一、航拍飞行器***四个机翼的转动方向

以大疆精灵四轴飞行器为例

1.结构形式

旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构形式如图1.1所示。

.工作原理

四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，但只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。

四旋翼飞行器的电机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，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。

在上图中，电机1和电机3作逆时针旋转，电机2和电机4作顺时针旋转，规定沿x轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。

（1）垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；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。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。

（2）俯仰运动：在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降（改变量大小应相等），电机2、电机4的转速保持不变。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转，同理，当电机1的转速下降，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。

（3）滚转运动：与图b的原理相同，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，则可使机身绕x轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。

（4）偏航运动：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。

（5）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。）

（6）倾向运动：在图f中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。

二、实现四旋翼无人机垂直起降的难点在哪

倾转旋翼飞机是固定机翼和直升飞机的结合体，可旋转的螺旋桨安装在机翼端部；其螺旋桨旋转面平行于水平面，就可以像直升机一样起飞；在空中一点高度时慢慢旋转螺旋桨旋转面和水平面的角度，就可以产生水平力使飞机产生水平方向个运动，达到一定速度时其升力完全由机翼产生。

其可以像直升机一样起飞、降落、悬停、转向、侧飞、倒飞，又可以像固定翼飞机一样完全由机翼产生升力平飞；

特点是像直升机一样可以不需要跑到就可以起飞降落，可以不需要跑道，速度比直升机快；但速度不如固定翼飞机，且需要一套复杂的旋转旋翼的机构。代表机型有美国V-22鱼鹰。

垂直/短距起降飞机一般指通过涡轮发动机改变喷气方向可以垂直起降，又能靠机翼产生升力平飞的飞机，多为舰载机。其垂直起降是通过改变喷气发动机的喷管的喷气方向实现的，即垂直向下喷气；平飞的时候发动机喷管向后喷气提供水平推力。

特点是对起降场地要求不高，甚至可以不需要跑道，适合在甲板是起降；早期的垂直/短距起降飞机速度都不高，新的F-35可以超音速飞行；但其同样有一套复杂的喷气转向和升力风扇/升力发动机机构，F-35虽然弥补了在机动性和速度上的不足，但航程和载弹量还不能和同等重量级别的普通作战飞机比，特别在垂直起降时非常耗油。

代表机型有前苏联的雅克-38，英国的“鹞式”，美国的F-35。

两种飞机都能实现垂直起降，不同的是采用不同的发动机和升力/推进系统，所以速度和机动性能不同，也就决定了它们的使用用途不同。前者使用的螺旋桨推进，相比速度慢，机动性差，但载重更大，同为军用机多用于运输、救援；后者使用喷气发动机推进，相比速度快，机动性好，多用于作战飞机。

三、四旋翼无人机哪个通道控制上升下降

四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，但只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。

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四旋翼飞行器的电机 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，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。

在上图中，电机 1和电机 3作逆时针旋转，电机 2和电机 4作顺时针旋转，规定沿 x轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。

（1）垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；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。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。

（2）俯仰运动：在图（b）中，电机 1的转速上升，电机 3的转速下降（改变量大小应相等），电机 2、电机 4的转速保持不变。由于旋翼1的升力上升，旋翼 3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕 y轴旋转，同理，当电机 1的转速下降，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。

（3）滚转运动：与图 b的原理相同，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，则可使机身绕 x轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。

（4）偏航运动：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。

（5）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。）

（6）倾向运动：在图 f中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。