1.机身结构
小型RC直升机的组成部分包括:主旋翼,尾桨,垂尾,平尾,Flybar(副翼),主旋翼结构(自动倾斜器,Bell-Hiller结构等),起落架,机身。
2.动力与姿态控制
直升机型无人机包括六自由度运动过程:惯性坐标系下三个直线方向,旋转坐标系下三个姿态,俯仰,横滚,偏航(纵向,横向,垂向)。直升机姿态控制力矩来自于主旋翼和尾桨。抛开各姿态中的耦合因素,主旋翼提供俯仰和横滚所需的姿态控制力矩,尾桨提供偏航力矩。直升机型无人机如果将挥舞角看做内部状态则degree=5:平面线性位移(x,y,z),平面线性速度(u,v,w),姿态角(phi,theta,psi),角速度(p,q,r),挥舞角(a,b)。
主旋翼提供拉力是很明显的,但是如何将拉力投影到纵向和横向上并产生姿态控制力矩呢?直升机是通过主旋翼挥舞实现的。直升机主旋翼桨尖平面(Tip Path Plane)不是固定在一个二维平面中的,而是上下挥舞,以此平衡直升机主旋翼左右不平衡受力。挥舞产生横纵挥舞角,主旋翼拉力就是通过横纵挥舞角投影在其它方向上,并通过桨毂产生力矩控制直升机姿态。
主旋翼通过自动倾斜器调节周期变距实现挥舞运动。上图为自动倾斜器(十字盘)以及常见的Bell-Hiller系统。通过这样的结构将伺服电机的转动变化为倾斜器角度变化,再控制桨距角发生变化,最终将主旋翼的升力投影在运动方向上驱动直升机实现三个方向上的直线运动。
小型RC直升机的转速恒定,这是通过恒速器实现的。常用的如Futaba GY701,本身也是陀螺仪,恒速很好用,和接收机链接,直接屏幕设定即可:
3.直升机型无人机分类
大型:机身长度:2-4m,主旋翼直径:2.5-4m,变距桨数目:2-3,最大起飞负载:20-100kg,机身净重:15-60kg,续航时间:1-6小时,动力:柴油或汽油
中型:机身长度:1.2-2m,主旋翼直径:1.3m-1.7m,变距桨数目:2,最大起飞负载:5-20kg,机身净重:3.5-5kg,续航时间:15-40min,动力:硝基燃料或汽油
小型:机身长度:1m以下,主旋翼直径:1m以下,变距桨数目:2,最大起飞负载:0.5kg以下,机身净重:1kg以下,续航时间:10min左右,动力:电池
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