2025年多旋翼无人机飞行原理.pdfVIP

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

多旋翼无人机飞行原理

飞行原理从根上说的话就是系统运动力的来源是什么？在基本

组成部分介绍了无人机的动力系统：电调-电机-螺旋桨。

给人最直观的感受就是电机带动螺旋桨转，产生升力。

螺旋桨旋转产生升力的原因，在很多年前伯努利就给出了解释，

简单说就是流速大，压强小；流速小，压强大，也就是伯努利定理。

百学须先立志。——朱熹

可以看到螺旋桨的桨面并不是平的，旋转时桨面上下的空气流速

不一直，会产生向上的推力。

飞行原理

上面我们知道了飞行动力的来源，下面我们来详细介绍下多旋翼

无人机的飞行原理。

以四轴飞行器为例。四轴飞行器系统采用位于机臂末端的电机带

动螺旋桨旋转产生反作用力方式实现飞行器的控制。单个螺旋桨向下

吹动空气产生垂直向上的反作用力，及与旋转方向相反的空气摩擦阻

力。

螺旋桨分为正桨和反桨，正桨逆时针旋转向下吹风，反桨顺时针

旋转向下吹风。以正桨为例，其旋转时受力如图：

丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫

如图所示，红色为螺旋桨逆时针旋转方向，黑色F1为垂直向上

的反作用力，

F2为空气摩擦阻力。

安螺旋桨布局位置不同四旋翼无人机可分为“十”和“X”型结

构，以“X”型结构为例，下面分析“X”型结构的飞行原理。

四轴飞行器系统可通过同时调节电机的转速，实现三维空间六自

由度的飞行。以四旋翼飞行器质点为原点，机头前方为x轴正方向，

机头右方为y轴正方向，机体垂直向下为z轴正方向，满足右手定

则建立机体坐标系。

不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。——《韩非子》

四轴飞行器系统的基本运动可分为绕x轴的横滚运动、绕y轴

的俯仰运动、绕z轴的偏航运动以及沿z轴方向的升降运动。

横滚运动

四轴飞行器系统通过同时加大1号和4号电机的转速、减小

2号和3号电机的转速，产生x轴两侧的升力差，在理想情况下，

2、3号电机减小的百分比与1、4号电机增大的百分比相等，以

此来保证飞行器系统垂直方向的合力为0，同时产生沿x轴方向的

水平分力，产生横滚角度α。

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

理想力学方程如下：

俯仰运动

四轴飞行器系统通过同时加大2号和4号电机的转速、减小

1号和3号电机的转速，产生y轴两侧的升力差，在理想情况下，

2、4号电机减小的百分比与1、3号电机增大的百分比相等，以

此来保证飞行器系统垂直方向的合力为0，同时产生沿y轴方向的

水平分力，产生俯仰角度β。

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

理想力学方程如下：

偏航运动

四轴飞行器系统通过同时加大1号和2号电机的转

速、减小3号和4号电机的转