16.無人機應用技術專業教師崗位試講內容

注意事項：

1.每位考生試講時間為15分鐘；

2.試講統一采用PPT講授方式（自備U盤，如因U盤打不

開課件，責任自負，U盤不能用考生姓名命名）；

3.試講的考生在候考室抽簽結束后在教案封面填寫抽

簽號提交教案打印件（一式8份）給工作人員。教案不能透

露任何個人信息，考生不得穿制服、單位工作服或有明顯文

字或圖案標識的服裝參加面試，凡透露個人信息的考生，扣

減面試成績的5%—20%,情節嚴重的，取消面試成績。

教學內容：第二章無人機系統的組成及飛行原理

2.5多旋翼無人機飛行原理

教學重點：多旋翼無人機平衡原理，垂直升降、懸停，前后

左右飛行，旋轉原理。

參考教材：教材名稱《無人機操作基礎與實戰》，車敏主編,

西安電子科技大學出版社，2018年5月

教材封面

中國電子教薦教材

高等學校電才培養“十三五”規劃教材

無人機操作

主編車敏

副主編拓明福朱良誼

主審張曉豐

教學內容：第二章無人機系統的組成及飛行原理

2.5多旋翼無人機飛行原理

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無人機操作基礎與實戰

2.5多旋翼無人機飛行原理

多旋翼《行相是通過調廿多個電機轉速來改變螺旋槳轉速，實現升力的變化，進而達

到飛行姿態控制的目的的。

以四旋翼飛行器為例，《行原理如圖2-24所示，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，因此飛行器平衡匕行時，陀螺效應和空氣動力扭矩效應

全被抵消。與傳統的直升機相比，四旋翼E行器的優勢在于：各個旋翼對機身所產生的反

扭矩與旋翼的旋轉方向相反，因此當電機1和電機3逆時針旋轉時，電機2和電機4順時

針旋轉，可以平衡旋翼對機身的反扭矩。四旋翼七行器在空間共有6個自由度（分別沿3

個坐標軸作平移和旋轉動作"這6個自由度的控制都可以通過調節不同電機的轉速來

實現.

圖2-24四旋翼分行器七行原理

1.垂直運動（即升降控制）

在圖2-25中，兩對電機轉向相反，可以平衡其對機身的反扭矩，當同時增加四個電

機的輸出功率，旋翼轉速增加使得總的拉力增大，當總拉力足以克服整機的互量時，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￡行器則垂直下

降，直至平衡落地，實現了沿z軸的垂直運動。當外界擾動量為零時，在旋翼產生的升力

等于飛行器的自重時，E行器便保持懸停狀態。保證四個旋強轉速同步增加或減小是垂直

運動的關鍵。

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第2章無人機系統的組成及飛行原理

圖2-25垂直運動

2.俯仰運動（即前后控制）

在圖2-26中，電機1的轉速上升，電機3的轉速下降，電機2、電機4的轉速保持不

變。為了不因為旋翼轉速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼

3轉速改變量的大小應相等。由于旋翼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（方向如圖2-26所示），同理，當電機1的轉速下降，電機3的轉速

3.橫滾運動，即左右控制

與圖2-26的原理相同，在圖2-27中，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，便可以使機身繞x軸方向旋轉，從而實現飛行器的橫滾運動。

圖2-27橫滾運動

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無人機操作基礎與實戰

4.偏航運動（即旋轉控制）

四旋翼飛行器偏航運動可以借助旋翼產生的反扭矩來實現。旋翼轉動過程中由于空氣

阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個旋翼中的兩個

正轉，兩個反轉，且對角線匕的各個旋翼轉動方向相同。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。在圖2-28中，

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

反扭矩大于旋翼2和旋翼4對機身的反扭矩，機身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉動，

從而實現飛行器的偏航運動。

5.前后運動

要想實現飛行器在水平面內前后、左右的運動，必須在水平面內對飛行器施加一定的

力。在圖2-29中，增加電機3的轉速，使拉力增大，相應減小電機1的轉速，使拉力減

小，同時保持其它兩個電機轉速不變，反扭矩仍然要保持平衡。按圖2-26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星:，因此可以實現飛行器的前飛

運動■向后飛行與向前飛行正好相反。（在圖2-26和圖2-27中，《行器在產生俯仰、翻潼

運動的同時也會產生沿x、y軸的水平運動。）

圖2-29前