图解无人机核心组件

图解无人机核心组件

无人机技术近年来发展迅速，广泛应用于航拍、测绘、巡检、农业植保等领域。了解无人机的核心组件及其工作原理，对于无人机爱好者和从业者都具有重要意义。本文将详细介绍固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机的主要结构组成和功能。

1. 固定翼无人机

固定翼无人机是较早出现的无人机类型，其由动力装置产生推力或拉力，由机身的固定翼产生升力，是在大气层内飞行的航空器。

尽管固定翼无人机的结构形式不断改进，结构类型也不断增多，但除了少数特殊结构外，大多数固定翼无人机结构由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置5个部分组成。

• 机翼主要由翼梁、纵墙、桁条、翼肋和蒙皮等组成，主要功能是产生飞行所需要的升力。
• 机身主要由纵向骨架桁梁和桁条、横向骨架普通隔框和加强隔框、蒙皮等组成，主要功能是装载燃料和设备，并将机翼、尾翼、起落装置等连成一个整体。机身可以分为构架式、硬壳式、半硬壳式，半硬壳式又分为桁梁式机身和桁条式机身。
• 尾翼是固定翼无人机的重要部件之一。尾翼由垂直尾翼和水平尾翼组成，主要功能是稳定和操纵无人机的俯仰与偏转。
• 起落装置主要由支柱、减振器、机轮和收放机构等组成，主要功能是支撑无人机的起飞、着陆滑跑、滑行和停放等。最常用的轮式起落架由三个轮子组成，按照轮子分布方式分为前三点式和后三点式两种。
• 动力装置包括油动和电动两种,其中油动动力装置主要由螺旋桨、发动机、舵机和辅助系统等组成,电动动力装置主要由电池、电调、电动机和螺旋桨等组成。动力装置的主要功能是产生拉力(螺旋桨式)或推力(喷气式),使无人机产生相对空气的运动。

2. 无人直升机

无人驾驶直升机，是指由无线电地面遥控飞行或/和自主控制飞行的可垂直起降(VTOL)不载人飞行器，在构造形式上属于旋翼飞行器，在功能上属于垂直起降飞行器。主要由主旋翼、尾桨、起落架、机身、传动装置、动力装置等构成。

• 主旋翼系统由自动倾斜器、桨叶和桨毂组成。自动倾斜器又称斜盘（俗称十字盘）来改变旋翼桨叶的桨距。自动倾斜器主要由变距拉杆、旋转环、不旋转环组成。
• 大多数单主旋翼直升机需要一个单独的尾桨系统来克服主旋翼旋转产生的扭矩。尾桨的结构形式有跷跷板式、万向接头式、铰接式、无轴承式、“涵道尾桨”式、无尾桨等等。
• 直升机起落架的主要作用是吸收在着陆时由于有垂直速度而带来的能量，减少着陆时撞击引起的过载，以及保证在整个使用过程中不发生“地面共振”。此外，起落架往往还用来使直升机具有在地面运动的能力，减少滑行时由于地面不平而产生的撞击与颠簸。最常见的起落架是滑橇式的，适合在不同类型的表面上起降。
• 无人直升机机身与固定翼无人机机身结构和功能类似，主要功能是装载燃料、货物和设备等，同时作为无人直升机安装基础将各部分连成一个整体。机身是直接承受和产生空气动力的部件，还具有承载和传力的作用,承受各种装载的载荷和各类动载荷。
• 典型的无人直升机动力装置主要使用安装在机身上的往复式发动机。发动机可以采用垂直安装或者水平安装方式，通过传动装置将动力传递到垂直的主旋翼和尾翼的传动轴上，如图所示。典型情况下，发动机通过一个主传动机构和皮带或者一个离心式离合器来驱动主旋翼。无人直升机可以采用的另外一种发动机是无刷电机。这种动力装置结构简单、维护方便，适用于大多数的小型无人直升机。

3. 多旋翼无人机

多旋翼无人机，是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机。其通过每个轴上的电动机转动，带动旋翼，从而产生升推力。一般由机架、动力系统、遥控系统、飞控等组成。

• 机架主要由机身、机臂和起落架等组成，也有采用一体化设计的机架。机架的主要功能是承载其他构件的安装。
• 多旋翼无人机的动力系统主要由电池、电调、电动机和螺旋桨 4个部分组成。动力系统决定了多旋翼的主要性能，例如悬停时间、载重能力、飞行速度和飞行距离等等。
• 飞行控制系统是多旋翼无人机的核心设备，主要由陀螺仪、加速度计、角速度计、气压计、GPS、指南针和控制电路等组成, 主要功能是计算并调整无人机的飞行姿态,控制无人机自主或半自主飞行。
• 遥控系统由遥控器和接收机组成，是整个飞行系统的无线控制终端。想要达到与无人机通讯的功能需要遥控器和接收机两部分配合完成：遥控器上的控制杆输出信号通过无线电波发送给接收机，而接收机通过接收无线电波，转为数字信号发送至飞控。

无人机产业链逐渐完善，包括无人机研发、生产、销售、培训、维修等领域。上游环节主要包括无人机主机、发动机、传感器等关键部件的研发和生产；中游环节是无人机整机制造；下游环节为无人机应用服务，包括航拍、测绘、巡检、农业植保等。