多旋翼無人機技術基礎

 

 

目錄

 

 

第1章概述

 

 

 

1.1與多旋翼無人機相關的基本概念

1.1.1基本的物理概念和定律

1.1.2系統論的基本概念

1.1.3控制論的基本概念

1.1.4飛行器和航空飛行器的分類

 

1.2多旋翼無人機系統的基本概念

1.2.1多旋翼無人機的定義

1.2.2多旋翼無人機系統及其飛行機組

1.3多旋翼無人機的構型、用途及分類

1.3.1多旋翼無人機的構型和用途

1.3.2多旋翼無人機的分類

1.4多旋翼無人機的發展歷程和市場前景

1.4.1多旋翼無人機的發展歷程

1.4.2多旋翼無人機市場

1.4.3多旋翼無人機與其他類型無人機的對比分析

1.5多旋翼無人機的開源飛控

1.5.1開源軟件和開源硬件的基本概念

1.5.2無人機開源飛控的基本概念

 

1.6民用多旋翼無人機飛行管理

1.6.1航空空域的劃分

1.6.2與民用多旋翼無人機飛行相關的法律問題

1.6.3民用多旋翼無人機飛行管理文件

1.6.4無人機操控員證照

本章小結

習題

 

 

 

第2章多旋翼無人機的飛行原理和翼型設計

 

 

 

2.1多旋翼無人機的飛行原理和控制方式

2.1.1多旋翼無人機的飛行原理

 

2.1.2多旋翼無人機的飛行控制

2.2多旋翼無人機的特點和對比分析

2.2.1多旋翼無人機的特點

2.2.2多旋翼無人機的對比分析

2.3翼型的幾何參數和主要類型

2.3.1翼型的定義和幾何參數

2.3.2空氣在翼型錶面的流動和壓力分佈

2.3.3翼型的主要類型

2.4翼型空氣動力特性和影響因素

2.4.1翼型空氣動力特性

2.4.2影響翼型空氣動力的因素

2.4.3翼型的選擇

2.5多旋翼無人機飛行速度受限的原因和翼型設計

2.5.1多旋翼無人機飛行速度受限的主要原因

2.5.2多旋翼無人機槳葉翼型設計

本章小結

習題

 

 

第3章DIY 四旋翼無人機組裝

 

 

 

3.1DIY多旋翼無人機的基本概念

3.1.1DIY精神和DIY多旋翼無人機的定義

3.1.2四旋翼無人機的組成和DIY步驟

3.2DIY 四旋翼無人機部件的要求和選擇

3.2.1DIY 四旋翼無人機部件的要求

3.2.2DIY 四旋翼無人機機架、旋翼與動力裝置的選擇

3.2.3DIY 四旋翼無人機自動駕駛儀的選擇

3.2.4DIY 四旋翼無人機傳感器的類型

3.2.5DIY 四旋翼無人機遙控系統的選擇

3.3DIY 四旋翼無人機的組裝

3.3.1DIY 四旋翼無人機組裝前的準備工作

3.3.2DIY 四旋翼無人機自製或組裝機架

3.3.3DIY 四旋翼無人機整體組裝前的準備

3.3.4DIY 四旋翼無人機的整體組裝

3.4DIY 四旋翼無人機的調試

3.4.1DIY 四旋翼無人機無槳調試

3.4.2DIY 四旋翼無人機有槳調試

3.5DIY 四旋翼無人機的操作練習

3.5.1飛行前的檢查工作

3.5.2DIY 四旋翼無人機基本操作練習

3.5.3DIY 四旋翼無人機日常飛行練習

3.5.4航模模擬器

3.6民用飛機的適航管理

本章小結

習題

 

 

第4章多旋翼無人機動力裝置

 

 

 

4.1多旋翼無人機動力裝置的基本概念

4.1.1多旋翼無人機發動機的分類、功用和要求

4.1.2多旋翼無人機動力裝置的組成

4.2直流電動機

4.2.1直流電動機的基本概念

4.2.2無刷直流電機

4.2.3有刷直流電機

4.2.4空心杯電機

4.3航空活塞式發動機

4.3.1航空活塞式發動機的類型和結構

4.3.2航空活塞式發動機的工作系統和原理

4.3.3旋轉活塞式發動機

4.3.4航空活塞式發動機的工作特性

4.4渦輪軸發動機

4.4.1渦輪軸發動機的分類和工作原理

4.4.2渦輪軸發動機的基本結構

4.4.3渦輪軸發動機的工作特性

4.4.4多旋翼無人機燃油發動機不同類型的比較

4.5多旋翼無人機燃油系統和滑油系統

4.5.1多旋翼無人機燃油系統

4.5.2多旋翼無人機滑油系統

4.6多旋翼無人機傳動系統

4.6.1多旋翼無人機傳動系統的結構和部件

4.6.2多旋翼無人機傳動系統的動力學和臨界轉速

4.6.3旋翼/動力/傳動系統的動力學問題

本章小結

習題

 

 

第5章多旋翼無人機空氣動力學

 

 

 

5.1旋翼飛行器空氣動力學的基本概念

5.1.1空氣動力學的基本概念

5.1.2旋翼飛行器空氣動力學的定義、內容和工具

5.2旋翼的幾何參數和工作原理

5.2.1旋翼的功用和幾何參數

5.2.2旋翼參數的無因次化

5.2.3旋翼的工作原理

5.3旋翼動量理論的基礎知識

5.3.1垂直飛行的動量理論

5.3.2前飛時的動量理論

5.4旋翼葉素理論的基礎知識

5.4.1垂直飛行的葉素理論

5.4.2前飛時的葉素理論

5.5旋翼經典渦流理論的基礎知識

5.5.1垂直飛行的經典渦流理論

5.5.2前飛時的經典渦流理論

5.6旋翼現代渦流理論的基礎知識

5.6.1懸停時旋翼自由尾跡分析

5.6.2前飛時旋翼自由尾跡分析

5.7旋翼CFD理論基礎知識

5.7.1計算流體動力學的定義和特點

5.7.2旋翼流場的控制方程

5.7.3控制方程的離散化方法

本章小結

習題

 

 

第6章多旋翼無人機結構動力學

 

 

 

6.1多旋翼無人機結構動力學的基本概念

6.1.1多旋翼無人機結構動力學的定義和特點

6.1.2多旋翼無人機結構動力學的研究方法和模型

6.1.3多旋翼無人機振動的類型

6.1.4簡諧振動與諧波分析

6.1.5單自由度系統的自由振動

6.2多旋翼無人機旋翼結構動力學分析

6.2.1旋翼的結構形式

6.2.2多旋翼無人機的旋翼槳葉振動

6.2.3多旋翼無人機旋翼整體振型

6.3多旋翼無人機傳動系統結構的動力學分析

6.3.1多旋翼無人機傳動軸的臨界轉速

6.3.2多旋翼無人機傳動系統的扭轉振動

6.4多旋翼無人機機體結構動力學分析

6.4.1多旋翼無人機機體結構的類型和特點

6.4.2多旋翼無人機機體結構動力學的研究方法

6.4.3多旋翼無人機機體動力學有限元分析

本章小結

習題

 

 

第7章多旋翼無人機氣動彈性力學

 

 

 

7.1多旋翼無人機氣動彈性力學的基本概念

7.1.1多旋翼無人機氣動彈性力學的定義和特點

7.1.2非定常氣動力基礎

7.1.3非定常氣動力計算的常用方法

7.2旋翼槳葉運動自由度之間的耦合

7.2.1旋翼槳葉運動自由度耦合的基本概念

7.2.2旋翼槳葉運動自由度耦合的主要形態

7.3多旋翼無人機旋翼氣動彈性靜力學

7.3.1旋翼氣動彈性靜力學的基本概念

7.3.2旋翼槳葉發散的基本原理和臨界速度

7.4多旋翼無人機旋翼氣動彈性動力學

7.4.1旋翼槳葉顫振的基本概念

7.4.2旋翼槳葉的經典顫振

7.4.3旋翼槳葉的失速顫振

7.4.4旋翼槳葉其他類型的耦合穩定性分析

7.5多旋翼無人機旋翼與機體耦合氣動彈性穩定性

7.5.1旋翼機體耦合系統的動不穩定性

7.5.2旋翼機體耦合振動系統分析

本章小結

習題

 

 

第8章多旋翼無人機飛行控制技術

 

 

 

8.1多旋翼無人機飛行控制系統的基本概念

8.1.1多旋翼無人機系統的基本概念

8.1.2多旋翼無人機飛行控制的基本概念

8.2多旋翼無人機飛行姿態的數學表示

8.2.1坐標系統與歐拉角

8.2.2旋轉矩陣表示方法

8.2.3四元數表示方法

8.2.4多旋翼無人機姿態表示方法的比較

8.3多旋翼無人機飛行動力學建模

8.3.1建模假設和模型結構

8.3.2多旋翼無人機剛體運動學模型和動力學模型

8.3.3多旋翼無人機控制分配模型

8.3.4多旋翼無人機飛行控制通道和線性簡化模型

8.4多旋翼無人機PID控制和卡爾曼濾波

8.4.1PID控制的基本概念

8.4.2PID參數調試

8.4.3卡爾曼濾波器

8.5多旋翼無人機的自動飛行控制

8.5.1飛行控制系統的總體結構和分層結構

8.5.2多旋翼無人機位置控制

8.5.3多旋翼無人機姿態控制

8.5.4多旋翼無人機控制分配

8.5.5多旋翼無人機動力控制

本章小結

習題

 

 

第9章多旋翼無人機復合材料結構設計

 

 

 

9.1航空結構材料發展歷程和復合材料的基本概念

9.1.1航空結構材料發展的歷程

9.1.2復合材料的基本概念

 

9.2多旋翼無人機復合材料結構設計

9.2.1多旋翼無人機結構設計的定義、特點和過程

9.2.2多旋翼無人機復合材料結構設計積木式方法

9.3多旋翼無人機復合材料結構材料設計

9.3.1多旋翼無人機復合材料結構材料設計的定義與選材

9.3.2多旋翼無人機復合材料結構材料設計的選材

9.4多旋翼無人機復合材料基礎構件設計

9.4.1復合材料層合板設計

9.4.2復合材料加筋板設計

9.4.3復合材料夾層結構設計

9.4.4復合材料格柵結構設計

9.5多旋翼無人機復合材料機身設計

9.5.1無人機機身典型結構型式

9.5.2復合材料結構整體化設計

9.5.3多旋翼微型無人機機身結構設計要點

9.6多旋翼無人機復合材料旋翼系統設計

9.6.1旋翼系統氣動環境和槳葉結構設計特點

9.6.2旋翼槳葉選用復合材料的優勢和大梁結構設計

9.6.3旋翼槳轂結構設計要求和復合材料槳轂特點

9.6.4復合材料無軸承槳轂結構設計

9.7多旋翼無人機復合材料螺旋槳結構設計

9.7.1空氣螺旋槳結構特點和工作原理

9.7.2空氣螺旋槳幾何參數和功率設計

9.7.3復合材料螺旋槳選用的材料和成型工藝

本章小結

習題

 

 

 

第10章多旋翼無人機總體設計

 

 

 

10.1多旋翼無人機設計的基本概念

10.1.1多旋翼無人機研製流程和設計定義

10.1.2多旋翼無人機設計的重要性、設計要求和原則

10.1.3多旋翼無人機設計任務和工作要求

10.2多旋翼無人機總體設計及後續過程

10.2.1多旋翼無人機總體設計定義和概念設計

10.2.2多旋翼無人機初步設計和總體設計特點

10.2.3多旋翼無人機詳細設計、設計定型和生產定型

10.3多旋翼無人機的類型分析與選擇

10.3.1多旋翼無人機的類型分析

10.3.2多旋翼無人機類型的選擇

10.4多旋翼無人機總體參數的分析與選擇

10.4.1多旋翼無人機旋翼參數的分析與選擇

10.4.2多旋翼無人機重量與動力參數的分析與選擇

10.5多旋翼無人機總體佈局設計

10.5.1多旋翼無人機總體佈局設計的任務和要求

10.5.2多旋翼無人機總體佈局設計的內容

本章小結

習題

 

 

參考文獻