多旋翼无人机技术基础

目录 第1章概述 1.1与多旋翼无人机相关的基本概念 1.1.1基本的物理概念和定律 1.1.2系统论的基本概念 1.1.3控制论的基本概念 1.2多旋翼无人机系统的基本概念 1.2.1多旋翼无人机的定义 1.2.2多旋翼无人机系统及其飞行机组 1.3多旋翼无人机的构型、用途及分类 1.3.1多旋翼无人机的构型和用途 1.3.2多旋翼无人机的分类 1.4多旋翼无人机的发展历程和市场前景 1.4.1多旋翼无人机的发展历程 1.4.2多旋翼无人机市场 1.4.3多旋翼无人机的典型案例 1.5民用多旋翼无人机飞行管理 1.5.1航空空域的划分 1.5.2与民用多旋翼无人机飞行相关的法律问题 1.5.3民用多旋翼无人机飞行管理文件 本章小结 习题 第2章多旋翼无人机的飞行原理和翼型设计 2.1多旋翼无人机的飞行原理和控制方式 2.1.1多旋翼无人机的飞行原理 2.1.2多旋翼无人机的飞行控制 2.2多旋翼无人机的特点和对比分析 2.2.1多旋翼无人机的特点 2.2.2多旋翼无人机的对比分析 2.3翼型的几何参数和主要类型 2.3.1翼型的定义和几何参数 2.3.2空气在翼型表面的流动和压力分布 2.3.3翼型的主要类型 2.4翼型空气动力特性和影响因素 2.4.1翼型空气动力特性 2.4.2影响翼型空气动力的因素 2.4.3翼型的选择 2.5多旋翼无人机飞行速度受限的原因和翼型设计 2.5.1多旋翼无人机飞行速度受限的主要原因 2.5.2多旋翼无人机桨叶翼型设计 本章小结 习题 第3章DIY 4旋翼无人机组装 3.1DIY多旋翼无人机的基本概念 3.1.1DIY精神和DIY多旋翼无人机的定义 3.1.24旋翼无人机的组成和DIY步骤 3.2DIY 4旋翼无人机部件的要求和选择 3.2.1DIY 4旋翼无人机部件的要求 3.2.2DIY 4旋翼无人机机架、旋翼与动力装置的选择 3.2.3DIY 4旋翼无人机自动驾驶仪的选择 3.2.4DIY 4旋翼无人机传感器的类型 3.2.5DIY 4旋翼无人机遥控系统的选择 3.3DIY 4旋翼无人机的组装 3.3.1DIY 4旋翼无人机组装前的准备工作 3.3.2DIY 4旋翼无人机自制或组装机架 3.3.3DIY 4旋翼无人机整体组装前的准备 3.3.4DIY 4旋翼无人机的整体组装 3.4DIY 4旋翼无人机的调试 3.4.1DIY 4旋翼无人机无桨调试 3.4.2DIY 4旋翼无人机有桨调试 3.5DIY 4旋翼无人机的操作练习 3.5.1飞行前的检查工作 3.5.2DIY 4旋翼无人机基本操作练习 3.5.3DIY 4旋翼无人机日常飞行练习 3.5.4航模模拟器 3.6民用飞机的适航管理 本章小结 习题 第4章多旋翼无人机动力装置 4.1多旋翼无人机动力装置的基本概念 4.1.1多旋翼无人机发动机的分类、功用和要求 4.1.2多旋翼无人机动力装置的组成 4.2直流电动机 4.2.1直流电动机的基本概念 4.2.2无刷直流电机 4.2.3有刷直流电机 4.2.4空心杯电机 4.3航空活塞式发动机 4.3.1航空活塞式发动机的类型和结构 4.3.2航空活塞式发动机的工作系统和原理 4.3.3旋转活塞式发动机 4.3.4航空活塞式发动机的工作特性 4.4涡轮轴发动机 4.4.1涡轮轴发动机的分类和工作原理 4.4.2涡轮轴发动机的基本结构 4.4.3涡轮轴发动机的工作特性 4.4.4多旋翼无人机燃油发动机不同类型的比较 4.5多旋翼无人机燃油系统和滑油系统 4.5.1多旋翼无人机燃油系统 4.5.2多旋翼无人机滑油系统 4.6多旋翼无人机传动系统 4.6.1多旋翼无人机传动系统的结构和部件 4.6.2多旋翼无人机传动系统的动力学和临界转速 4.6.3旋翼/动力/传动系统的动力学问题 本章小结 习题 第5章多旋翼无人机空气动力学 5.1旋翼飞行器空气动力学的基本概念 5.1.1空气动力学的基本概念 5.1.2旋翼飞行器空气动力学的定义、内容和工具 5.2旋翼的几何参数和工作原理 5.2.1旋翼的功用和几何参数 5.2.2旋翼参数的无因次化 5.2.3旋翼的工作原理 5.3旋翼动量理论的基础知识 5.3.1垂直飞行的动量理论 5.3.2前飞时的动量理论 5.4旋翼叶素理论的基础知识 5.4.1垂直飞行的叶素理论 5.4.2前飞时的叶素理论 5.5旋翼经典涡流理论的基础知识 5.5.1垂直飞行的经典涡流理论 5.5.2前飞时的经典涡流理论 5.6旋翼现代涡流理论的基础知识 5.6.1悬停时旋翼自由尾迹分析 5.6.2前飞时旋翼自由尾迹分析 5.7旋翼CFD理论基础知识 5.7.1计算流体力学的定义和特点 5.7.2旋翼流场的控制方程 5.7.3控制方程的离散化方法 本章小结 习题 第6章多旋翼无人机结构动力学 6.1多旋翼无人机结构动力学的基本概念 6.1.1多旋翼无人机结构动力学的定义和特点 6.1.2多旋翼无人机结构动力学的研究方法和模型 6.1.3多旋翼无人机振动的类型 6.1.4简谐振动与谐波分析 6.1.5单自由度系统的自由振动 6.2多旋翼无人机旋翼结构动力学分析 6.2.1旋翼的结构形式 6.2.2多旋翼无人机的旋翼桨叶振动 6.2.3多旋翼无人机旋翼整体振型 6.3多旋翼无人机传动系统结构的动力学分析 6.3.1多旋翼无人机传动轴的临界转速 6.3.2多旋翼无人机传动系统的扭转振动 6.4多旋翼无人机机体结构动力学分析 6.4.1多旋翼无人机机体结构的类型和特点 6.4.2多旋翼无人机机体结构动力学的研究方法 6.4.3多旋翼无人机机体动力学有限元分析 本章小结 习题 第7章多旋翼无人机气动弹性力学 7.1多旋翼无人机气动弹性力学的基本概念 7.1.1多旋翼无人机气动弹性力学的定义和特点 7.1.2非定常气动力基础 7.1.3非定常气动力计算的常用方法 7.2旋翼桨叶运动自由度之间的耦合 7.2.1旋翼桨叶运动自由度耦合的基本概念 7.2.2旋翼桨叶运动自由度耦合的主要形态 7.3多旋翼无人机旋翼气动弹性静力学 7.3.1旋翼气动弹性静力学的基本概念 7.3.2旋翼桨叶发散的基本原理和临界速度 7.4多旋翼无人机旋翼气动弹性动力学 7.4.1旋翼桨叶颤振的基本概念 7.4.2旋翼桨叶的经典颤振 7.4.3旋翼桨叶的失速颤振 7.4.4旋翼桨叶其他类型的耦合稳定性分析 7.5多旋翼无人机旋翼与机体耦合气动弹性稳定性 7.5.1旋翼—机体耦合系统的动不稳定性 7.5.2旋翼—机体耦合振动系统分析 本章小结 习题 第8章多旋翼无人机飞行控制技术 8.1多旋翼无人机飞行控制系统的基本概念 8.1.1多旋翼无人系统的基本概念 8.1.2多旋翼无人机飞行控制的基本概念 8.2多旋翼无人机飞行姿态的数学表示 8.2.1坐标系统与欧拉角 8.2.2旋转矩阵表示方法 8.2.3四元数表示方法 8.2.4多旋翼无人机姿态表示方法的比较 8.3多旋翼无人机飞行动力学建模 8.3.1建模假设和模型结构 8.3.2多旋翼无人机刚体运动学模型和动力学模型 8.3.3多旋翼无人机控制分配模型 8.3.4多旋翼无人机飞行控制通道和线性简化模型 8.4多旋翼无人机PID控制和卡尔曼滤波 8.4.1PID控制的基本概念 8.4.2PID参数调试 8.4.3卡尔曼滤波器 8.5多旋翼无人机的自动飞行控制 8.5.1飞行控制系统的总体结构和分层结构 8.5.2多旋翼无人机位置控制 8.5.3多旋翼无人机姿态控制 8.5.4多旋翼无人机控制分配 8.5.5多旋翼无人机动力控制 本章小结 习题 第9章多旋翼无人机总体设计 9.1多旋翼无人机设计的基本概念 9.1.1多旋翼无人机研制流程和设计定义 9.1.2多旋翼无人机设计的重要性、设计要求和原则 9.1.3多旋翼无人机设计任务和工作要求 9.2多旋翼无人机总体设计及后续过程 9.2.1多旋翼无人机总体设计定义和概念设计 9.2.2多旋翼无人机初步设计和总体设计特点 9.2.3多旋翼无人机详细设计、设计定型和生产定型 9.3多旋翼无人机的类型分析与选择 9.3.1多旋翼无人机的类型分析 9.3.2多旋翼无人机类型的选择 9.4多旋翼无人机总体参数的分析与选择 9.4.1多旋翼无人机旋翼参数的分析与选择 9.4.2多旋翼无人机重量与动力参数的分析与选择 9.5多旋翼无人机总体布局设计 9.5.1多旋翼无人机总体布局设计的任务和要求 9.5.2多旋翼无人机总体布局设计的内容 本章小结 习题 参考文献