四轴飞行器的原理和组成

在真正开始四轴飞行器（四旋翼飞行器）的制作之前，我们先来了解一下四轴飞行器的基本组成和原理。除了了解必要的理论原理外，还需要知道四轴飞行器的四个部分——机架、飞控、传感器和电机与电调本文选自四轴飞行器实践教程大学霸。

1.3.1  四轴飞行器的实现原理

四轴飞行器是在空气中飞行的飞行器。为了获得廉价的动力，它只能利用空气动力，不能像火箭一样飞行。所以四轴飞行器的动力、偏航的动作只能依靠与空气的作用来实现。如图1.13是四轴飞行器的力学简化图（四轴飞行器有两种模式，这里只举其中一种为例）文选自四轴飞行器实践教程大学霸。

图1.13  四轴飞行器简化力学图

图1.13中的F₁、F₂、F₃和F₄的大小由桨的转速决定。转速越大力越大，转速越小力越小，这样通过控制四个力的大小变化就可以实现四轴飞行器的前进、后退、转向（偏航）和旋转。

1.3.2  四轴飞行器的安装平台——机架

在四轴飞行器中机架（如图1.14）相当于人体的骨骼，机架决定了飞行器的主体结构。机架是飞行器的基础平台，电机、电调和飞控板（飞行控制器）等设备都要安装在机架上面。机架的主要作用如下：

图1.14  机架

q  提供安装接口。这些接口包括安装和固定电机、电调、飞控板的螺丝孔。

q  提供整体的稳定和坚固的平台。飞行器飞行过程中需要一个稳定坚固的平台，这样可以使得电机转动过程中不会毁坏其他设备，并为传感器提供一个稳定平台。

q  起落架等缓冲装备。这些可以在为飞行器提供安全的起飞和降落条件，避免损坏其它仪器。

q  保证足够低的质量（重量）。这样就可以给其他控制设备提供更多的余量。

q  提供相应的保护装置。这里的保护装置用于保护飞行器本身，和可能接触到的操作人员。因为飞行过程中会存在各种不可预知的情况，一定的保护措施可以保护器械和其他人员，减少不必要的损失选自四轴飞行器实践教程大学霸。