多旋翼无人飞行器的结构
多旋翼无人飞行器的结构
前言
提示
特别鸣谢我的组员
- 航拍飞手 Bobby, Andy (还有我)
- 海报画师 Martina
随着低空经济的快速发展，多旋翼无人机（Unmanned Aerial Vehicles, UAVs）正成为现代社会中不可或缺的技术工具。凭借其灵活性、高效率以及成本优势，多旋翼无人机在物流运输、农业监测、灾害救援、城市规划等领域发挥着重要作用。
低空经济的兴起推动了无人机技术的迭代创新。相比传统的地面运输或有人驾驶飞行器，多旋翼无人机能够在复杂环境中实现快速部署，无需专用基础设施，显著提升了作业效率。同时，多旋翼结构因其简单性和灵活性，成为民用和商用领域的首选平台。其垂直起降能力和悬停特性，更是满足了现代化精细化作业的需求。
提示
UAV (Unmanned Air Vehicle) 是一种不需要驾驶员直接操作、能够通过远程控制或自主飞行完成任务的航空器。其应用涵盖军事、商业、科研等多个领域。
0. UAV的类型
UAV有很多种(本文主要关注多旋翼):
0x00 固定翼
Fixed-wing
依靠固定的机翼提供升力，通过发动机提供推力向前飞行。
- 应用 长距离巡航、地图测绘、环境监测
- 优点 航程远、速度快、载重量大
- 缺点 需要跑道或弹射器起飞，灵活性差
0x01 多旋翼
Multirotor
通过多个旋翼产生升力和推力，无需固定机翼。
- 应用 低空拍摄、物流运输、精准农业
- 优点 灵活性高，可垂直起降和悬停，成本低
- 缺点 航程短、载重有限，续航能力弱
0x02 飞艇
Airship
利用气体（如氦气）提供浮力，依靠螺旋桨进行推进。
- 应用 高空监测、气象研究、通信中继
- 优点 续航时间长，噪音低，可长时间监控
- 缺点 对风速和天气敏感，速度较慢
0x03 地效
Ground Effect
利用地面效应在接近地面或水面时产生额外升力，实现高速飞行。
- 应用 近海巡逻、救援、短程运输
- 优点 高速高效，贴近地面或水面飞行，能源利用率高
- 缺点 必须贴近地面或水面飞行，不适应复杂地形
1. 无人机的主要系统
无人机要想正常工作一般需要以下部份
0x01 动力系统 Power System
这套系统包含电机以及电调等让飞机真正获得动力的部分
1. 电机 Motors
电机在多旋翼上一般采用无刷电机，也有小飞机采用空心杯电机。电机主要由kv值来区分动力。Kv值表面了每1伏电压的增加会带来多少转速的提升：
其中K表示转速，U表示电压
2. 电子速度调器 Electrical Speed Controller
又称电调，ESC。是这个系统里面关于飞控D-SHOT电空信号控制电机电压的系统，简单来说就是将飞控的指令转化为电调的电设. 飞塔的第一层.
1x01 控制系统 Flight Control OS
3. 飞行控制器 Flight Controller
缩写为飞控, FC. 飞控是飞机的大脑。它上面有个陀螺仪，用于采集调整飞机姿态的数据。它整合各个传感器传来的数据，将DSHOT信号发送给ESC驱动马达，将摄像头画面传给图传功放，接受接收器接受的遥控器发射的遥控信号，等等. 飞塔的第二层.
1x02 图传系统 (FPV系统) VTX System
4. 图传功放模块 VTX
又称VTX, Video Transmittion。将飞控传过来的摄像头图传画面发射出去，通常配有天线以将电信号转化为电磁波。常用的图传频段有5.8GHz，功率一般100mW-2W之间。有时候可以作为飞塔第三层.
5. 摄像头 Camera
其中含有CMOS传感器，通常配有一个定焦鱼眼镜头，有些可以调节对焦焦距。
1x03 接收系统 Recieving System
6. 接收器 Reciever
又称RX模块，接收遥控器发送的遥感信息，有时候也负责信息回传(Telemetry)。常用的种类有ELRS(ExpressLRS, 一种开源协议), TBS(黑羊, 普遍效果比ELRS好, 但更贵), DJI(通过SBUS串口接收, 生态相对封闭, 但可以直接使用DJI O3 Air Unit等DJI VTX来当接收器, 方便DJI VTX内录)
1x04 机身 Frame
7. 主/下碳板 Carbon Plate
飞机的主体, 固定飞塔的地方.
8. 涵道/桨叶保护器 Propeller Guard
又称桨保, Prop Guard. 可以包裹桨叶, 免其受到伤害或者伤害到其他物品. 常用于<4寸的飞机, 适合室内航拍时用. 这类飞机统称为圈圈机. 有些小飞机(<2.5寸)将桨保作为涵道(Duct)使用, 利用涵道独特的空气动力学优势获得额外升力及更小的噪声. 这类飞机叫涵道机.
9. 上碳板/侧碳板 Sideboard
多见于5寸及以上的机型, 用于支撑机体, 这个功能在圈圈机中被圈圈所包含.