無人機培訓教材無人機項目實施方案

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1、無人機工程實施方案 無人機工程實施方案 此文檔 word 版本下載后可任意編輯修改 第一章 飛行原理 本章介紹一些根本物理觀念,在此只能點到為止,如果你 在學校已上過了或沒興趣學,請?zhí)^這一章直接往下看. 第一節(jié)速度與加速度 速度即物體移動的快慢及方向,我們常用的單位是每秒多 少公尺〔公尺/秒〕0 加速度即速度的改變率,我們常用的單位是〔公尺 /秒/ 秒〕,如果加速度是負數,那么代表減速. 第二節(jié)牛頓三大運動定律 第一定律：除非受到外來的作用力,否那么物體的速度 〔v〕會保持 不變. 沒有受力即所有外力合力為零,當飛機在天上保持等速直 線飛行時,這時飛機所受的合力

2、為零,與一般人想象不同的是, 當飛機降落保持相同下沉率下降,這時升力與重力的合力仍是 零,升力并未減少,否那么飛時機越掉越快. 第二定律：某質量為 m的物體的動量〔p = mv〕變化率是正比于外 加力 F 并且發(fā)生在力的方向上. 此即著名的 F=ma 公式,當物體受一個外力后,即在外力 的方向產生一個加速度, 飛機起飛滑行時引擎推力大于阻力, 于 是產生向前的加速度, 速度越來越快阻力也越來越大, 遲早引擎 推力會等于阻力,于是加速度為零,速度不再增加,當然飛機此 時早已飛在天空了. 第三定律：作用力與反作用力是數值相等且方向相反. 你踢門一腳,你的腳也會痛,由于門也對你施了一個相同

3、 大小的力 第三節(jié)力的平衡 作用于飛機的力要剛好平衡,如果不平衡就是合力不為零, 依牛頓第二定律就會產生加速度, 為了分析方便我們把力分為 X、 Y、Z 三個軸力的平衡及繞 X、Y、Z 三個軸彎矩的平衡. 軸力不平衡那么會在合力的方向產生加速度,飛行中的飛機 受的力可分為升力、重力、阻力、推力 〔如圖1-1〕,升力由機 翼提供,推力由引擎提供,重力由地心引力產生,阻力由空氣產 生,我們可以把力分解為兩個方向的力, 稱x及y方向〔當然 還有一個z方向,但對飛機不是很重要,除非是在轉彎中丨,飛 機等速直線飛行時x方向阻力與推力大小相同方向相反, 故x方 向合力為零,飛機速度不變, y

4、 方向升力與重力大小相同方向相 反,故 y 方向合力亦為零,飛機不升降,所以會保持等速直線飛 圖1-1 彎矩不平衡那么會產生旋轉加速度, 在飛機來說,X軸彎矩不 平衡飛時機滾轉,Y軸彎矩不平衡飛時機偏航、Z軸彎矩不平衡 飛時機俯仰〔如圖1-2〕. Y軸〔偏航軸〕 Z軸〔俯仰軸〕 圖1-2 第四節(jié)伯努利定律 伯努利定律是空氣動力最重要的公式,簡單的說流體的速 度越大,靜壓力越小,速度越小,靜壓力越大,這里說的流體一 般是指空氣或水,在這里當然是指空氣,設法使機翼上部空氣流 速較快,靜壓力那么較小,機翼下部空氣流速較慢,靜壓力較大, 兩邊互相較力〔如圖1-3〕,于

5、是機翼就被往上推去,然后飛機 就飛起來,以前的理論認為兩個相鄰的空氣質點同時由機翼的前 端往后走,一個流經機翼的上緣,另一個流經機翼的下緣,兩個 質點應在機翼的后端相會合 〔如圖1-4〕,經過仔細的計算后發(fā) 覺如依上述理論,上緣的流速不夠大,機翼應該無法產生那幺大 的升力,現在經風洞實驗已證實,兩個相鄰空氣的質點流經機翼 上緣的質點會比流經機翼的下緣質點先到達后緣 〔如圖 1-5〕. 邛川川1川1用和隹 8 圖1-3 圖1-4 圖1-5 我曾經在雜志上看過某位作者說飛機產生升力是由于機翼 有攻角,當氣流通過

6、時機翼的上緣產生〞真空〞, 于是機翼被真 空吸上去〔如圖1-6〕,他的真空還真聽話,只把飛機往上吸, 為什幺不會把機翼往后吸, 把你吸的動都不能動,還有另一個常 聽到的錯誤理論有時叫做子彈理論, 這理論認為空氣的質點如同 子彈一般打在機翼下緣,將動量傳給機翼,這動量分成一個往上 的分量于是產生升力,另一個分量往后于是產生阻力 〔如圖 1-7〕,可是克拉克Y翼及內凹翼在攻角零度時也有升力,而照 這子彈理論該二種翼型沒有攻角時只有上面〞挨子彈〞, 應該產 生向下的力才對啊,所以機翼不是風箏當然上緣也沒有所謂真 真空 升力的錯誤理論 圖1-6 力 升力的錯誤理論 圖1-7 伯努利定律在日常生活上也常常應用,最常見的可能是噴 霧殺蟲劑了〔如圖1-8〕,當壓縮空氣朝A點噴去,A點附近的 空氣速度增大靜壓力減小,B點的大氣壓力就把液體壓到出口, 剛好被壓縮空氣噴出成霧狀,讀者可以在家里用杯子跟吸管來試 驗,壓縮空氣就靠你的肺了,表演時吸管不要成 90度,傾斜一 點點,以免空氣直接吹進管內造成皮托管效應,效果會更好. 圖1-8