无人机的飞行平台，即承载无人机上所有组件的机架，就好比人体的骨骼，无人机上的其他重要组成部分——飞行控制系统、动力系统、数据链系统、载荷系统都是通过机架承载起来飞上天的。

鸟儿之所以能飞行，与它轻盈的身姿和身体构造是分不开的。身体构造和形态是飞行的基础，飞机也是一样。

01多旋翼无人机

目前在无人机领域，根据需求和用途的不同，无人机的类型也是千变万化。从飞行平台的类型来划分，可以将应用较多的无人机分为三种类型：固定翼无人机、旋翼无人机（单旋翼无人机和多旋翼无人机）以及复合翼无人机。

多旋翼飞行平台通常有四旋翼（如：大疆TT）、六旋翼、八旋翼。多旋翼飞行平台由机身、机臂和起落架组成，结构比较简单。它的动力是由电机旋转带动桨叶转动产生的，但是一般的多旋翼无人机不像直升机那样可改变螺距，所以它是通过改变每个旋翼之间的相对转速来改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的前进、后退等动作。当多旋翼的各个电机转速一致，并且桨叶推力的总和等于重力时，就可以实现飞机的悬停。

多旋翼飞行平台具有结构简单、操控方便等优点，所以目前在玩具飞机、航拍飞机、工业飞机中被大量使用。但相对于固定翼无人机，续航能力差也是限制多旋翼无人机发展的一个最主要的因素。

以大疆TT为例，观察无人机的组成（上图），为什么要有4个螺旋桨？又是什么特点？在分析之前，先尝试制作或观察一个竹蜻蜓，分别向顺时针和逆时针旋转，看会发生什么情况？

通过这个案例，发现螺旋桨是倾斜的。

1、螺旋桨转动的时候会受到空气的阻力；

2、空气给螺旋桨的力垂直于螺旋桨表面斜向上或者斜向下；

3、螺旋桨受到斜向上的力时竹蜻蜓飞起来。

仔细观察无人机螺旋桨。

发现：对角线的螺旋桨形状和转向相同，相邻的螺旋桨形状和转向相反。

工程师有意设计了两种桨叶倾斜方向不同的螺旋桨。一对需要顺时针旋转才能提供升力，另一对需要逆时针旋转才能提供升力。我们称逆时针旋转的桨为正桨，顺时针旋转的桨为反桨。

02特殊情况分析

回顾牛二定律，无论无人机要向哪个方向飞，它首先需要一个指向那个方向的合力。这里分析几种特殊的情况：

1、悬停（垂直运动）

上升力等于重力，即：M1=M2=M3=M4M（做定轴转动物体所受的合外力矩）

2、上升（垂直运动）

上升力大于重力，即：M1、M2、M3、M4均增速

3、下降（垂直运动）

上升力小于重力，即：M1、M2、M3、M4均减速

4、向左（水平运动）

如何给一个向左的力呢？这里改变螺旋桨的转速，使机身倾斜，升力也随之倾斜，产生向左的合力。

这里涉及到了一个概念：力的合成。两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这个平行四边形的对角线就表示合力的大小和方向，这就叫做平行四边形定则（ParallelogramLaw）

所以，设置：M1、M4加速；M2、M3减速。

5、向前（水平方向）

参照上述结论，当M3、M4加速，M1、M2减速时，无人机向前倾斜，受到向前的力，开始向前飞。

6、水平转动

比如：如何实现右转？

只需M2、M4减速，向左转的作用力变小；M1、M3加速，向右转的力增大。无人机右转，高度维持不变。

03总结

#青少年科普知识#本篇中分析了四旋翼无人机桨叶的特点，以及如何来控制无人机飞行。

1、螺旋桨是倾斜的曲面，利用转动时空气的反作用力来工作。

2、四轴飞行器有一对正桨一对反桨，对角线的桨相同。

3、我们通过改变不同螺旋桨的转速来改变无人机的运动状态。