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多旋翼无人机技术基础

  针对“大众创业、万众创新”的新时代培养高级人才、创新型人才和复合型人才的需要,本书系统而全面地介绍了多旋翼无人机技术基础的主要内容和知识体系。全书共▲●…△分9章,主要内容包括概述、多旋翼无人机飞行原理和翼型设计、DIY 4旋翼无人机组装、多旋翼无人机动力装置、多旋翼无人机空▲=○▼气动力学、多旋翼无人机结构动力学、多旋翼无人机气动弹性力学、多旋翼无人机飞行控制技术和多◁☆●•○△旋翼无人机总体设计。每一章节*后都给出□◁了该章的小结和习题。 本书取材来源于实践,选材新颖、内容丰富、概念清楚易懂,具有很强的可操作★◇▽▼•性,既适合作为高等院校相关专业大学生的专业基础课程教材,也适合作为相关专业研究生及从事多旋翼无人机科研、生产★△◁◁▽▼和培训机构工作人员,以及广大航模爱好者的学习培训教材,对于希望全面了解多旋翼无人机知识的其他读者,本书也是一本较好的参考读物。

  近年来,多旋翼无人机作为航空领域一枝新秀,引起了人们越来越▼▼▽●▽●多的关注和重视,风行全○▲-•■□球,迅速成为新的创业、创新研究热点。其产品在国内外市场上商机无限,世界各国掀起了一股研发和广泛应用的热潮。特别是属于消费级的微型机,操作简单、价格◆■便宜,市场上有众多适合个人自己▷•●动手组装(DIY)的成套软硬配件出售,只要自己动动手,经过简单的组装,就能实现每个人自幼就有的“飞行梦想”。但实际上,多旋翼无人机属于一种电子自动化和智能化控制的高科技产品,技术含量相▽•●◆当高,其研制设计和应用发展等技术问题需要引起大家足☆△◆▲■够的重视。作者紧密结合当前实际,根据自己40多年从事相关方面工作的经验编写了这本教材,系统全面地介绍了多旋翼无人机基本技术的方方面面,使学生对多旋翼无人机能有一个全面的认识。因此,本书的正式出版,既解决了教材缺乏的◆▼问题,也有助于同学们提高对“大众创业、万众创新”精神的认识。

  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

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