（原標(biāo)題：多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行秘密）

旋翼和輪子一樣，是一項(xiàng)神奇的發(fā)明，直到噴氣式飛機(jī)發(fā)明之前，旋翼一直支撐著人類的飛天夢(mèng)。時(shí)至今日，很多飛機(jī)還在沿用旋翼設(shè)計(jì)，四旋翼無(wú)人機(jī)更是化作了航拍機(jī)，滿足了許多普通人關(guān)于天空的想象。

旋翼的基本理論，玩過(guò)竹蜻蜓的朋友應(yīng)該都知道：當(dāng)手的搓動(dòng)給了竹蜻蜓一個(gè)旋轉(zhuǎn)的速度后就會(huì)產(chǎn)生升力，讓竹蜻蜓起飛。

同理，多旋翼無(wú)人機(jī)也是由電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，使螺旋槳產(chǎn)生升力而飛起來(lái)的。比如四旋翼無(wú)人機(jī)，當(dāng)飛機(jī)四個(gè)螺旋槳的升力之和等于飛機(jī)總重量時(shí)，飛機(jī)的升力與重力相平衡，飛機(jī)就可以懸停在空中了。

小時(shí)候看漫畫(huà)，看到哆啦A夢(mèng)和大雄頭戴竹蜻蜓自由的在空中翱翔，就特別想和他們一樣，可以飛翔在空中，俯瞰大地。

但是如果現(xiàn)在真有人發(fā)明出一模一樣的竹蜻蜓，我肯定是不愿意戴的。因?yàn)轱w起來(lái)的效果是這樣的：

螺旋槳瘋狂旋轉(zhuǎn)，人也向反方向瘋狂旋轉(zhuǎn)......大雄整個(gè)人都轉(zhuǎn)懵B了，還怎么能跟靜香一起看風(fēng)景呢？

根據(jù)牛頓第三定律，旋翼在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，也會(huì)同時(shí)向電機(jī)施加一個(gè)反作用力（反扭矩），促使電機(jī)向反方向旋轉(zhuǎn)。這也是為什么現(xiàn)在的直升機(jī)都會(huì)帶一個(gè)「小尾巴」，在水平方向上施加一個(gè)力，去抵消這種反作用力，保持直升機(jī)機(jī)身的穩(wěn)定。

而回到四旋翼飛行器上，它的螺旋槳也會(huì)產(chǎn)生這樣的力，所以為了避免飛機(jī)瘋狂自旋，四旋翼飛機(jī)的四個(gè)螺旋槳中，相鄰的兩個(gè)螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向是相反的。

如下圖所示，三角形紅箭頭表示飛機(jī)的機(jī)頭朝向，螺旋槳M1、M3的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，螺旋槳M2、M4的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針。

當(dāng)飛行時(shí)，M2、M4所產(chǎn)生的逆時(shí)針?lè)醋饔昧Γǚ磁ぞ兀┖蚆1、M3產(chǎn)生的順時(shí)針?lè)醋饔昧Γǚ磁ぞ兀┫嗟窒?，飛機(jī)機(jī)身就可以保持穩(wěn)定，不會(huì)像大雄那樣「瘋狂」自轉(zhuǎn)了。

不僅如此，多軸飛機(jī)的前后左右或是旋轉(zhuǎn)飛行的也都是靠多個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

垂直升降：

這個(gè)很好理解，當(dāng)飛機(jī)需要升高高度時(shí)，四個(gè)螺旋槳同時(shí)加速旋轉(zhuǎn)，升力加大，飛機(jī)就會(huì)上升。當(dāng)飛機(jī)需要降低高度時(shí)同理，四個(gè)螺旋槳會(huì)同時(shí)降低轉(zhuǎn)速，飛機(jī)也就下降了。

之所以強(qiáng)調(diào)同時(shí)，是因?yàn)楸３侄鄠€(gè)旋翼轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)保持飛行器機(jī)身姿態(tài)來(lái)說(shuō)非常重要，看了之后的講究你就會(huì)明白了~

原地旋轉(zhuǎn)：

上面已經(jīng)說(shuō)了，當(dāng)無(wú)人機(jī)各個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同，飛機(jī)的反扭矩被抵消，不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

但是當(dāng)要飛機(jī)原地旋轉(zhuǎn)時(shí)，我們就可以利用這種反扭矩，M2、M4兩個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，M1、M3號(hào)兩個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，由于反扭矩影響，飛機(jī)就會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)。

水平移動(dòng)：

多軸飛機(jī)與我們平時(shí)乘坐的客機(jī)不同，沒(méi)有類似客機(jī)那樣垂直于地面的螺旋槳，所以無(wú)法直接產(chǎn)生水平方向上的力來(lái)進(jìn)行水平方向上移動(dòng)。

當(dāng)然這難不倒我們，還拿上圖的四旋翼來(lái)說(shuō)，當(dāng)需要按照三角箭頭方向前進(jìn)時(shí)，M3、M4電機(jī)螺旋槳會(huì)提高轉(zhuǎn)速，同時(shí)M1、M2電機(jī)螺旋槳降低轉(zhuǎn)速，由于飛機(jī)后部的升力大于飛機(jī)前部，飛機(jī)的姿態(tài)會(huì)向前傾斜。

傾斜時(shí)的側(cè)面平視如下圖，這時(shí)螺旋槳產(chǎn)生的升力除了在豎直方向上抵消飛機(jī)重力外，還在水平方向上有一個(gè)分力，這個(gè)分力就讓飛機(jī)有了水平方向上的加速度，飛機(jī)也因而能向前飛行。

相反的：當(dāng)M1、M2電機(jī)加速、M3、M4電機(jī)減速時(shí)，飛機(jī)就會(huì)向后傾斜，從而向后飛行。

同理可得：當(dāng)M1、M4電機(jī)加速，M2、M3電機(jī)減速時(shí)，飛機(jī)向左傾斜，從而向左飛行；

當(dāng)M2、M3電機(jī)加速，M1、M4電機(jī)減速時(shí)，飛機(jī)向右傾斜，從而向右飛行。

這樣一解釋，是不是覺(jué)得多旋翼的飛行原理很簡(jiǎn)單？~

其實(shí)在多旋翼之前，人們是用更復(fù)雜的固定翼飛機(jī)和直升機(jī)來(lái)進(jìn)行航拍的。

但固定翼飛機(jī)的起飛降落對(duì)場(chǎng)地要求非常高，懸停、垂直上升下降還未普及，局限性太大。

而直升機(jī)雖載重大、速度快，但是它結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜而精密，上千個(gè)零件無(wú)論是從調(diào)試還是保養(yǎng)方面都非常的麻煩。

相比而言，多旋翼的飛行原理簡(jiǎn)單，機(jī)身結(jié)構(gòu)也就更加簡(jiǎn)單可靠，消費(fèi)者可以很快的上手飛行而不需要過(guò)多的調(diào)試和保養(yǎng)，因此多旋翼很快占領(lǐng)了航拍市場(chǎng)。