你知道無(wú)人機(jī)的飛行原理嗎?
無(wú)人機(jī)是無(wú)人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)(Unmanned Aerial Vehicle),是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置的不載人飛機(jī),包括無(wú)人直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)。廣義地看也包括臨近空間飛行器(20-100公里空域),如平流層飛艇、高空氣球、太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)等。

無(wú)人機(jī)利用旋翼實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和停止。力的相對(duì)性意味著旋翼推動(dòng)空氣時(shí),空氣也會(huì)反向推動(dòng)旋翼。這是無(wú)人機(jī)能夠上上下下的基本原理。進(jìn)而,旋翼旋轉(zhuǎn)地越快,升力就越大,反之亦然。
現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)能夠做三件事情:懸停、爬升和降低。當(dāng)懸停時(shí),無(wú)人機(jī)四個(gè)旋翼產(chǎn)生的推力等于向下的重力。這非常容易理解。當(dāng)爬升時(shí),推力需要超過(guò)重力,才能向上飛行。當(dāng)降低時(shí),推力小于重力,飛機(jī)就會(huì)降低。

對(duì)于過(guò)渡飛行呢?當(dāng)飛機(jī)從懸停過(guò)渡到爬升時(shí),四個(gè)旋翼的推力會(huì)略超過(guò)重力,從而使得飛機(jī)向上飛行。在這個(gè)過(guò)程中,重力與推力相抗衡,無(wú)人機(jī)飛行速度將會(huì)增加,從而使得反作用力減小,最終導(dǎo)致四個(gè)旋翼的推力減小。這個(gè)趨勢(shì)會(huì)一直持續(xù)到無(wú)人機(jī)達(dá)到爬升速度。相反,從爬升過(guò)渡到懸停時(shí),四個(gè)旋翼的推力會(huì)略小于重力,使得飛機(jī)減速。這個(gè)過(guò)程中,重力與推力相抗衡,無(wú)人機(jī)將會(huì)減小對(duì)于空氣的作用力,使得反作用力減小,最終導(dǎo)致四個(gè)旋翼的推力增大,直到推力等于重力,無(wú)人機(jī)將會(huì)懸停。

對(duì)于側(cè)向移動(dòng)呢?當(dāng)飛機(jī)從懸停過(guò)渡到爬升時(shí),同時(shí)需要向前移動(dòng)的話,需要增加相對(duì)空氣的速度。此時(shí),反作用力會(huì)減小,導(dǎo)致四個(gè)旋翼的推力減小,直到推力等于重力。這個(gè)過(guò)程中,重力與推力相抗衡,無(wú)人機(jī)將會(huì)以最小的反作用力向前移動(dòng)。當(dāng)飛機(jī)從爬升過(guò)渡到懸停時(shí),同理,需要減小相對(duì)空氣的速度,此時(shí)反作用力會(huì)增大,導(dǎo)致四個(gè)旋翼的推力增大,直到推力等于重力。這個(gè)過(guò)程中,重力與推力相抗衡,無(wú)人機(jī)將會(huì)以最小的反作用力懸停。

現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)利用舵機(jī)通過(guò)改變各個(gè)旋翼的旋轉(zhuǎn)方向和速度來(lái)控制飛行的方向和速度。舵機(jī)是一種電動(dòng)機(jī)械裝置,可以快速精確地控制舵機(jī)槳葉的旋轉(zhuǎn)方向和速度。通過(guò)控制各個(gè)舵機(jī)槳葉的旋轉(zhuǎn)方向和速度,無(wú)人機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)方式。例如,當(dāng)需要向前移動(dòng)時(shí),可以同時(shí)加速所有四個(gè)旋翼的旋轉(zhuǎn)速度,使得反作用力增大,從而推動(dòng)無(wú)人機(jī)向前移動(dòng)。當(dāng)需要向左移動(dòng)時(shí),可以減速右側(cè)的旋翼并加速左側(cè)的旋翼,使得左側(cè)的反作用力增大并且右側(cè)的反作用力減小,從而推動(dòng)無(wú)人機(jī)向左移動(dòng)。當(dāng)需要旋轉(zhuǎn)時(shí),可以改變各個(gè)旋翼的旋轉(zhuǎn)方向和速度,使得反作用力的方向發(fā)生變化,從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。