四旋翼飞行器——飞行器世界里的“精灵”

　　飞行姿态

　　图6 四旋翼飞行器的结构

　　　　　　四旋翼飞行器拥有对称分布在身体的前后左右的四只“翅膀”，它们在同一高度的平面上，大小完全相同，由四个对称分布在“翅膀”支架端的电机提供动力，支架中间安放着GPS、陀螺仪、加速度计、感应器、视觉感应系统和红外线测距装置等。  

　　拥有如此简单的构架，四旋翼飞行器又是如何飞翔的呢？

　　四旋翼飞行器的四只“翅膀”不停的转动会提供升力，转速的改变可以改变升力的大小，从而改变四旋翼飞行器的位置和姿态。另外，相邻的翅膀要做相反方向的旋转，这样才能产生平衡的力矩防止四旋翼在空中“打转”。

　　下面就让我们看看四旋翼飞行器的飞行绝技。

　　悬停：四个电机的输出功率增加，就带动着四只翅膀的转速提升，产生向上的升力，当这个升力超出了四旋翼飞行器自身重力时，四旋翼飞行器便起飞了。所谓在空中悬停，就需要四只翅膀转速带来的升力和地球施加的重力大小相同，方向相反，也就是“静若处子”啦。

　　前进：做到悬停之后，四旋翼飞行器又如何前进呢？这需要力的方向发生变化，一定要有使其向前的力，如图7所示，在悬停的基础上增加后面翅膀的转速使得升力增大，减小前面翅膀的转速使得升力减小，如此四旋翼飞行器的身体便会产生倾斜，翅膀的升力差便会产生向前的分量，四旋翼飞行器便可以向前飞行了。

　　滚转：如果改变左右两只翅膀的转速，即改变力矩，四旋翼飞行器就能在空中实现滚转。当增大左边减小右边电机的转速或者减小左边增大右边电机的转速时，机体就会倾斜，如此左右不平衡的升力会使得力矩增大，这样飞行器就可以在空中滚转了。