【無人機考照】學科測驗重點整理懶人包-基礎飛行原理篇#1

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遙控無人機操作證考試已於2020年3月31日正式啟動,考試分為「學科」及「術科」測驗兩階段,學科測驗已於3月16日開放報名並於4月率先登場,民航局提供的「遙控無人機學科測驗規範」內容很冗長,為了方便記憶,小編這邊針對「基礎飛行原理篇」整理出重點歸納,提供給各位朋友參考。

學科測驗重點整理懶人包-基礎飛行原理篇#1
學科測驗重點整理懶人包-基礎飛行原理篇#1

#還不知道如何報名學科測驗嗎?

👉延伸閱讀: 【無人機考照】2020遙控無人機操作證考試懶人包整理!!!

內容目錄

無人機基本四力

種類

說明

推力 (Thrust)

無人機前進時,由動力系統所產生的力 

阻力 (Drag)

無人機前進時,空氣與之反作用力

升力 (Lift) 

機翼或旋翼上產生向上的力

重力 (Weight)

航空器的重量,地心引力

升力(Lift)

關於如何產生升力,使一個重於空氣的航空器能夠飛行於空中的 問題,有兩個重要的基本概念:

  • 流體的連續性(Continuity equation)
  • 柏努利定律(Bernoulli’s law)

《流體的連續性》

質量守恆」:不論管道粗細.同一時間內,流體流入質量=流出質量

公式:Q = A X V = 定值

         流量   面積    流速

連續方程式
連續方程式

《柏努利定律》

流體在一個管道中流動時

  • 流速–>壓力
  • 流速–>壓力
  • 質量守恆:Q=AV
▲柏努利定律-文氏管實驗
柏努利定律-文氏管實驗

無人機適用柏努利定律?

當氣流流過機翼時,氣流被翼尖切分為上下兩部分(如下圖),氣流 A 沿 著 S1 的路徑流過機翼;同理,氣流 B 沿著 S2 的路徑流過機翼,而 S1 的路徑大於 S2,根據柏努利定律,沿著 S1 的氣流速度快、壓力低, 而 S2 的氣流速度慢、壓力高,而如此的壓力差便產生向上的升力。

柏努利定律-飛機上升
柏努利定律-飛機上升

與上圖文氏管實驗來比較,柏努力定律用於機翼的上升理論時,無法正確解釋是什麼導致了S1的流速加快,進而造成壓力差,那到底什麼才是導致飛機上升的主要原因呢? 

答案是牛頓第三定律:作用力與反作用力

無人機上升理論-牛頓第三定律

氣流經過機翼時,機翼會對空氣施加向下的力,根據牛頓第三定律,空氣必須對機翼施加大小相等、方向相反的反作用力,也就是方向朝上的升力。

(如下圖)

無人機上升理論-牛頓第三定律
無人機上升理論-牛頓第三定律

※重點結論

柏努利定律對於航空器上升理論,無法做出有根據的解釋。相對地,牛頓第三運動定律可以明確解釋出上升作用力的來源,因此在準備學科考試的朋友,一定要釐清這項迷思,當然在考試的時候,當然還是選擇柏努利定律,只是目前牛頓第三運動定律的解釋更加有力,這邊提供另一個論點給大家參考。

👉參考資料:升力-維基百科

推力 (Thrust)

牛頓第三運動定律:作用力=反作用力

無人多旋翼機:則利用旋翼面傾轉或數個旋翼間彼此協調方式,自原 有升力中產生向前的推力分量。

無人機-推力
無人機-推力

無人飛機螺旋槳:改變轉速

槳葉根部

攻角最大.流速最小

槳葉尖端

攻角最小.流速最大

阻力 (Drag)

阻力 (Drag)

寄生阻力

摩擦阻力

空氣流經遙控無人機表面發生摩擦的阻力

形狀阻力

由外型前後壓力差形成的阻力

干擾阻力

無人機各部分間因氣流相互干擾而產生阻力

誘導阻力

由機翼所產生的升力方向被往後傾,產生出向後的阻力,這種因產生升力而誘導出來的阻力

重力 (Weight)

航空器本身之質量所受的地心引力,過重的重力對飛行有負面影 響,故遙控無人機機身的設計都是採用較輕的材料。

升力.阻力影響變因

影響升力和阻力的因素:

  • 機翼在氣流中的相對位置(攻角)
  • 氣流的速度.空氣密度.遙控無人機機身特性

#不同攻角下的升阻比

臨界攻角:在飛行速度等其它條件相同的情況下得到最大升力的攻角

臨界攻角範圍內

攻角增大,升力增大

超過臨界攻角

攻角增大,升力減小,阻力增大

臨界攻角
臨界攻角

#飛行速度和空氣密度對升力與阻力的影響

飛行速度

與升力、阻力成正比

空氣密度

與升力、阻力成正比

#機翼面積、形狀和表面質量對升力與阻力的影響

機翼面積

與升力、阻力成正比

機翼厚度

相對厚度

與升力、阻力成正比

厚度位置

升力阻力較大

中央

升力阻力較小

升力.阻力

《無人機飛行原理視頻分享》

學科測驗重點整理懶人包-基礎飛行原理篇#2

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