）一般都不同

•             復合運動

•          無人機的重心

•          無人機的坐標軸

•             機體縱軸

•                通過無人機重心，位于無人機對稱面內

•                滾轉   無人機繞機體縱軸轉動  

•             機體立軸

•                通過無人機重心，位于無人機對稱面內，并與縱軸垂直

•                偏轉   繞機體立軸轉動

•             機體橫軸

•                通過無人機重心，并與縱軸和立軸垂直

•                俯仰轉動  繞機體橫軸轉動

•             無人機繞各軸的力矩

•                滾軸力矩、偏轉力矩和俯仰力矩

•             無人機繞各軸的轉動角速度分別稱為滾轉角速度、偏轉角速度、俯仰角速度

      [2、無人機的平衡]

•          是指作用在無人機各力之和為零各力對重心所構成的各力矩之和也為零

•          作用力平衡

•          力矩平衡

•          無人機的俯仰平衡

•             機翼力矩——機翼升力對無人機重心所構成的俯仰力矩，翼力矩的大小最終只取決于無人機重心位置的前后和迎角大小

•             水平尾翼力矩

•             拉力（或推力）力矩

•          無人機的橫側平衡

•             作用于無人機的各滾轉力矩之和為零，無人機取得橫側平衡后，不繞縱軸滾轉，坡度不變或沒有坡度

      [3、無人機的安定性]

•          縱向安定性

•             如果一架無人機對機體橫州具有俯仰安定性，或稱縱向安定性，那么由于顛簸、陣風而產生的力并導致俯仰運動在上述擾動消失后，無人機都一定能夠回到原來的俯仰平衡狀態

•             俯仰安定力矩

•             俯仰阻轉力矩

•                俯仰阻轉力矩主要由水平尾翼產生

•          橫向安定性

•             無人機在滾轉后能夠自動恢復到機翼水平狀態的特性

•             橫側安定力矩

•                當無人機由于顛簸和陣風而偶然發生滾轉時，幾乎是伴隨著側滑

•                側滑是相對氣流方向與無人機對稱面不一致的飛行狀態

•             橫側阻力力矩

•                主要由機翼產生

•          方向安定性

•             無人機受擾動以致方向平衡遭到破壞，而在擾動消失后，無人機自動恢復原來方向平衡狀態的特性，叫做方向的安定性

•             方向的安定性就是圍繞機體立軸（偏航軸）的安定性，主要由尾翼的垂直安定面提供

•             方向安定力矩 是讓無人機總是與來流方向一致

•             方向阻轉力矩  主要垂直尾翼產生

•          無人機縱向穩定性的調整

•             無人駕駛航空器的穩定性，比較難判斷和難調整的是俯仰穩定性

•             飛機一旦存在縱向不安定現象，無法用遙控器的微調來平衡飛機

•             對于俯仰穩定性有很大的影響

•                無人駕駛航空器各部分的重量分布，特別是沿機身（縱軸）方向的分布

•                重量縱向分布的作用通常用飛機對橫軸的轉動慣量來表示

•                此機身很長，且機頭、機尾很重的飛機，縱向動穩定性不會好，飛機的重量愈是集中在重心附近，動穩定性愈好

•             對于一家已經定型使用的飛機來講，提高飛機的俯仰安定性，主要方法是遷移重心

     [4、飛機的操縱性]

•          飛機的俯仰操作性

•             指操作偏轉升降舵之后，飛機繞橫軸轉動而改變其迎角等飛行狀態的特性

•             直線飛行中改變迎角的基本原理

•                俯仰操縱力矩=俯仰安定力矩

•                在直線飛行中，操縱桿前后的每一個位置都對應著一個迎角或者飛行速度

•             曲線飛行中改變迎角的基本原理

•                俯仰操縱力矩=俯仰安定力矩+俯仰阻力矩

•          飛機的方向操縱性

•             飛行員操縱方向舵以后飛機繞立軸偏轉而改變側滑角等飛行狀態

•             方向操縱力矩=方向安定力矩

•             對方向操縱而言，在直線飛行中，每一個操縱桿位，對應一個側滑角

•          飛機的橫側操縱性

•             飛行員操縱副翼后，飛機繞縱軸滾轉而改變其滾轉角速度、坡度等飛行狀態的特性

•             橫側操縱力矩=橫側阻轉力矩

•             在橫側操縱中，駕操縱桿左右活動每一個位置，都對應著一個滾轉角速度

•             對俯仰操縱而言，桿位對應的是迎角

•             對方向操縱而言，舵位對應的是側滑角

     [ 5、飛行動作分析]

•          平飛

•             平飛也叫平直飛行

•             平飛的條件

•                首先是飛機上的力矩要互相平衡，才能使飛機不發生繞中心的轉動

•              要保持飛機平飛，條件是升力（Y）等于重力G，拉力（P）等于阻力（X）

•             平飛速度

•                只需注意升力系數和平飛速度的關系

•             平飛距離

•                要增大飛行距離只有從兩個方面著手

1.                   第一，盡量減少飛行重量

2.                   第二，增大升阻比

•             爭取最長留空時間

•                途徑

1.                   第一，提高能量的利用率，如提高發動機、螺旋槳效率

2.                   第二減小飛機平飛需要功率

1.                      減少飛行重量

2.                      減小阻力、增大升力以提高功率因數值

•          爬升

•             穩定爬升的條件

•             爬升需用速度

•             爬升率：爬升率是單位時間爬升的高度，也叫爬升垂直速度

•          轉彎、盤旋

•             水平盤旋

•                飛機在同一水平面上工作等速度、等半徑的圓周飛行叫水平盤旋

•                盤旋是一種曲線運動，始終在加速度

•                在盤旋時必須有一個傾斜角β

•             盤旋中的側滑現象

•                正確的盤旋需要副翼和方向舵協同配合，形成坡度的同時，向轉彎方向打方向舵

•             急轉彎過負荷

•          側滑

•             飛機的對稱面和相對氣流方向不一致的飛行叫側滑

•             側滑產生的原因

•                飛機的對稱面偏高飛行軌跡

•                飛行軌跡偏離飛機的對稱面

•             側滑引起的力和力矩的變化

•          失速

•             臨界迎角

•             無人駕駛航空器的翼型可分別3種類型

•                厚翼型（圓前緣最大厚度大于14%）

•                較薄的翼型

•                非常薄的翼型

•             實踐證明，操縱失誤是無人駕駛航空器飛行事故的主要因素，而且，因操縱失誤造成的墜機事故，發生在起飛階段的遠比其他階段要多，最根本的原因就是失速墜地

•          螺旋

•             飛機失速后，可能產生一種急劇滾轉和偏轉的運動，伴隨著滾轉和偏轉，機頭向下，同時飛機圍繞空中某一垂直軸，沿半徑很小個限陡的螺旋線急劇下降，這種運動現象稱為螺旋

•             螺旋和急轉彎俯沖（急盤旋下降）的實質區別在于機翼迎角大不相同

•                急轉彎俯沖時是小迎角

•                螺旋時迎角則超過了臨界迎角，是飛機失速后的特殊飛行狀態

•             完整的螺旋操縱有三個階段

  【 五、螺旋槳基本原理】

     [ 1、螺旋槳一般介紹]

•          螺旋槳有關名詞術語

•             右旋螺旋槳和左旋螺旋槳

•                現在飛機后面朝機頭方向來觀察螺旋槳旋轉，如果看到螺旋槳是順時針方向旋轉，這種螺旋槳稱為右旋螺旋槳

1.                   大多數輕小型固定翼無人駕駛航空器配置的活塞式發動機都采用右旋翼螺旋槳

•                反之稱為左旋翼螺旋槳

•             螺旋槳的旋轉面

•                螺旋槳旋轉時，通過螺旋槳上的一點并且垂直于旋轉軸的一個假想的平面

•             螺旋槳的直徑D

•                螺旋槳兩個槳尖之間的距離，也就是螺旋槳旋轉時最大旋轉面的直徑

•             槳葉角

•                槳葉剖面的弦線與旋轉平面之間的夾角稱為槳葉角

•                愈靠近旋轉軸，剖面的槳葉角愈大

•                愈接近槳尖，剖面的槳葉角愈小

•                從槳尖到槳根，槳葉角的扭轉程度是逐漸增大的

•             旋轉速度U

•             前進速度V

•             合速度W

•             槳葉迎角α

•             氣流角θ

•             幾何螺旋H?

•             實際螺旋H?

•          螺旋槳拉力的產生

•          螺旋槳的有效功率和效率

•             螺旋槳的效率高不高主要是看槳葉各剖面工作時的迎角合適不合適

•          影響螺旋槳拉力和旋轉阻力的因素

•             有槳葉迎角、槳葉切面合速度、空氣密度、螺旋槳直徑、槳葉數目、槳葉切面形狀及維護使用情況等

      [2、螺旋槳的槳葉角與幾何螺距]

      [3、螺旋槳幾何尺寸和翼型]

•          螺旋槳直徑

•             螺旋槳直徑D大小對螺旋槳的空氣動力特性有很大的影響，在相同的轉速下，直徑愈大，拉力也愈大，但需用功率也愈大，隨著飛行速度、發動機功率和轉速的不同，螺旋槳的最佳直徑也不同，過大或者過小都不適宜

•          螺旋槳槳葉寬度

•          槳葉剖面的翼型

     [4、 螺旋槳的副作用]

•          螺旋槳的進動

•          螺旋槳的反作用力矩 飛行中，螺旋槳反作用力矩的大小主要隨油門位置而變化，油門位置越大，反作用力矩越大

•          螺旋槳滑流的扭轉作用，螺旋槳轉動時，槳葉撥動空氣

•             一方面使之向后加速流動

•             另一方面又使之順著螺旋槳的旋轉方向扭轉流動

•          螺旋槳的不對稱拉力

   【六、多旋翼無人機介紹】

     [ 1、多旋翼飛行器總覽]

      [2、四旋翼飛行器結構和原理]

•          結構形式

•          工作原理

•             欠驅動系統，旋翼無人機是一種六自由度的垂直升降機，但只有四個輸入力，同時卻有六個狀態輸出

•             垂直運動

•             俯仰運動

•             滾轉運動

•             偏航運動

•             前后運動

•             側向運動

     [3、四旋翼無人飛行器的機架]

•          目前多采用“十”字模式的結構

•             十

•             X

•             H

•          按材質分

•             塑膠機架

•             玻璃纖維機架

•             碳纖維機架

•             金屬機架

     [ 4、飛行控制器（飛控）]

•          硬件

•             主控制模板

•             信號調理

•             接口模塊

•             數據采集模塊

•             舵機驅動模塊

•          軟件設計

•             邏輯電路芯片EPLD譯碼電路的程序設計

•             飛控系統的應用程序設計

•          軟件功能

•             時同管理模塊

•             數據采集與處理模塊

•             通信模塊

•             控制率解算模塊

•          飛控是四旋翼飛行器的核心部件，飛控的性能直接決定了無人機的功能

     [5、電調、電機、螺旋槳]

•          電調

•             電調的全稱是電子調速器，是連接飛控與電機的部件，不同的電機，電調可以分為

•                有刷電調

•                無刷電調

•          電機

•          螺旋槳

     [ 6、電池]

      [7、遙控器]

      [ 8、旋翼飛行器的調試]

•          無槳調試

•             條件

•                新出廠或組裝首次投入飛行的

•                進行結構調整、更換重要零部件的

•                停放時間較長的

•                嚴重損傷后經過修復的旋翼無人機

•             基本目的和要求

•                進行通電調試，檢查飛控、電調和電機檢查飛控、電調和電機是否可以正常通電

•                進行通控器與無人機的連按，檢查和調整各控制通道的工作狀態

•                確認各個通道可有效控制飛機，檢查各個電機的工作狀態，確保轉動方向和工作方式正確無誤

•             基本步驟

•                連接線路

•                發射機（遙控器）檢查

•                接通電源，匹配接收機

•                無槳調試的重點檢查項目

•          有槳調試

•             操作要求

•                選擇具備測試條件的飛行場地

•                安裝槳葉時，飛控和電調必須斷電

•                確認槳葉完好無損

•                正槳和反槳對應不同的電機安裝，不得裝反

•                槳葉安裝必須牢固，防止發生“射槳”事故

•                確認電機型號與槳葉匹配

•                確認發射機（遙控器）中點和油門行程已校正

•                確認發射機（遙控器）電池電量充足

•                確認調試飛機周圍2米以內無人員和障礙物

•                必要時，采用系留裝置，限制飛機飛行范圍

•             測試項目

•                油門測試

1.                   推動油門使飛機平穩離地，上升至一定高度后拉油門操縱飛機緩慢下降，在一定高度懸停

•                偏航測試

1.                   左右按動操縱桿，使飛行器原地轉動，然后在前行偏航操作，使飛行器轉彎

•                俯仰測試

1.                   機頭指向朝前時，前后推動操縱桿，向前飛機下俯（前進），向后拉則飛機上仰

•                滾轉測試

1.                   操縱原理與俯仰相似，左右擺動操縱桿，飛機即向左右滾轉或向左右改變運動方向

    [ 9、基本操作要求和日常維護]

•          加強練習，提高飛行技術

•             旋翼無人駕駛航空器的基本操作練習一般包括以下內容：起飛、懸停、降落、旋轉、平移航線飛行等

•             通過練習

•                飛手應當能平穩操縱飛機起飛和降落，穩定保持平飛的方向和高度，轉動靈活，旋轉速度均勻一致，各種狀態飛行動作，姿態平穩，縱向和橫向無明顯期擺

•          認真檢查，不帶故障上天

•             重點

•                飛行器整體目視檢查

•                遙控器檢查

•                地面站檢查

•                環境與飛行場地檢查

1.                   場地和凈空條件符合起降要求

2.                   飛行空間內無危險障礙物

3.                   盡量避開無線電干擾源

4.                   選擇和布置工作區、地面站和起降點，設置警戒線警戒點

5.                   目測天氣狀況，排除在飛行時間內出現危險天氣的可能性，測定風向風速，確定起降方向

•          精心維護，提高飛機完好率

•             電池使用維護

•                機載電子設備一般都不支持熱插拔，在連接和斷開設備時，必須先斷開電源

•             碰撞和震動防護

•             妥善存放保管

•                完成飛行后的當日，應對飛機進行全面檢查，確保狀態完好

•                定期對飛機進行清潔，特別是在惡劣的環境中使用過的飛機，應按照“先整體，后分解，先外部，后內部”的順序，仔細進行清潔模式

1.                   清潔重點是電機、飛控、電調、電臺等電子、電器設備，以及飛行器的連接和固定件

•             日常修理維護