多旋翼無人機的機架設(shè)計的選材和布局分析

今天我們來一起學(xué)習(xí)關(guān)于多旋翼機架的相關(guān)知識。機架需要承載無人機的全部設(shè)備，包括飛行控制器、電調(diào)、電機、螺旋槳、遙控器接收機、電池、電源、云臺等等。因此機架設(shè)計的好壞直接影響到整個無人機的性能與安全。我們就來看看無人機機架設(shè)計中的相關(guān)內(nèi)容：

一、選材

機架最重要的一個參數(shù)就是其自身的重量，為了克服機身的自重，機架需要要被設(shè)計的盡可能的輕。因為機身重量越小，就意為著飛機的載重越大，所以在對機身的材料選擇上也需要謹慎考慮。常見的機身材料有塑料和碳纖維。

1.塑料機架：

塑料的密度較小，重量較輕，但強度和剛度不大，制作比較容易，多個機身部件在組裝時通常采用螺絲固定，在槳高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的振動可能會使得螺絲變的松動，從而導(dǎo)致機身的軸臂有脫落的危險。而隨著3D打印技術(shù)的成熟，使用3D打印機一次性將機架打印出來，即節(jié)省了螺絲釘?shù)闹亓坑直苊饬溯S臂松動的危險。

2.碳纖維機架：

采用碳纖維材料來做為無人機的機架也是比較常用的選擇。碳纖維的密度低，強度和剛度都很高，非常適合做為無人機的機架材料。但碳纖維的加工比較困難，需要對整個碳纖維板做切割，打孔，并與起落架等其它部件連接固定，相對來說比較困難。但由于其強度和剛度都較大，所以在飛機飛行過程中會有減振效果，使飛行更加更加穩(wěn)定。

因此，塑料材質(zhì)的機架價格低廉，更適合普通無人機和航模愛好者，而碳纖維材質(zhì)的機架更多時候被用于商業(yè)或工業(yè)級無人機的設(shè)計當(dāng)中。

二、布局

常見的多旋翼布局有三旋翼、四旋翼、六旋翼和八旋翼、當(dāng)然也有一些比較的奇怪的布局，例如五旋翼，在開源飛行控制程序（以后簡稱飛控程序或飛控）中通常分為兩大類，X型和I型，也就是我們常說的叉型布局和十字型布局。而對于不同的布局有下面的簡稱：

三、軸距

軸距是多旋翼無人機中非常重要的一個參數(shù)，通常被定義為電機軸心軸圍成 的外科外接圓周的直徑，單位毫米mm，對稱多旋翼無人機中軸距即為對角線上的兩個電機軸心的距離，軸距的大小確定了螺旋槳的尺寸上限，從而限定了螺旋槳能產(chǎn)生的最大拉力，也就是直接影響到無人機的載重能力，

四、起落架

通常在多旋翼機的底部都會裝有起落架，起落架的作用是使得機身與地面之間有一個安全距離，使飛機在離地面不遠處起飛或降落時由于不穩(wěn)定因素所造成的機身傾斜而不至于使螺旋槳與地面發(fā)生碰撞。另外在起落架使得螺旋槳與地面之間有足夠的空間，飛機起飛和降落時，可以有效減小氣流與地面產(chǎn)生的氣流干擾。當(dāng)然，起落架的安裝加大了飛機自身的重量，也就減小了飛機的載重。

五：涵道

在螺旋槳一講中我們已經(jīng)介紹了關(guān)于的作用，涵道可以在保護槳葉的同時也保證人的安全，還可以提高飛行的拉力效率和減少噪聲。帶有涵道的多旋翼的拉力由兩部分組成 ：螺旋槳本身產(chǎn)生的拉力和涵道產(chǎn)生的附加拉力。根據(jù)伯努力原理，涵道內(nèi)側(cè)由于有螺旋槳的高速旋轉(zhuǎn)，帶動氣流快速下降，涵道外側(cè)氣流流動緩慢，所以涵道外側(cè)氣壓會大于內(nèi)側(cè)氣壓，于是空氣會產(chǎn)生一部分向上的拉力。也就是會提高飛機的動力

但是從機架設(shè)計上講，我們?nèi)绻黾恿怂膫€涵道，也就是增加飛機自身的質(zhì)量，飛機需要克服飛機自重需要的拉力就更大，因此是否一定使用涵道，或是涵道的的材料如何選擇也就需要我們仔細斟酌。

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