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简述固定翼无人机升力产生的原理?漩涡怎么产生的?

来源:www.ahlulin.com   时间:2023-04-05 04:12   点击:267  编辑:包安   手机版

简述固定翼无人机升力产生的原理?漩涡怎么产生的?

固定机翼产生升力依靠伯努利源理,即压强项、速度顶和液体高度压强项之和为一个常数。机翼形状通常为上凸下平,这样机翼上方流速大而压强小,下方流速小而压强大,压力差就产生了升力。球类运动中的上旋和下旋球也遵从伯努利原理而产生运动轨迹上升和下沉的效果。

对旋翼无人机来说,推力可依靠倾斜旋翼而产生在倾斜方向上的推力,也可以通过控制旋翼在旋转过程中的姿态而产生推力。对多旋翼无人机未说,推力可以由各旋翼之间的速度差而获得。 无人机要实现可控/自主飞行,主要需要完成姿态控制、拍摄/测量、信息存储/传输、环境感知(防撞)。

目标环量分布

近年来,无人机由于其特有的技术优势和突出性能,成为了未来航空飞行器的重要发展方向。无人机的飞行主要划分为起飞阶段、空中巡航阶段和着陆阶段,其中巡航是无人机飞行的主要阶段。在巡航阶段,机翼阻力的大小直接决定其耗油量和续航时间。

根据Breguet关系式可知,机巽升阻比的增加或阻力的减小均可增大航程,若保持航程不变,则可减轻燃料重量。无人机巡航飞行时,诱导阻力占总阻力的40%,因此为了优化升阻比,研究如何减小诱导阻力是十分必要的。

以上内容参考:百度百科-升力分布

无人机要飞起来,首先要产生升力。固定机翼产生升力依靠伯努利源理,即压强项、速度顶和液体高度压强项之和为一个常数。机翼形状通常为上凸下平,这样机翼上方流速大而压强小,下方流速小而压强大,压力差就产生了升力。球类运动中的上旋和下旋球也遵从伯努利原理而产生运动轨迹上升和下沉的效果。值得一提的是飞机起飞时机身仰起也可以产生升力,但同时需要发动机做功而克服阻力来实现飞行。直升飞机的螺旋桨通过排走空气也可以产生升力。固定翼无人机的推力可以来自于螺旋桨发动机甚至喷气发动机。对旋翼无人机来说,推力可依靠倾斜旋翼而产生在倾斜方向上的推力,也可以通过控制旋翼在旋转过程中的姿态而产生推力。对多旋翼无人机未说,推力可以由各旋翼之间的速度差而获得。 无人机要实现可控/自主飞行,主要需要完成姿态控制、拍摄/测量、信息存储/传输、环境感知(防撞)。自动控制原理的一个出发点是闭环反馈控制,即在施加输入调节后,测量控制量的变化情祝并反馈调节至输入,直至控制量达到目标值为止。例如为无人机设定一条航迹,在飞行过程中实时测量飞行位置是否偏离航迹,并进行相应的偏航校正。环境感知是通过使用各种传感器(光学摄像机、超声波等)来探测识别无人机运动轨迹上的障碍物,例如建筑物、桥梁等,并进行机动规避。

大疆无人机:从仓库团队到无人机帝国,汪滔:感谢俩贵人和两决定

文 | 凯哥鉴史

编辑 | 凯哥鉴史

他 26岁创业 , 8年的时间将无人机做到世界第一 ,被称为是“ 中国80后任正非 ”。

2020年以身价 480亿 位列 《胡润百富全球青年富豪榜》 第九名 。

创立的 无人机帝国大疆 科技 ,市场估值超1600亿 , 占据全球无人机市场份额75% 。逼得美国竞争对手濒临破产。

美国对其 六年的制裁,最终只能“自己打脸”。 而他的成功却离不开身边 贵人相助以及两次重要的决定 ,才得以在强权政治下得以安然无恙 。

汪滔,1980年出生于浙江省杭州市。 在他很小的时候就对航模非常感兴趣 ,在一本讲述直升机探险的漫画书上, 汪滔第一次对于天空充满了无限的遐想 。

于是,便有了想要拥有自己的直升机的梦想。

父母对于汪滔的梦想非常支持,十六岁的时候, 王涛得到了人生中第一架遥控直升飞机 ,是父母送给他的生日礼物。

但手中的直升机却和自己设想的大相径庭, 飞机的稳定性非常差 ,甚至在降落时高速旋转的 螺旋桨将他的手给划伤 。

于是,汪滔就有了一个想要 创造一架可以平稳飞行,自由控制的直升机 。

2000年的时候香港 科技 大学开始在内地招生,当时的汪滔就读于华东师范,听到消息后他毅然决然地 报考港科大想要追求自己的理想 。

于是汪滔成为了最早一批就读港科大 电子与计算机科学的内地学生 , 虽然不是自己最心仪的专业,但汪滔并未放弃自己的理想。

大学期间,有一个专门让学生学习机器人技术和软硬件技术的课程。

在这里汪滔不仅结识了自己人生的第一个贵人 李泽湘教授 ,也为今后 创建大疆 科技 公司打下了基础。

课程是由李泽湘教授开创 ,鼓励学生组建队伍学习机器人技术、软硬件技术整合。

团队各自 管理预算和经费、参与项目汇报 ,像一个小型的初创团队,为今后的创业之路打下了基础。

汪滔对这门课程很是感兴趣,接连参加了两次,为 大疆 科技 的未来的崛起 埋下了种子。

2005年在确认毕业设计的选题时,汪滔毅然地选择了 自己心中向往许久的 直升飞机的飞行控制系统。

想要设计出一套能够让直 升机随意停放的自动悬停模式 。

花费了成千上百次的理论和试验, 没想到最终却以失败告终 。

在 毕业设计的展览过程中,汪滔的直升机竟意外坠落 ,辛苦大半年的成果被打了低分,他 也因此失去了去欧洲进修的机会。

李泽湘教授十分看好汪滔, 及时地拉了汪滔一把 。 2005年,李泽湘破格将王涛招至自己的门下,继续攻读研究生。

他并没有将科研任务安排给汪滔,而是全力支持汪滔研究飞控系统,有了贵人的相助 , 汪滔的无人机之路算是正式步入正轨。

2006年身为研究生的汪滔 创立了智翔 科技 ,也就是大疆 科技 的前身 。

一边继续攻读研究生课程,一边与朋友一起 筹借200万港币在深圳创业 。 汪滔的创业之路可谓是举步维艰 。

在创业初期因为公司的 资金大量的投资于设备 ,在深圳莲花村一间简陋的仓库工作,前来应聘的人一看是小厂房,转身就走。

更 关键的是汪滔执拗的个性 ,在观看电影《满城尽带黄金甲》时,汪滔被飞行摄像器拍摄的画面震惊,这正是他一直他理想中的 直升飞机:兼具飞行和摄像功能 。

当时直升机的动力 主要由燃油提供,根本不能够悬停 ,不要说克服发动机的振动以及摄像器材的抖动这简直是天方夜谭。

团队人员立马提出反对, 但是汪滔坚持进行产品研发, 甚至不惜放弃来自国企的大订单 。

原本依靠已经研发的无人机, 只需要通过展示产品便能轻松拿到订单 ,却遭到汪滔的拒绝。

汪滔说,公司不能因简单的订单而毁掉。

大量的经费投入,很快 大疆面临严重的财务危机 。

一起创业的两个同学也相继离开,员工跳槽,公司财物被挂在网上出售。在第一代产品推出之前, 大疆迎来了“黎明前的最后的黑暗”。

就在汪滔陷入一筹莫展之时, 导师李泽湘再次向他伸出援手 ,提供资金以及技术支持。

另一位 贵人陆地 在危急时刻出现 , 以50万换取大疆16%的股份 。更是在之后加入大疆,担任市场总监成为汪滔的得力助手。

汪滔也没有令恩师和好友失望, 第一台无人机研制成功,悬停技术的突破 ,让大疆一举成名,订单更是接踵而至。

而真正让大疆取得成功和长盛不衰的秘诀是:创新。

无人机主要研发方向有三个分别是: 直升机、固定翼和多旋翼 ,而当时汪滔的研制的一直是直升机领域, 虽然收益多,但是销量规模并不大 。

在一次会谈中汪滔从新西兰代理商手中得到一条信息:她每月卖出的 云台有90%都是用在多旋翼无人机上, 直升机占比只是一小部分。

这句话也彻底点醒了汪滔, 未来多旋翼无人机的潜力是巨大的 。于是,汪滔将之前在直升机突破的飞控系统转移到多旋翼飞行器上。

因为技术较难以及 多旋翼飞控系统正处于实验阶段 , 当时国内几乎团队研究多旋翼 ,这反而让汪滔更加坚定自己研制多旋翼的决心。

正是这个正确的决定为大疆今后的成功 奠定了坚实的基础 。但是多旋翼研究远比想象中还要难,团队更是屡次失败。

好在2008年,汪滔在 市面上发现了一款能够悬停在空中的电动四旋翼飞行玩具 ,能够通过控制电机转速来调节飞行方向和高度。

汪滔立即将这个技术应用到多旋翼的研发上,制作出一款能够 简易操作的自主飞行系统 ,解决了技术问题并且成功研制出 世界上第一款高精度的云台 。

关于影像部分, 汪滔首先想到研发过的go pro运动摄影机 。

但因为当时大疆规模较小,不愿意与大疆合作提出要 收取70%的利润占比 ,这也是第一次让 汪滔认识到 掌握产业技术的重要性 。

一旦遭受上游供应商的 制裁或者干扰 ,对于大疆这种以高新技术为重心的 科技 公司的打击是致命的。

于是, 汪滔提议大疆自主研发无人机所需的所有配件 ,把每项零件和技术都逐一突破并且申请专利, 打造属于自己的无人机产业链。

正是汪滔的深谋远虑,让未来大疆 面临美国的制裁时才没有出现“卡脖子”的现象 。

汪滔被称为 “中国80后的任正非 ”但是 大疆却并不是华为。

华为因为掌握5G核心技术被美国制裁多年,却因为芯片技术 一直备受“卡脖子”的困扰 ,而同样经受制裁的大疆却依旧安然无恙。

在国外我国的大疆一直处于 世界领先地位, 是无人机巨头 。

一家企业 独占全球85%的无人机市场 ,成为无人机市场最大的寡头公司,是名副其实的行业独角兽。

面对如此具有威胁性的 科技 公司, 美国立即对大疆进行制裁 ,结果长达六年的制裁之路大疆依旧是无人机行业的老大。

2016年起,美国的议员就曾提议要 以网络数据安全 为由来限制大疆,第二年 美国便对大疆开始调查。

2018年5月份,美国国防部更是下发通知,要求所有国防队的部队 禁止购买使用 大疆旗下的一切无人机产品。

然而在遭受限制和制裁手段下,大疆依旧以 每年1至两倍的业绩增长率持续增长 ,占据美国消费级 无人机市场份额的 75% 。

在此同时,美国人期望 科技 公司 3D Robotics来取代大疆占领市场 ,最终因为云台技术以及GPS联结问题,败下阵来 直接退出无人机市场 ,甚至濒临破产 。

更让人啼笑皆非的是, 美国一边制裁大疆,一边又不得不购买大疆的产品 。

眼看制裁效果并没有取得想要的效果,2019年美国国防部 宣布明令禁止购买所有的中国制造的无人机, 商务部则直接将大疆列为 贸易管制黑名单,对其产品 增加各种关税 。

面对美国的制裁手段, 大疆根本无所畏惧 ,直接将受影响的无人机型号进行“涨价”, 平均涨幅在10%左右。

美国的消费者和公司为了避免大疆进一步涨价,在政策还未实施前提前购买, 导致大疆在美国的占有率 一路高升至85% 。

美国的 空军也因为想购买大疆无人机,一度想与大疆深度合作 。

面对美国来势汹汹的制裁手段, 大疆敢直面应对不只是一腔孤勇 ,是因为大疆 背后强大的技术手段和具有较强竞争力的产品。

26岁的80后小伙汪滔白手起家,仅用8年的时间 将大疆打造成全球无人机巨头企业 ,并成为中国未来 科技 发展的一颗冉冉而起的新星力量。

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