多旋翼無人機的結構—新疆凱蘭無人機駕駛員培訓

多旋翼無人機是近十幾年興起的一類旋翼類飛行器，從它出現之後，因飛行控制系統技術的不斷進步，使其得到了飛速發展。

早在1907年布雷格（Bregue）兄弟就進行了他們的旋翼式直升機的飛行試驗。

1907年Bregue兄弟設計的旋翼直升機

這是有記錄以來最早的多旋翼。1920年，E.Oemichen設計了第一個四旋翼飛行器的原型，但是第一次嘗試飛行失敗了。E.Oemichen的飛機在經過重新設計之後，於1924年實現了起飛並創作了當時直升機領域的世界紀錄。在接下來幾十年中受制於性能極差的發動機，多旋翼飛機發展極為緩慢。直到1956年，M.K.Adman設計的第一架真正的四旋翼飛行器Convertawings Modal「A」試飛取得巨大成功，這架飛機重達1噸，依靠兩個90馬力的發動機實現懸停和機動，對飛機的控制是通過改變主旋翼的推力來實現。然而，由於操作這架飛機的過於繁重，且飛機在速度、載重量、續航性等方面無法與傳統的飛行器競爭，人們對此失去了進一步的研究興趣，該研究被迫停止。

20世紀90年代之後，隨著微機電系統（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System）研究的成熟，重量只有幾克的MEMS慣性導航系統被開發運用，使製作多旋翼飛行器的自動控制器成為現實。但由於早期計算機能力不足，並且存在數據噪聲太大的問題，微型自動控制器的應用受到了限制。因此，知道2005年左右，真正穩定的多旋翼無人機自動控制器才被製作出來。在生產製造方面，德國Microdrones GmbH於2006年推出的MD4-200四旋翼，系統開創了電動四旋翼在專業領域應用的先河。

MD4-200無人機

2010年推出的MD4-1000四旋翼在全球專業無人機市場取得成功。經過6年努力（2004-2010年），法國Parrot公司於2010年推出消費級的AR.Drone四旋翼玩具，從而開啟了消費級多旋翼的新時代。AR.Drone四旋翼在玩具市場非常成功，它的技術和理念也十分領先。AR.Drone的成功也引發了一些自駕儀研發公司的思考。

AR.Drone

2012年2月，賓夕法尼亞大學的V.Kumar教授在TED大會上做出了四旋翼飛行器發展歷史上裡程碑式的演講，展示了四旋翼的靈活性以及編隊協作能力。這一場充滿數學公式的演講大受歡迎，它讓世人看到了多旋翼的內在潛能。兩年後，大疆推出的精靈Phantom一體機正是借鑑了其設計理念，Phantom與AR.Drone一樣控制簡便，初學者很快便可上手，同時，價格也能被普通消費者接受。相比AR.Drone四旋翼飛行器，Phantom具備一定的抗風性能、定位功能和載重能力，還可搭載小型相機。當時利用Gopro運動相機拍攝極限運動已經成為年輕人競相追逐的時尚潮流，因此Phantom無人機一經推出便迅速走紅。

DJI精靈3

2016年3月，DJI推出Phantom4，並以「歡迎來到機器視覺的時代」為標語，前視雙攝像頭具備障礙物感知功能，基於圖像識別的視覺跟隨能夠實時自主避障，是全球首款第四代智能視覺無人機。

DJI精靈4

以四旋翼飛行器為例，四旋翼飛行器通過調節四個電機轉速來改變旋翼轉速，實現升力變化，從而控制飛行器的姿態和位置。四旋翼飛行器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，所以它有事一種欠驅動系統。

四旋翼飛行器的電機1和電機3逆時針旋轉的同時，電機2和電機4順時針旋轉，因此當飛行器平衡飛行時陀螺效應和空氣動力扭矩效應均被抵消，如下圖，在圖中，電機1和電機3作逆時針旋轉，電機2和電機4作順時針旋轉，規定沿X軸正方向運動稱為向前運動，箭頭在旋翼的運動平面上方表示此電機轉速提高，在下方表示此電機轉速下降。

「+」型四旋翼飛行原理

垂直運動：同時增加四個電機的輸出功率，旋翼轉速提高，總拉力增加，當總拉力足以克服整機的重量時，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時減小四個電機的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實現了沿Z軸的垂直運動。當外界擾動量為零且旋翼產生的升力等於飛行器的自重時，飛行器便保持懸停狀態。

俯仰運動：電機1的轉速上升，電機3的轉速下降（改變量大小應相等），電機2和電機4的轉速保持不變。由於旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，產生的不平衡力矩使機身繞Y軸旋轉，同理，當電機1的轉速下降，電機3的轉速上升，機身便繞Y軸向另一個方向旋轉，實現飛行器的俯仰運動。

滾轉運動：改變電機2和電機4的轉速，保持電機1和電機3的轉速不變，則可使機身繞X軸旋轉（正向和反向），實現飛行器的滾轉運動。

偏航運動：旋翼在轉動過程中由於空氣阻力的反作用力會形成與轉動方向相反的反扭矩，這種反扭矩會對飛行器的姿態產生不利影響。為了克服反扭矩影響，可使四個旋翼中的兩個旋翼順時針轉動，兩個旋翼逆時針轉動，且對角線上的旋翼轉動方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉速有關，當四個電機轉速相同時，四個旋翼產生的反扭矩相互平衡，四旋翼飛行器不發生轉動；當四個電機轉速不完全相同時，不平衡的反扭矩會引起四旋翼飛行器轉動。當電機1和電機3的轉速上升，電機2和電機4的轉速下降時，旋翼1和旋翼3對機身的反扭矩大於旋翼2和旋翼4對機身的反扭矩，機身便在反扭矩偏差的作用下繞Z軸轉動，實現飛行器的偏航運動，轉向與電機1、電機3的轉向相反。

前後運動：要想實現飛行器在水平面內前後、左右運動，必須在水平面內對飛行器施加一定的力。增加電機3轉速，使拉力增大，相應減小電機1轉速，使拉力減小，同時保持其他兩個電機轉速不變，反扭矩任然要保持平衡。按四旋翼飛行原理圖中的理論，飛行器首先發生一定程度的傾斜，從而使旋翼拉力產生水平分量，因此可以實現飛行器的前飛運動。向後飛行與向前飛行正好相反。

傾斜運動：在上圖中由於結構對稱，所有傾向飛行的工作原理與前後運動完全一樣。

多旋翼無人機的基本組成部分

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帥氣的「藍朋友」正在進行飛行訓練

操控無人機為什麼要考取無人機執照？

一直關注凱蘭航空社交帳號的朋友們應該有科普印象，無人機是無人機駕駛航空器當中的一種，屬於低小慢航空器的範疇。

與有人機一樣，無人機同屬於中國民航總局管理，並需嚴格執行中國民航總局的相關法律法規。

民航總局《輕小無人機運行管理規定》(AC-61-FS-2019-20R3)、《民用無人機駕駛員管理規定》(AC-91-FS-2019-31R1)、《一般運行和飛行規則》(CCAR-91R2)、《民用航空器駕駛員合格審定規則》(CCAR-61R4)等法規中，嚴格規定了無人機該如何合法運行、無人機駕駛員該持有相關的執照才能從業，且飛行活動前需向民航局和當地公安部門進行報備，高度超過120m以上還需向軍方申報。

如何考取無人機執照？

依照中國民航總局的無人機駕駛員考核辦法

統一報考中國民航總局無人機駕駛員執照

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即雙證：無人機執照+AOPA合格證

如何選擇正規的無人機培訓機構？

具有培訓能力的無人機企業除了需要有中國民航總局授權的經營性許可證外，必須還要有中國AOPA協會審定的訓練機構資質（合格證或臨時合格證均可），無法提供的，確為無資質的企業。

請各位在諮詢和了解時務必考慮以上問題，不要盲目聽信低價！小編作為多年的從業者，可以非常負責任的告知，任何企業報低於市場價的背後一定有隱情，低價的同時一定會降低成本，那麼隨之而來的設備先進程度以及培訓質量必定大打折扣！

無人機執照到底考三類還是四類？

這個完全取決於你後期從事哪方面的無人機領域作業。

三類和四類本身僅有一個區別，那就是載重：三類可載7-25公斤、四類可載25-150公斤！如果時間允許、不考慮性價比的因素，當然更建議考四類執照。