在第一講中我們就介紹了，多旋翼的動力體系與固定翼和直升機的動力體系完全不同。它們并不是靠翼展和改變螺距來改變姿態(tài)，而是通過改變槳的轉(zhuǎn)數(shù)來達(dá)到改變姿態(tài)的目的。今天我們來一起學(xué)習(xí)多旋翼的飛行原理，在上一講中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了多旋翼無人機的飛行姿態(tài)滾轉(zhuǎn)(roll)、俯仰(pitch)，偏航(yaw)，由于四旋翼的對稱性，我們不對俯仰姿態(tài)做特殊說明，只學(xué)習(xí)在滾轉(zhuǎn)姿態(tài)下飛機的運動原理。我們先來看看飛機在處于水平狀態(tài)時的整體受力情況，我們假設(shè)飛機四個槳所產(chǎn)生的拉力f0、f1、f2、f3的總合剛好等于飛機自身的重力，因為螺旋槳的拉力方向總是垂直于機身平面，而當(dāng)前飛機處于水平方向沒有任何姿態(tài)（沒有滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航），于是飛機處于懸停的狀態(tài)。如下圖（為了方便理解，不顯示俯仰方向的兩個槳的拉力，當(dāng)處于滾轉(zhuǎn)姿態(tài)時，假設(shè)沒有俯仰姿態(tài)產(chǎn)生）：

當(dāng)左右兩個槳的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)不同時，準(zhǔn)確的說是當(dāng)左右兩個槳所產(chǎn)生的拉力不同時，飛機就會以其中心點為轉(zhuǎn)動軸以螺旋槳的位置為受力點，產(chǎn)生一個力矩。在這個力矩的作用下飛機左側(cè)將上升，右側(cè)將下降，也就是以機身中心點為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行滾轉(zhuǎn)運動，如下圖：

此時假設(shè)在槳f1和f3不變的情況下，f0增大而f2減小，并且假設(shè)他們的增量是相同的，我們在不考慮俯仰的情況下，飛機的受力圖如下（將f0、f1、f2、f3合并為一個垂直于機身的拉力，總大小不變，還是等于機身重力）：

于是飛機的的總受力為 f，在這里我們需要注意的是，雖然拉 f 的值等于重力 F，但是其方向并不與重力 F 在一條直線上，在慣性系下，我們我們可以將 f 分解為垂直和水平兩個力，如下圖：

很顯然，在 fb 這個水平力的作用下，飛機在將在水平方向上向右加速運動，加速度為a = fb / m，其中m為飛機的質(zhì)量；而在垂直方向上，由于 fa 小于重力 F，所以飛機會在垂直方向上向下加速運動，其加速度大小為a = ( fa - F) / m。所以當(dāng)飛機處于滾轉(zhuǎn)姿態(tài)時，飛機會向滾轉(zhuǎn)的方向作加速運動，同時會在垂直方向上做下降運動。不過在多數(shù)情況下，我們只希望飛機在作滾轉(zhuǎn)姿態(tài)時在只做水平運動，而不希望它在垂直方向運動。為了使拉力在垂直方向上的分力與重力 F 相同，所以就須增加整體拉力 f 。于是在慣性系下，垂直方向上的受力大小相等，方向相反，合力為0,飛機不再下降或，可以保持一定的高度，而在水平方向上做加速運動，這也就是我們通常所說的“定高模式”。下面我們來看一下為了讓飛機定高飛行而增大f的受力圖：

在上面所述的姿態(tài)下，當(dāng)滾轉(zhuǎn)角越大，為了維持高度所需要的總體拉力也就越大，當(dāng)滾轉(zhuǎn)角越小，為了維持高度所需要的拉力的越小。注意，在不考慮空氣阻力的情況下，當(dāng)飛機處于滾轉(zhuǎn)姿態(tài)，滾轉(zhuǎn)角x保持不變，并且 fb 等于重力 F 時，在垂直方向上飛機保持高度不變，在水平方向上處于加速運動，而不是勻速運動。如果想讓飛機在滾轉(zhuǎn)時勻速運動，則需要先讓飛行產(chǎn)生一個滾轉(zhuǎn)角，從而獲得一個加速度，接下來飛機不斷減小滾轉(zhuǎn)角到0 ，使得飛行處于勻速運動狀態(tài)。

對于俯仰姿態(tài)下，飛機與滾轉(zhuǎn)姿態(tài)所的受力情況完全相同，只不過是方向不同而已，我們不再贅述。而對于偏航運動姿態(tài)改變的是飛機的機頭方向，也就是說當(dāng)航向改變時，俯仰和滾轉(zhuǎn)的所產(chǎn)生力的方向在慣性坐標(biāo)系下的方向也就發(fā)發(fā)生了改變，其中虛線部分為偏航運動產(chǎn)生為順時針的 x 角度之后，身體的原始位置發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，滾轉(zhuǎn)和俯仰的方向也就發(fā)生了變化，如下圖：