电动（dòng）系（xì）统（tǒng）

目（mù）前大型、小型、轻型无人机广泛采用的东西装置为活塞发动机系统。而出于成本和使用方便的（de）考虑，微型无人机中普（pǔ）遍使（shǐ）用的（de）是电动动力系（xì）统。电动动力（lì）系统主要由动力电机、动（dòng）力电源（yuán）、速调系（xì）统三（sān）部分组成。

1.动力电机

微型无（wú）人机使用的动（dòng）力电机可以分为两类：有刷电动机和无刷电动机。其中有刷电动机由于效率较（jiào）低，在去（qù）人机领域已逐（zhú）渐（jiàn）不（bú）再使用（yòng）。

电动机（jī）的型号主要以尺寸为依据。比如（rú），有刷370电（diàn）机，是指它不包括轴的（de）长（zhǎng）度是37mm；无刷外电子2208电机（jī）是指它定子线圈的直径是（shì）22mm，不包括轴电子线圈的长度（dù）是8mm。当（dāng）然有一些型号是说它相当（dāng）于某级别的，还有一些事厂家（jiā）自己命名（míng）的。电动（dòng）机的（de）技术指标很多，与无（wú）人机动力（lì）特征最相关的（de）两个（gè）是转速和功率。转速一般用kV来表示，所谓kV是指每伏特（V）能达到的每分钟转速。比如（rú），使用kV1000的（de）电机，11.1V的电池，电机转速应该是1000×11.1＝11100，每分钟11100转。

无（wú）人机使用（yòng）电动机作（zuò）为动力具有（yǒu）其他动力装置（zhì）无法（fǎ）比拟的优点，如结（jié）构简（jiǎn）单、重量轻、使用方便（biàn），可使无人机我的噪声和红外特（tè）征很小，同时又能提供与内燃（rán）机不相（xiàng）上下的比功（gōng）率。它尤（yóu）其适合作为低空、低速、微型无人机的动（dòng）力。如美国FQM-151A“指针”手抛式无人机使用一（yī）台（tái）300W衫钴（gǔ）电动机，法国“方位角”便（biàn）携式轻型无人机使用一台（tái）600W无刷直流电机，俄（é）罗斯（sī）“蜻蜓（tíng）”短程监视和环境监控无人（rén）机使用一台（tái）7.5kW电（diàn）机。

2.动力电源

动力电源（yuán）主要为电（diàn）动机的运转提供（gòng）电能。通常采用化学电池来作为电动无人机的动力电源，主要包括镍氢电池、镍铬电池、锂聚合物、锂离（lí）子（zǐ）动力电池。其中，前两（liǎng）种电池因（yīn）重量（liàng）重，能量密度低，现已基本上被锂（lǐ）聚合（hé）物动力（lì）电池取代。

表示电池性能的标称有很（hěn）多（duō），无人机动（dòng）力系统设计中最（zuì）关（guān）心的是电（diàn）压、容量（liàng）和放电能力（lì）。电池的电（diàn）压（yā）用伏特（V）。

镍（niè）氢（qīng）电池的标称电压（yā）是1.2V，充电后电压可达（dá）1.5V，放电后（hòu）的保护（hù）电压为1.1V；

锂（lǐ）聚合物电池的（de）标称电（diàn）压是3.7V，充电后电压可达4.2V，放电后的保护电（diàn）压（yā）为3.6V。

电池的容量（liàng）是（shì）用毫安时（mAh）来表（biǎo）示的，它的意思是（shì）电池以某个电流来放电（diàn）能（néng）维持一小时。

电池的放电能力（lì）是以倍率（C）来表示的，它的意思是说按照电池的标称容量最大可达到（dào）多大的放电电流。例如，一个1000mAh、10C的电（diàn）池，最大放电（diàn）电（diàn）流可达1000×10=10000毫安，即10安培（A）。

根据（jù）欧姆定理，我们知道，电压等于电流乘（chéng）以（yǐ）电阻，所以电压和电阻是定数（shù）时，电池的放电电流也是一（yī）定的。

3.调速系统

动力（lì）电机的调速系统成为电调，全程为电子（zǐ）调速器，简称ESC。针对动力（lì）电机不同，可（kě）分为有刷电调和无刷（shuā）电（diàn）调（diào）。它根据控制信号调节电动机的转速（sù）。

对于它们的连接（jiē），一（yī）般情况如下：

（1）电（diàn）调的输入线（xiàn）与电池连接；

（2）电调的（de）输（shū）出线（有刷两根、无刷（shuā）三根（gēn））与电（diàn）机（jī）连接；

（3）电（diàn）调的（de）信号（hào）线与接收机连接。

另外，电调一般有电源输出功（gōng）能（BWC），即在（zài）信号线的正负极（jí）之间有5V左右的电压输出，通过信号线（xiàn）为接收机及（jí）舵机（jī）供电。

涡喷

有人机涡轮喷气发动机技（jì）术（shù）的发展，为无人机涡轮喷气发动机的发展提供（gòng）了重要的（de）技术（shù）基础。目前小型涡（wō）轮（lún）喷气（qì）发动机已在（zài）少数高速无人靶机及突放（fàng）无人机中（zhōng）得到应用。

小型涡（wō）轮喷气发动机机构包（bāo）含四（sì）部分（fèn）：压气机（jī）、燃烧（shāo）室、涡轮、喷管（guǎn）。压（yā）气机使空气（qì）以高速度通过气（qì）道到达燃烧室（shì）。燃烧室包含（hán）燃油入口和用于燃（rán）烧的（de）点火器。膨胀的空气（qì）驱动（dòng）涡（wō）轮，涡（wō）轮同时通（tōng）过轴连（lián）接到压气（qì）机（jī），使发动机循环运行。从（cóng）喷管拍出（chū）加速（sù）的高温燃气为整机提供推力。

其他装置

除上述（shù）动力系统（tǒng）外，无（wú）人机（jī）中海油（yóu）少数（shù）涡轴（zhóu）、涡桨（jiǎng）、涡扇（shàn）等（děng）动力装（zhuāng）置（zhì）的（de）应（yīng）用。从现（xiàn）有在役（yì）无（wú）人机（jī）装（zhuāng）置的情况（kuàng）来看，涡轴（zhóu）发动机适用于（yú）中低空、低速（sù）短距（jù）/垂（chuí）直起降（jiàng）无人机和（hé）倾转旋翼无（wú）人机，飞机起飞质量可达1000kg；涡（wō）桨发动机（jī）适用于中高空长航时（shí）无人（rén）机，飞机起飞质（zhì）量可达3000kg（见图2.25）；涡（wō）扇（shàn）发动机适用于（yú）高空长航时无人（rén）机和无人战斗机，飞机起飞质量可以很（hěn）大，如“全球鹰”重达11.6t。

螺旋（xuán）桨

螺旋桨是（shì）一个（gè）旋（xuán）转的翼面（miàn），适用于任何（hé）机翼的诱（yòu）导阻力，失速和其他空气动力学原理也都对螺旋桨适用。它提供必（bì）要的拉（lā）力或推理使飞机在空气中移动。螺旋桨产生推力的方式非常类似于机翼产生升力（lì）的方式。产生（shēng）的升力大小依赖于桨叶的形态（tài）、螺旋（xuán）桨（jiǎng）叶迎角（jiǎo）和发（fā）动机（jī）的转（zhuǎn）速。螺（luó）旋桨叶（yè）本身（shēn）是扭转的，因（yīn）此桨叶角从毂轴到叶尖是变化的。最大安（ān）装角在毂轴（zhóu）处，而最小安装（zhuāng）角在叶尖。

螺旋桨叶扭转的原因是为了从毂轴到叶尖产生一致的升力。当桨叶旋（xuán）转（zhuǎn）时（shí），桨叶（yè）的不同部分有不同的实（shí）际速度。桨（jiǎng）叶尖部线速（sù）度比靠近毂轴部位的要快，因为相同时间（jiān）内叶（yè）尖要（yào）旋转的距离（lí）比毂轴附近要长。从（cóng）毂轴到叶尖安装角的变化和（hé）线速度的（de）相应（yīng）变（biàn）化就（jiù）能（néng）够在桨叶长度上产生一致的升力。如（rú）果螺旋桨叶设计成在整个长度上它的安装角相同，那么效率会非（fēi）常（cháng）低（dī），因为随着空（kōng）速（sù）的增加（jiā），靠近毂轴附近的部分（fèn）将会（huì）有（yǒu）负迎角，而叶尖（jiān）会失（shī）速。

轻型、微（wēi）型无人（rén）机一般安装定距螺旋桨，大型、小型（xíng）无人机根据需（xū）要可通过（guò）安（ān）装变距（jù）螺旋桨提（tí）高动（dòng）力性能。

1.定距（jù）螺（luó）旋桨（jiǎng）

定（dìng）距桨不能改变桨距。这（zhè）种螺旋桨，只有在一（yī）定（dìng）的空（kōng）速（sù）和转速组合才能获得最好的效率。另外，还可以把定距桨（jiǎng）分为两种类型，爬升螺旋桨和巡航（háng）螺旋（xuán）桨。飞（fēi）机师安装爬升（shēng）螺旋桨还是巡航螺（luó）旋桨，依赖于它的预期用（yòng）途。

（1）爬升螺旋桨有小（xiǎo）的桨距，因此旋（xuán）转阻力更多。阻力较（jiào）低导致转速更高，和具有更多的功率能力，在起飞和（hé）爬升时（shí）这增加了（le）性能，但是在巡航（háng）飞行时（shí）降低了性（xìng）能。

（2）巡（xún）航螺旋（xuán）桨有（yǒu）高（gāo）桨距（jù），因此（cǐ）旋转阻力更（gèng）多。更多阻力（lì）导（dǎo）致较低转速，和较低的功率能（néng）力，它降低了起飞和爬升性（xìng）能，但是增加了高速巡航（háng）飞行效率（lǜ）。

螺旋（xuán）桨通常安装在轴（zhóu）上，这个轴可能是（shì）发动机曲轴的（de）延伸。在这种情况（kuàng）下（xià），螺（luó）旋桨转（zhuǎn）速就和曲轴的转速（sù）相（xiàng）同了。某些其他发动机（jī），螺旋桨是（shì）安装（zhuāng）在（zài）和发动机曲轴（zhóu）经齿轮（lún）传动的轴上。这是（shì），曲轴的转速（sù）就和螺旋（xuán）桨的转速（sù）不同了。

轻型、微信无人机常用定（dìng）距（jù）螺旋桨，尺（chǐ）寸通常用X×Y来表示，其中X代表螺旋（xuán）桨直径，单位为英寸（in），Y代表螺距（jù），即螺旋桨在空（kōng）气中（zhōng）旋转一（yī）圈桨（jiǎng）平面经（jīng）过的距（jù）离，单位为英寸（in）。例如，22×10的螺旋桨（jiǎng）尺寸为：桨径22in，约为55.88cm，螺距10in，约为25.4cm。

轻型、微型无人机一般使用2叶桨（jiǎng），少数（shù）使用（yòng）3叶桨或4叶桨（jiǎng）等。根据无人机行业习惯（guàn），通（tōng）常定义右旋前（qián）进的螺旋桨（jiǎng）为正桨，左（zuǒ）旋前进的（de）螺旋桨为反桨。桨径（jìng）20in以下的（de）螺旋桨（jiǎng）有（yǒu）木材、工（gōng）程塑料或碳纤（xiān）维等材质，需（xū）要根（gēn）据实际需要选用。部分螺旋桨桨（jiǎng）叶设计成马刀（dāo）形状，桨尖后掠（luě），这样（yàng）可以在一（yī）定（dìng）程度上提高效率（lǜ）。

2.变距螺旋桨

一些较旧的可（kě）调桨距（jù）螺旋桨只能（néng）在地（dì）面调节，大多（duō）数现代可调桨距螺旋（xuán）桨被设计成可以在飞行中调节螺（luó）旋（xuán）桨（jiǎng）的桨距。第一代可调（diào）桨距螺旋桨只提供两个桨距设定---低桨距设（shè）定和（hé）高（gāo）桨距设定。然而，今天，几乎所有可调桨距螺旋桨系统（tǒng）都（dōu）可以在一个范围内调节桨（jiǎng）距。恒速螺（luó）旋桨比其他螺旋（xuán）桨更有效（xiào）率是因为它（tā）能够在（zài）特定条件（jiàn）下选择最有效率的发动机转速。

装配恒（héng）速螺旋（xuán）桨的无人机有两项（xiàng）选（xuǎn）择，油门控制（zhì）和螺旋桨（jiǎng）控制。油门控制功率输出，螺旋桨控制调（diào）节发动机转速。

恒速（sù）螺（luó）旋桨（jiǎng）的（de）桨（jiǎng）叶角范围由（yóu）螺旋桨的恒（héng）速范围和高低桨距止位（wèi）来（lái）确定。只（zhī）要（yào）螺旋（xuán）桨（jiǎng）桨叶（yè）角位于恒速范（fàn）围（wéi）内，而不超过（guò）任何一个桨距止位，发动机转速就（jiù）能维（wéi）持恒（héng）定。然而，一旦（dàn）螺旋桨桨叶到达（dá）止（zhǐ）位，发动（dòng）机（jī）转速讲随空速和螺旋桨载荷的（de）变化而适当（dāng）地（dì）增（zēng）加或者降低。例如，选择了一个特（tè）定的（de）转速，飞机（jī）速度降低到足够使螺旋桨桨（jiǎng）叶（yè）旋转（zhuǎn）直到到（dào）达低桨距止位，如果需要空速再（zài）次降低，必须减小发动机转速（sù），就像安装了固定桨距螺旋桨一样。当恒速螺（luó）旋桨的（de）飞机加速到较快的（de）速度是还会发生（shēng）相同的情况。随着飞机加速，螺旋桨桨叶增加（jiā），以维持选定的转速（sù）直到（dào）到达高桨（jiǎng）距止位。一（yī）旦（dàn）达到止位，桨（jiǎng）叶角就不能再增加（jiā），如果（guǒ）需要再加速，发动（dòng）机（jī）必须增加转速。

在装配恒速（sù）螺旋桨的飞机上（shàng），功率（lǜ）输出由油门控制，用进气（qì）压力表指示（shì）。这个（gè）仪表测量进气（qì）道歧管中（zhōng）油气混合气的绝对压（yā）力（lì），更精准（zhǔn）的说法上测量歧管绝对压力（lì）（MAP）。在（zài）恒（héng）定转速和高度条件（jiàn）下，产生功率（lǜ）的大小直接（jiē）和（hé）流（liú）到燃烧室的油气（qì）混合（hé）流有关。当你增加油门设定（dìng）时（shí），流（liú）动发动机的油气就会增多，因（yīn）此，歧管绝对压力增加。当发动机不运行（háng）时，歧管（guǎn）压力（lì）表指示周围（wéi）空气压（yā）力（lì）。当（dāng）发（fā）动（dòng）机气（qì）动后，歧（qí）管压力指示（shì）将会降低到一个低（dī）于周围空气（qì）压力的值。

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