多旋翼無人機技術基礎(第2版)

第1章 概述
1.1與多旋翼無人機相關的基本概念
1.1.1基本的物理概念和定律
1.1.2系統論的基本概念
1.1.3控制論的基本概念
1.1.4飛行器和航空飛行器的分類
1.2多旋翼無人機系統的基本概念
1.2.1多旋翼無人機的定義
1.2.2多旋翼無人機系統及其飛行機組
1.3多旋翼無人機的構型、用途及分類
1.3.1多旋翼無人機的構型和用途
1.3.2多旋翼無人機的分類
1.4多旋翼無人機的發展歷程和市場前景
1.4.1多旋翼無人機的發展歷程
1.4.2多旋翼無人機市場
1.4.3多旋翼無人機與其他類型無人機的對比分析
1.5多旋翼無人機的開源飛控
1.5.1開源軟體和開源硬體的基本概念
1.5.2無人機開源飛控的基本概念
1.6民用多旋翼無人機飛行管理
1.6.1航空空域的劃分
1.6.2與民用多旋翼無人機飛行相關的法律問題
1.6.3民用多旋翼無人機飛行管理文件
1.6.4無人機操控員證照
本章小結
習題

第2章 多旋翼無人機的飛行原理和翼型設計
2.1多旋翼無人機的飛行原理和控制方式
2.1.1多旋翼無人機的飛行原理
2.1.2多旋翼無人機的飛行控制
2.2多旋翼無人機的特點和對比分析
2.2.1多旋翼無人機的特點
2.2.2多旋翼無人機的對比分析
2.3翼型的幾何參數和主要類型
2.3.1翼型的定義和幾何參數
2.3.2空氣在翼型表面的流動和壓力分佈
2.3.3翼型的主要類型
2.4翼型空氣動力特性和影響因素
2.4.1翼型空氣動力特性
2.4.2影響翼型空氣動力的因素
2.4.3翼型的選擇
2.5多旋翼無人機飛行速度受限的原因和翼型設計
2.5.1多旋翼無人機飛行速度受限的主要原因
2.5.2多旋翼無人機槳葉翼型設計
本章小結
習題

第3章 DIY 四旋翼無人機組裝
3.1DIY多旋翼無人機的基本概念
3.1.1DIY精神和DIY多旋翼無人機的定義
3.1.2四旋翼無人機的組成和DIY步驟
3.2DIY 四旋翼無人機部件的要求和選擇
3.2.1DIY 四旋翼無人機部件的要求
3.2.2DIY 四旋翼無人機機架、旋翼與動力裝置的選擇
3.2.3DIY 四旋翼無人機自動駕駛儀的選擇
3.2.4DIY 四旋翼無人機感測器的類型
3.2.5DIY 四旋翼無人機遙控系統的選擇
3.3DIY 四旋翼無人機的組裝
3.3.1DIY 四旋翼無人機組裝前的準備工作
3.3.2DIY 四旋翼無人機自製或組裝機架
3.3.3DIY 四旋翼無人機整體組裝前的準備
3.3.4DIY 四旋翼無人機的整體組裝
3.4DIY 四旋翼無人機的調試
3.4.1DIY 四旋翼無人機無槳調試
3.4.2DIY 四旋翼無人機有槳調試
3.5DIY 四旋翼無人機的操作練習
3.5.1飛行前的檢查工作
3.5.2DIY 四旋翼無人機基本操作練習
3.5.3DIY 四旋翼無人機日常飛行練習
3.5.4航模模擬器
3.6民用飛機的適航管理
本章小結
習題

第4章 多旋翼無人機動力裝置
4.1多旋翼無人機動力裝置的基本概念
4.1.1多旋翼無人機發動機的分類、功用和要求
4.1.2多旋翼無人機動力裝置的組成
4.2直流電動機
4.2.1直流電動機的基本概念
4.2.2無刷直流電機
4.2.3有刷直流電機
4.2.4空心杯電機
4.3航空活塞式發動機
4.3.1航空活塞式發動機的類型和結構
4.3.2航空活塞式發動機的工作系統和原理
4.3.3旋轉活塞式發動機
4.3.4航空活塞式發動機的工作特性
4.4渦輪軸發動機
4.4.1渦輪軸發動機的分類和工作原理
4.4.2渦輪軸發動機的基本結構
4.4.3渦輪軸發動機的工作特性
4.4.4多旋翼無人機燃油發動機不同類型的比較
4.5多旋翼無人機燃油系統和滑油系統
4.5.1多旋翼無人機燃油系統
4.5.2多旋翼無人機滑油系統
4.6多旋翼無人機傳動系統
4.6.1多旋翼無人機傳動系統的結構和部件
4.6.2多旋翼無人機傳動系統的動力學和臨界轉速
4.6.3旋翼/動力/傳動系統的動力學問題
本章小結
習題

第5章 多旋翼無人機空氣動力學
5.1旋翼飛行器空氣動力學的基本概念
5.1.1空氣動力學的基本概念
5.1.2旋翼飛行器空氣動力學的定義、內容和工具
5.2旋翼的幾何參數和工作原理
5.2.1旋翼的功用和幾何參數
5.2.2旋翼參數的無因次化
5.2.3旋翼的工作原理
5.3旋翼動量理論的基礎知識
5.3.1垂直飛行的動量理論
5.3.2前飛時的動量理論
5.4旋翼葉素理論的基礎知識
5.4.1垂直飛行的葉素理論
5.4.2前飛時的葉素理論
5.5旋翼經典渦流理論的基礎知識
5.5.1垂直飛行的經典渦流理論
5.5.2前飛時的經典渦流理論
5.6旋翼現代渦流理論的基礎知識
5.6.1懸停時旋翼自由尾跡分析
5.6.2前飛時旋翼自由尾跡分析
5.7旋翼CFD理論基礎知識
5.7.1計算流體動力學的定義和特點
5.7.2旋翼流場的控制方程
5.7.3控制方程的離散化方法
本章小結
習題

第6章 多旋翼無人機結構動力學
6.1多旋翼無人機結構動力學的基本概念
6.1.1多旋翼無人機結構動力學的定義和特點
6.1.2多旋翼無人機結構動力學的研究方法和模型
6.1.3多旋翼無人機振動的類型
6.1.4簡諧振動與諧波分析
6.1.5單自由度系統的自由振動
6.2多旋翼無人機旋翼結構動力學分析
6.2.1旋翼的結構形式
6.2.2多旋翼無人機的旋翼槳葉振動
6.2.3多旋翼無人機旋翼整體振型
6.3多旋翼無人機傳動系統結構的動力學分析
6.3.1多旋翼無人機傳動軸的臨界轉速
6.3.2多旋翼無人機傳動系統的扭轉振動
6.4多旋翼無人機機體結構動力學分析
6.4.1多旋翼無人機機體結構的類型和特點
6.4.2多旋翼無人機機體結構動力學的研究方法
6.4.3多旋翼無人機機體動力學有限元分析
本章小結
習題

第7章 多旋翼無人機氣動彈性力學
7.1多旋翼無人機氣動彈性力學的基本概念
7.1.1多旋翼無人機氣動彈性力學的定義和特點
7.1.2非定常氣動力基礎
7.1.3非定常氣動力計算的常用方法
7.2旋翼槳葉運動自由度之間的耦合
7.2.1旋翼槳葉運動自由度耦合的基本概念
7.2.2旋翼槳葉運動自由度耦合的主要形態
7.3多旋翼無人機旋翼氣動彈性靜力學
7.3.1旋翼氣動彈性靜力學的基本概念
7.3.2旋翼槳葉發散的基本原理和臨界速度
7.4多旋翼無人機旋翼氣動彈性動力學
7.4.1旋翼槳葉顫振的基本概念
7.4.2旋翼槳葉的經典顫振
7.4.3旋翼槳葉的失速顫振
7.4.4旋翼槳葉其他類型的耦合穩定性分析
7.5多旋翼無人機旋翼與機體耦合氣動彈性穩定性
7.5.1旋翼機體耦合系統的動不穩定性
7.5.2旋翼機體耦合振動系統分析
本章小結
習題

第8章 多旋翼無人機飛行控制技術
8.1多旋翼無人機飛行控制系統的基本概念
8.1.1多旋翼無人機系統的基本概念
8.1.2多旋翼無人機飛行控制的基本概念
8.2多旋翼無人機飛行姿態的數學表示
8.2.1坐標系統與歐拉角
8.2.2旋轉矩陣表示方法
8.2.3四元數表示方法
8.2.4多旋翼無人機姿態表示方法的比較
8.3多旋翼無人機飛行動力學建模
8.3.1建模假設和模型結構
8.3.2多旋翼無人機剛體運動學模型和動力學模型
8.3.3多旋翼無人機控制分配模型
8.3.4多旋翼無人機飛行控制通道和線性簡化模型
8.4多旋翼無人機PID控制和卡爾曼濾波
8.4.1PID控制的基本概念
8.4.2PID參數調試
8.4.3卡爾曼濾波器
8.5多旋翼無人機的自動飛行控制
8.5.1飛行控制系統的總體結構和分層結構
8.5.2多旋翼無人機位置控制
8.5.3多旋翼無人機姿態控制
8.5.4多旋翼無人機控制分配
8.5.5多旋翼無人機動力控制
本章小結
習題

第9章 多旋翼無人機複合材料結構設計
9.1航空結構材料發展歷程和複合材料的基本概念
9.1.1航空結構材料發展的歷程
9.1.2複合材料的基本概念
9.2多旋翼無人機複合材料結構設計
9.2.1多旋翼無人機結構設計的定義、特點和過程
9.2.2多旋翼無人機複合材料結構設計積木式方法
9.3多旋翼無人機複合材料結構材料設計
9.3.1多旋翼無人機複合材料結構材料設計的定義與選材
9.3.2多旋翼無人機複合材料結構材料設計的選材
9.4多旋翼無人機複合材料基礎構件設計
9.4.1複合材料層合板設計
9.4.2複合材料加筋板設計
9.4.3複合材料夾層結構設計
9.4.4複合材料格柵結構設計
9.5多旋翼無人機複合材料機身設計
9.5.1無人機機身典型結構型式
9.5.2複合材料結構整體化設計
9.5.3多旋翼微型無人機機身結構設計要點
9.6多旋翼無人機複合材料旋翼系統設計
9.6.1旋翼系統氣動環境和槳葉結構設計特點
9.6.2旋翼槳葉選用複合材料的優勢和大樑結構設計
9.6.3旋翼槳轂結構設計要求和複合材料槳轂特點
9.6.4複合材料無軸承槳轂結構設計
9.7多旋翼無人機複合材料螺旋槳結構設計
9.7.1空氣螺旋槳結構特點和工作原理
9.7.2空氣螺旋槳幾何參數和功率設計
9.7.3複合材料螺旋槳選用的材料和成型工藝
本章小結
習題

第10章 多旋翼無人機總體設計
10.1多旋翼無人機設計的基本概念
10.1.1多旋翼無人機研製流程和設計定義
10.1.2多旋翼無人機設計的重要性、設計要求和原則
10.1.3多旋翼無人機設計任務和工作要求
10.2多旋翼無人機總體設計及後續過程
10.2.1多旋翼無人機總體設計定義和概念設計
10.2.2多旋翼無人機初步設計和總體設計特點
10.2.3多旋翼無人機詳細設計、設計定型和生產定型
10.3多旋翼無人機的類型分析與選擇
10.3.1多旋翼無人機的類型分析
10.3.2多旋翼無人機類型的選擇
10.4多旋翼無人機總體參數的分析與選擇
10.4.1多旋翼無人機旋翼參數的分析與選擇
10.4.2多旋翼無人機重量與動力參數的分析與選擇
10.5多旋翼無人機總體佈局設計
10.5.1多旋翼無人機總體佈局設計的任務和要求
10.5.2多旋翼無人機總體佈局設計的內容
本章小結
習題

參考文獻