【摘要】：提到多旋翼无人机，大家一定都很熟悉了，现在市面上主流的无人机多数都是多旋翼型的，但是，你知道多旋翼无人机是如何飞上天并作出各种动作的吗？下面小编就给大家普及一下多旋翼无人机的飞行原理。
多旋翼飞行器是通过调节多个电机转速来改变螺旋桨转速，实现升力的变化，进而达到飞行姿态控制的目的。以四旋翼飞行器为例，飞行原理如图所示，电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，因此飞行器平衡飞行，陀螺效应和空气扭矩效应全被抵消。与传统的直升机相比，四旋翼飞行器由于各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩，所以多旋翼无人机在空中更加稳定。
多旋翼飞行器可以通过调节电机的转速来实现6个方向上的运动，分别为：垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、倾向运动。
垂直运动（升降控制）
在图（a）中，两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率时，旋翼转速增加使得总的垂直向上的拉力增大，当总拉力大于整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直升起；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为0时，在旋翼产生的升力与飞行器的自重平衡时，飞行器便保持悬停状态。所以可以看出，保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。
俯仰运动（前后控制）
在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速改变量的大小应相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。
横滚运动（左右控制）
与图（b）的俯仰运动原理相同，在图（c）中，改变电机2和电机4的转速，保持电机1和电机3的转速不变，便可以使机身绕x轴方向旋转，从而实现飞行器横滚运动。
偏航运动（旋转控制）
旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图 d中，当电机 1和电机 3 的转速上升，电机 2 和电机 4 的转速下降时，旋翼 1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕 z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与电机 1、电机3的转向相反。
前后运动
要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力。在图 e中，增加电机 3转速，使拉力增大，相应减小电机1转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图 b的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。（在图 b 图 c中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿 x、y轴的水平运动。）
倾向运动
与图（e）的前后运动原理相同，在图（f）中，改变电机2和电机4的转速，保持电机1和电机3的转速不变，便可以使机身在水平面左右移动，即实现飞行器倾向运动。
想必现在大家就清楚了一台多旋翼无人机为什么可以在空中做出各种不同的动作了，其实大家也可以发现多旋翼无人机的飞行原理并不复杂，也正是由于其原理简单，且具有很好的稳定性，才让其成为了消费级无人机中的主力军，而你们在了解了其原理以后，是不是对以后的飞行操控更有信心了呢！
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多旋翼飞行器是通过调节多个电机转速来改变螺旋桨转速，实现升力的变化，进而达到飞行姿态控制的目的。以四旋翼飞行器为例，飞行原理如图所示，电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，因此飞行器平衡飞行，陀螺效应和空气扭矩效应全被抵消。与传统的直升机相比，四旋翼飞行器由于各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩，所以多旋翼无人机在空中更加稳定。
多旋翼飞行器可以通过调节电机的转速来实现6个方向上的运动，分别为：垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、倾向运动。
垂直运动（升降控制）
在图（a）中，两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率时，旋翼转速增加使得总的垂直向上的拉力增大，当总拉力大于整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直升起；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为0时，在旋翼产生的升力与飞行器的自重平衡时，飞行器便保持悬停状态。所以可以看出，保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。
俯仰运动（前后控制）
在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速改变量的大小应相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。
横滚运动（左右控制）
与图（b）的俯仰运动原理相同，在图（c）中，改变电机2和电机4的转速，保持电机1和电机3的转速不变，便可以使机身绕x轴方向旋转，从而实现飞行器横滚运动。
偏航运动（旋转控制）
旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图 d中，当电机 1和电机 3 的转速上升，电机 2 和电机 4 的转速下降时，旋翼 1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕 z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与电机 1、电机3的转向相反。
前后运动
要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力。在图 e中，增加电机 3转速，使拉力增大，相应减小电机1转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图 b的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。（在图 b 图 c中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿 x、y轴的水平运动。）
倾向运动
与图（e）的前后运动原理相同，在图（f）中，改变电机2和电机4的转速，保持电机1和电机3的转速不变，便可以使机身在水平面左右移动，即实现飞行器倾向运动。
想必现在大家就清楚了一台多旋翼无人机为什么可以在空中做出各种不同的动作了，其实大家也可以发现多旋翼无人机的飞行原理并不复杂，也正是由于其原理简单，且具有很好的稳定性，才让其成为了消费级无人机中的主力军，而你们在了解了其原理以后，是不是对以后的飞行操控更有信心了呢！
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