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| 編輯推薦： |
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近年来，多旋翼无人机作为航空领域的一枝新秀，引起了越来越多的关注和重视，迅速成为新的创业、创新研究热点。无人机产品在国内外市场上商机无限，世界各国掀起了研发和广泛应用无人机的热潮。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，多旋翼无人机是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重视。作者紧密结合当前实际，根据自己50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全面的认识。本书的出版，既解决了教材缺乏的问题，也有助于读者提高对“大众创业、万众创新”精神的认识。
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| 內容簡介： |
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《多旋翼无人机技术基础》系统、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10章，主要内容包括多旋翼无人机的基本概念、飞行原理和翼型设计、动力装置、空气动力学、结构动力学、气动弹性力学、飞行控制技术、复合材料结构设计和总体设计。《多旋翼无人机技术基础》源于实践、选材新颖、内容丰富、理论联系实际，具有很强的实操性，既适合作为高等院校相关专业本科生、研究生的专业基础课教材，也适合从事多旋翼无人机科研、生产和培训的工作人员，以及广大航模爱好者。对于希望全面了解多旋翼无人机知识的其他读者，也有一定的参考价值。
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| 目錄：
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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
1.1.4飞行器和航空飞行器的分类
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多旋翼无人机与其他类型无人机的对比分析
1.5多旋翼无人机的开源飞控
1.5.1开源软件和开源硬件的基本概念
1.5.2无人机开源飞控的基本概念
1.6民用多旋翼无人机飞行管理
1.6.1航空空域的划分
1.6.2与民用多旋翼无人机飞行相关的法律问题
1.6.3民用多旋翼无人机飞行管理文件
1.6.4无人机操控员证照
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 四旋翼无人机组装
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
3.1.2四旋翼无人机的组成和DIY步骤
3.2DIY 四旋翼无人机部件的要求和选择
3.2.1DIY 四旋翼无人机部件的要求
3.2.2DIY 四旋翼无人机机架、旋翼与动力装置的选择
3.2.3DIY 四旋翼无人机自动驾驶仪的选择
3.2.4DIY 四旋翼无人机传感器的类型
3.2.5DIY 四旋翼无人机遥控系统的选择
3.3DIY 四旋翼无人机的组装
3.3.1DIY 四旋翼无人机组装前的准备工作
3.3.2DIY 四旋翼无人机自制或组装机架
3.3.3DIY 四旋翼无人机整体组装前的准备
3.3.4DIY 四旋翼无人机的整体组装
3.4DIY 四旋翼无人机的调试
3.4.1DIY 四旋翼无人机无桨调试
3.4.2DIY 四旋翼无人机有桨调试
3.5DIY 四旋翼无人机的操作练习
3.5.1飞行前的检查工作
3.5.2DIY 四旋翼无人机基本操作练习
3.5.3DIY 四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计算流体动力学的定义和特点
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多旋翼无人机系统的基本概念
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章多旋翼无人机复合材料结构设计
9.1航空结构材料发展历程和复合材料的基本概念
9.1.1航空结构材料发展的历程
9.1.2复合材料的基本概念
9.2多旋翼无人机复合材料结构设计
9.2.1多旋翼无人机结构设计的定义、特点和过程
9.2.2多旋翼无人机复合材料结构设计积木式方法
9.3多旋翼无人机复合材料结构材料设计
9.3.1多旋翼无人机复合材料结构材料设计的定义与选材
9.3.2多旋翼无人机复合材料结构材料设计的选材
9.4多旋翼无人机复合材料基础构件设计
9.4.1复合材料层合板设计
9.4.2复合材料加筋板设计
9.4.3复合材料夹层结构设计
9.4.4复合材料格栅结构设计
9.5多旋翼无人机复合材料机身设计
9.5.1无人机机身典型结构型式
9.5.2复合材料结构整体化设计
9.5.3多旋翼微型无人机机身结构设计要点
9.6多旋翼无人机复合材料旋翼系统设计
9.6.1旋翼系统气动环境和桨叶结构设计特点
9.6.2旋翼桨叶选用复合材料的优势和大梁结构设计
9.6.3旋翼桨毂结构设计要求和复合材料桨毂特点
9.6.4复合材料无轴承桨毂结构设计
9.7多旋翼无人机复合材料螺旋桨结构设计
9.7.1空气螺旋桨结构特点和工作原理
9.7.2空气螺旋桨几何参数和功率设计
9.7.3复合材料螺旋桨选用的材料和成型工艺
本章小结
习题
第10章多旋翼无人机总体设计
10.1多旋翼无人机设计的基本概念
10.1.1多旋翼无人机研制流程和设计定义
10.1.2多旋翼无人机设计的重要性、设计要求和原则
10.1.3多旋翼无人机设计任务和工作要求
10.2多旋翼无人机总体设计及后续过程
10.2.1多旋翼无人机总体设计定义和概念设计
10.2.2多旋翼无人机初步设计和总体设计特点
10.2.3多旋翼无人机详细设计、设计定型和生产定型
10.3多旋翼无人机的类型分析与选择
10.3.1多旋翼无人机的类型分析
10.3.2多旋翼无人机类型的选择
10.4多旋翼无人机总体参数的分析与选择
10.4.1多旋翼无人机旋翼参数的分析与选择
10.4.2多旋翼无人机重量与动力参数的分析与选择
10.5多旋翼无人机总体布局设计
10.5.1多旋翼无人机总体布局设计的任务和要求
10.5.2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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多旋翼无人机也称为多旋翼无人直升机，是一种没有搭载驾驶员的旋翼飞行器，具有垂直起降、空中悬停、低空飞行和原地回转等独特飞行技能，在民用和军用市场上都大有用武之地。
在人类航空史上，多旋翼无人机从概念到应用，经历了一段漫长的发展过程。近年来，多旋翼无人机作为航空产品领域的一枝新秀，以新颖的结构布局、独特的飞行方式和广泛的用途引起了人们越来越多的关注和重视，迅速成为新的创业和创新研究热点。一时间，研究者、投资者和广大的航模爱好者接踵而至，纷纷开始多旋翼无人机的研发、投资和使用，经过近5年起步阶段的实验研究、技术积累和市场摸索，多旋翼无人机大规模发展的序幕逐步被拉开。
当前，多旋翼无人机在国内外市场上商机无限，世界各国掀起了一股研发和应用多旋翼无人机的热潮，特别是属于消费级的微型机，因操作简单、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，就能实现每个人的“飞行梦想”。遥望蓝天，每天都有成千上万架多旋翼无人机在空旷的田野上，在风景怡人的旅游胜地，在居民自家的院墙中腾空而起，承载着人们的“飞行梦想”自由飞翔。
多旋翼无人机的第一个特点是具有多个旋翼，它采用旋翼变速或桨叶变总距（无周期变距）的方式改变旋翼升力的大小，因而取消了传统单旋翼直升机操纵系统中必不可少的自动倾斜器。多旋翼无人机通常都有四个或多个旋翼，如四旋翼式、六旋翼式、八旋翼式、十六旋翼式和三十二旋翼式等。多旋翼无人机的第二个特点是飞机上没有搭载驾驶员，即机上无人。事实上，多旋翼无人机并不是无人驾驶，虽然机上没有载人，但它却离不开在地面上操纵它飞行的人（驾驶员）。因此，多旋翼无人机要想真正完成一项特定的任务，光靠能在天空中自由飞行的旋翼机本身还不够，除了旋翼机及其携带的任务设备外，还需要有地面控制设备、数据通信设备、维护设备，以及指挥控制和必要的操作、维护人员等。因此，完整意义上的多旋翼无人机应称为多旋翼无人机系统，它是一种闭环控制回路的“人－机系统”。本质上，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，其设计研制和应用发展等问题需要引起大家足够的重视。
本书第一作者符长青有四十多年从事航空器研发的实践经验，其中有二十多年从事直升机设计和研究，二十多年从事计算机软件开发，近年来在广东科技学院担任专业课教师，有机会将工作实践、教学经验与理论研究相结合并完成了本书的编著工作。本书第二作者曹兵是辽宁天行健航空科技公司董事长，有多年从事多旋翼无人机研制和生产的工作经历。本书源于作者的工作实践和专业知识，系统而又全面地介绍了多旋翼无人机基本技术的主要内容。
在编写本书的过程中，得到了南京航空航天大学高正教授、张呈林教授、陈仁良教授、王华明教授的大力支持和帮助，他们提供了许多技术资料和编写意见，借此机会向他们表示衷心的感谢。同时，本书在编写过程中还得到了广东科技学院副院长黄弢教授、计算机系主任曹文文教授，以及有关部门的领导、专家与同仁的大力支持与帮助，在此一并表示深深的谢意。
尽管我们付出了大量的艰苦努力，但因水平有限，书中难免存在不妥之处，欢迎同行指正和交流，希望能与国内同行携手，大家一起共同努力，将我国多旋翼无人机发展水平推向一个新的高度。
作者2024年1月
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