四轴(1)-飞行原理总算能抽出时间写下四轴文章,算算接触四轴也两年多了,从当初的模仿到现在的自主创作经历了不少收获了也不少
朋友们也常常问我四轴怎么入门,今日就简单写下四轴入门的基本知识
尽量避开专业术语和数学公式
1、首先先了解下四轴的飞行原理
四轴的一般结构都是十字架型,当然也有其他奇葩结构,比如工字型
两种的力学模型略微有些不一样,建议先从常规结构入手(其实是其他结构我不懂)
常规十字型结构 其他结构常规结构的力学模型如图
力学模型对四轴进行受力分析,其受重力、螺旋桨的升力,螺旋桨旋转给机体的反扭矩力
反扭矩影响主要是使机体自旋,可以想象一下直升机没有尾桨的情况
螺旋桨旋转时产生的力很复杂,这里将其简化成只受一个升力和反扭矩力
其它力临时先不管,对于目前建模精度还不需要分析其他力,顶多在需要时将其他力设为干扰就可以了
如需对螺旋桨受力进行详细讨论可以看些空气动力学的书,推举两本,空气螺旋桨理论及其应用 (刘沛清,北航出版社)空气动力学基础上下册 (徐华舫,国防科技大学)网易公开课:这个比麻省理工的那个飞行器构造更对口一些
荷兰代尔夫特理工大学公开课:空气动力学概论以上这些我是没看下去,太难太多了,如想刨根问底可以看看
解释下反扭矩的产生:电机带动螺旋桨旋转,比如使螺旋桨顺时针旋转,那么电机就要给螺旋桨一个顺时针方向的扭矩(数学上扭矩的方向不是这样定义的,可以根据右手定则来确定方向)
根据作用力与反作用力关系,螺旋桨必定会给电机一个反扭矩
在转速恒定,真空,无能量损耗时,螺旋桨不需要外力也能保持恒定转速,这样也就不存在扭矩了,当然没有空气也飞不起来了
反扭矩的大小主要与介质密度有关,同样转速在水中的反扭矩肯定比空气中大
因为存在反扭矩,所以四轴设计成正反桨模式,两个正桨顺时针旋转,两个反桨逆时针旋转,对角桨类型一样,产生的反扭矩刚好相互抵消
并且还能保持升力向上