六旋翼無人機飛行原理

六旋翼無人機是一種具有可垂直起降能力的小型無人飛行器，通過上下共軸放置的三組共六個電機提供升力，通過改變旋翼轉(zhuǎn)速來調(diào)整姿態(tài)，進一步實現(xiàn)位置控制。下面我們就具體來看看六旋翼無人機飛行原理。

六旋翼無人機工作原理：

六旋翼無人機通常采用六個旋翼作為飛行器的動力源，六個旋翼處于同一水平面，相鄰兩旋翼，一個逆時針旋轉(zhuǎn)，一個順時針旋轉(zhuǎn)，以抵消反扭距作用力。六個電機對稱的安裝在飛行器的支架末端，且對角線上相對的兩旋翼旋向相反。六旋翼無人機是通過調(diào)節(jié)多個電機轉(zhuǎn)速來改變螺旋槳轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)升力的變化，進而達到飛行姿態(tài)控制的目的。

六旋翼無人機基本飛行原理：

1、升降運動

當(dāng)同時增加六個電機的輸出功率，且要保證六個電機轉(zhuǎn)速相同。六旋翼無人機的重心位于幾何中心時，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，六旋翼無人機便離地垂直上升。相反，同時減小六個電機的輸出功率，六旋翼無人機則垂直下降。保證六個旋翼轉(zhuǎn)速同步增加或減小是垂直運動的關(guān)鍵。

升降運動飛行原理：在圖a中，同時增大無人機四個旋翼轉(zhuǎn)速，使得總升力大于無人機整體重量后無人機將沿著Z軸垂直上升，反之，減小四個旋翼轉(zhuǎn)速使總升力小于無人機自身重量后，無人機將垂直降落。在無外界干擾的情況下當(dāng)總升力等于機體重量時無人機將保持懸停。

2、前后運動

前后運動飛行原理：如圖b所示，3、4號旋翼轉(zhuǎn)速增大，1、2號旋翼轉(zhuǎn)速保持，前后升力差會導(dǎo)致無人機出現(xiàn)“前低后高”的姿態(tài)，旋翼推力在X軸正方向的分力將驅(qū)動無人機前進；同理當(dāng)1、2號旋翼轉(zhuǎn)速增大，3、4號旋翼轉(zhuǎn)速不變時無人機將會后退。

左右移動飛行原理：與前后移動原理相同，在圖c中，1、4號旋翼轉(zhuǎn)速增大時無人機向左移動，2、3號旋翼轉(zhuǎn)速增大時無人機向右移動。

3、俯仰運動

六旋翼無人機任意兩對角線上的電機保持轉(zhuǎn)速不變，對角線兩側(cè)的電機形成差速，為了不因為旋翼轉(zhuǎn)速的改變引起六旋翼無人機整體扭矩及總拉力改變，對角線上的兩旋翼轉(zhuǎn)速變量的大小應(yīng)相等。由于對角線一側(cè)的兩旋翼的升力上升，另一側(cè)的旋翼的升力下降，產(chǎn)生的不平衡力矩使機身繞對角線旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)六旋翼無人機的俯仰運動。

4、滾轉(zhuǎn)運動

俯仰運動原理相同，當(dāng)對角線兩側(cè)的電機轉(zhuǎn)速差小時實現(xiàn)俯仰運動。當(dāng)對角線兩側(cè)的電機差速大到機架平衡時便實現(xiàn)六旋翼無人機的滾轉(zhuǎn)運動。

5、偏航運動

六旋翼無人機偏航運動主要是借助旋翼產(chǎn)生的反扭矩來實現(xiàn)。旋翼轉(zhuǎn)動過程中由于空氣阻力作用會形成與電機轉(zhuǎn)動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩的影響，就需要把六個旋翼中的三個正槳正轉(zhuǎn)，三個反槳反轉(zhuǎn)。當(dāng)六個電機轉(zhuǎn)速不完全相同時，轉(zhuǎn)速高的電機產(chǎn)生的反扭矩大于轉(zhuǎn)速低的電機產(chǎn)生的反扭距，從而使得機架不平衡引起六旋翼無人機的轉(zhuǎn)動。

偏航運動飛行原理：如圖d所示，當(dāng)一對正轉(zhuǎn)旋翼與一對反轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速相同時，產(chǎn)生的扭矩則相互抵消，無人機不旋轉(zhuǎn)。和當(dāng)1、3號旋翼轉(zhuǎn)速增大而2、4號旋翼轉(zhuǎn)速不變時，1、3號旋翼對機體產(chǎn)生的扭矩大于2、4號旋翼的反扭矩，因此無人機將繞Z軸進行逆時針旋轉(zhuǎn)；反之，當(dāng)2、4號旋翼轉(zhuǎn)速大于1、3號旋翼轉(zhuǎn)速時，無人機將繞Z軸順時針旋轉(zhuǎn)。

6、前后運動

要想實現(xiàn)六旋翼無人機在水平面內(nèi)前后、左右的運動，就必須增加機架對角線一側(cè)的兩電機轉(zhuǎn)速，相應(yīng)減小對角線另一側(cè)電機轉(zhuǎn)速，同時保持對角線上的兩個電機轉(zhuǎn)速不變，反扭矩仍然要保持平衡。六旋翼無人機首選需要發(fā)生一定程度的傾斜，從而使六旋翼無人機總拉力產(chǎn)生豎直和水平方向的力。因此可以實現(xiàn)六旋翼無人機的前后飛行。