四鏇翼無人飛行器設計 馮新宇、範紅剛、辛亮 9787302467359 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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馮新宇，範紅剛，辛亮 著

圖書標籤:

• 無人機
• 四鏇翼
• 飛行器設計
• 控製係統
• 嵌入式係統
• 電機
• 傳感器
• 建模
• 仿真
• 航空航天

店鋪： 博遠慧達圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302467359

商品編碼：19660271454

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-06-01

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基本信息

書名:四鏇翼無人飛行器設計

定價：39.00元

售價：19.50元,便宜19.50元,摺扣50

作者:馮新宇、範紅剛、辛亮

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2017-06-01

ISBN：9787302467359

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書係統論述瞭四鏇翼飛行器的基本原理，基本控製方法，本書從四鏇翼飛行器的遙控器設計、四鏇翼飛行器核心闆設計以及陀螺儀、氣壓計等相關電路的設計和原理講解，從零開始一點一點實現四鏇翼飛行器的設計，同時還給齣瞭上位機的軟件代碼，項目都提供瞭全部源代碼，可直接拿來二次開發，用於課程設計或科研項目。本書配套提供瞭全部設計源代碼、設計圖紙及演示視頻，方便讀者學習使用，提供瞭學習交流群（185156135），歡迎讀者參與進來，和廣大的STM32愛好者共同學習，及時解決設計中遇到的問題。

內容提要

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四軸飛行器是一種無人飛行器，也是一種智能機器人，“四軸”指飛行器的動力由4個鏇翼式的飛行引擎提供。人們對於四軸飛行器的研究從軍用到民用、商用領域都有涉及。近幾十年來，隨著現代控製理論與電子控製技術的發展，運用現代控製技術，使用電機代替油動力引擎進行四軸飛行器控製研究。本書利用主流控製器STM32係列微處理器平颱，從設計的方案論證、器件選型、代碼調試的全過程對四軸飛行器設計透徹細緻地講解，讀者可以根據書中給齣的電路和代碼自行設計。本書可作為電子、通信及控製等相關專業的參考書，也可以作為相關技術人員的技術參考書。

目錄

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作者介紹

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馮新宇：從事嵌入式係統項目開發和相關教學工作。曾主持或參與嵌入式相關課題與項目開發20餘項；近10年來一直作為指導教師參與全國電子設計大賽、飛思卡爾電子設計大賽、黑龍江省電子設計大賽等工作，所指導的學生多次獲得各種賽事重大奬勵。個人代錶性著作有《ADS2009射頻電路設計與仿真》《ARM 9嵌入式開發基礎與實例進階》與《ARM Cortex-M3體係結構與編程》）。

文摘

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序言

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《翼上雲端：現代鏇翼飛行器原理與實踐》 內容概述 本書旨在為廣大航空愛好者、工程技術人員以及相關專業學生提供一本係統、深入且實用的鏇翼飛行器設計與應用指南。不同於市麵上僅關注某一特定型號或技術點的書籍，《翼上雲端》著眼於鏇翼飛行器這一類彆的共性原理、核心技術以及前沿發展趨勢，力求構建一個從基礎理論到實際應用的全景式知識體係。本書將詳細剖析鏇翼飛行器的空氣動力學特性、結構設計、動力係統、飛控係統、導航與通信技術，以及其在各個領域的廣泛應用，並輔以大量案例分析和工程實踐建議，幫助讀者建立紮實的理論基礎，掌握關鍵的設計方法，並能應對實際工程中的挑戰。 第一篇：鏇翼飛行器基礎理論與空氣動力學 本篇將從最基礎的原理入手，為讀者構建鏇翼飛行器工作的宏觀認知。 第一章：鏇翼飛行器概覽與發展曆程 對鏇翼飛行器的定義、分類（包括直升機、多鏇翼無人機等）進行清晰界定。 追溯鏇翼飛行器從早期探索到現代發展的漫長曆程，重點介紹關鍵的技術突破和裏程碑式事件。 分析不同類型鏇翼飛行器在設計理念、性能特點和應用場景上的差異與互補。 展望鏇翼飛行器未來的發展方嚮，例如與人工智能、新材料等的融閤。 第二章：鏇翼空氣動力學原理 深入講解鏇翼産生升力和推力的基本原理，包括葉素理論、動量理論等。 詳細分析鏇翼在不同飛行狀態下（如懸停、前進、側飛、後退）的空氣動力學特性，包括誘導速度、相對風速、攻角等關鍵因素。 探討鏇翼效率、功率消耗與轉速、槳葉參數（翼型、展弦比、扭角等）之間的關係。 介紹鏇翼可能遇到的空氣動力學問題，如槳葉顫振、失速、地麵效應等，並提齣相應的理論解釋和初步解決方案。 通過圖示和簡單算例，幫助讀者直觀理解復雜的空氣動力學現象。 第三章：氣動外形設計與流體動力學基礎 分析鏇翼飛行器整體外形設計對氣動性能的影響，包括機身、尾槳（如有）的氣動優化。 介紹基礎的流體動力學概念，如雷諾數、邊界層、渦流等，以及它們在鏇翼飛行器設計中的重要性。 探討如何通過計算流體動力學（CFD）等數值模擬方法來優化氣動設計，預測飛行性能，發現潛在的氣動問題。 結閤實際設計案例，說明氣動外形如何影響飛行穩定性、操控性、續航能力和噪聲水平。 第二篇：鏇翼飛行器結構設計與材料選擇 本篇將聚焦於構成鏇翼飛行器的實體部分，探討如何實現輕質、高強、高可靠性的結構設計。 第四章：鏇翼係統結構設計 詳述鏇翼槳葉的結構組成、材料特性要求（如高強度、高韌性、低密度）以及常見的結構形式（如剛性槳、鉸接槳、半鉸接槳）。 分析鏇翼轂和傳動係統（如齒輪箱、傳動軸）的設計要點，包括載荷傳遞、耐久性、減震降噪等。 介紹鏇翼係統在振動、疲勞和故障模式方麵的設計考慮，以及如何通過結構優化來提升可靠性。 探討新型槳葉材料（如復閤材料、智能材料）在鏇翼設計中的應用及其優勢。 第五章：機身與承載結構設計 分析鏇翼飛行器不同類型機身的結構特點和設計需求，包括桁架式、承載式、混閤式等。 重點討論載荷路徑、應力集中、剛度與強度的平衡，以及如何進行有限元分析（FEA）來評估結構性能。 介紹機身材料的選擇原則，權衡材料的力學性能、成本、加工性以及環境適應性。 講解連接件、固定件的設計要求，以及如何確保結構的整體性和安全性。 結閤無人機和直升機等不同應用場景，闡述結構設計的差異化需求。 第六章：材料科學與先進製造技術在鏇翼飛行器中的應用 係統介紹適用於鏇翼飛行器製造的各類材料，包括鋁閤金、鈦閤金、鎂閤金、碳縴維復閤材料、玻璃縴維復閤材料等，並分析其優缺點。 探討高分子材料、泡沫材料等在減重和吸能方麵的應用。 介紹3D打印（增材製造）等先進製造技術在鏇翼飛行器部件製造中的潛力，以及其帶來的設計自由度和效率提升。 討論材料的疲勞、斷裂、腐蝕等失效機製，以及如何通過材料選擇和工藝控製來提高部件壽命。 第三篇：動力係統與控製技術 本篇將深入探討為鏇翼飛行器提供動力的關鍵係統，以及使其能夠精準操控的電子大腦。 第七章：動力係統設計與選擇 詳細介紹鏇翼飛行器常用的動力源，包括活塞式發動機、渦軸發動機、電動機等，分析其工作原理、性能特點、效率和優缺點。 講解動力係統的匹配問題，包括發動機功率與鏇翼轉速的匹配、推力與重心的匹配等。 深入探討燃油係統、冷卻係統、潤滑係統等輔助係統的設計要點。 介紹電池技術（如鋰離子電池、固態電池）在電動鏇翼飛行器中的發展及其續航能力瓶頸。 探討氫燃料電池等未來動力技術在鏇翼飛行器上的應用前景。 第八章：飛控係統原理與硬件組成 解析飛控係統的核心功能，包括姿態控製、航嚮控製、高度控製、速度控製等。 介紹飛控係統的工作流程：傳感器信息采集、狀態估計、指令計算、執行器輸齣。 詳細介紹飛控係統常用的傳感器，如陀螺儀、加速度計、磁力計、氣壓計、GPS等，以及它們的工作原理和應用。 講解慣性測量單元（IMU）及其在姿態測量中的作用。 分析飛控計算機（主控闆）的硬件組成、處理能力要求和軟件接口。 第九章：飛行控製算法與軟件實現 深入講解經典的飛行控製算法，如PID控製器，分析其在鏇翼飛行器中的應用和參數整定方法。 介紹更高級的控製策略，如模型預測控製（MPC）、自適應控製、模糊邏輯控製等，以及它們在提升飛行性能方麵的優勢。 探討自動駕駛、自主導航、路徑規劃等高級飛行功能的設計原理。 分析飛控軟件的架構設計、任務調度、故障處理和安全冗餘機製。 講解仿真測試和實際飛行調試在飛控係統開發中的重要性。 第十章：導航、定位與通信技術 深入介紹全球導航衛星係統（GNSS）如GPS、北鬥、GLONASS等的原理及其在鏇翼飛行器中的應用。 探討慣性導航係統（INS）與GNSS的融閤，以提高定位精度和魯棒性。 介紹視覺導航、激光雷達導航（LiDAR）等新興導航技術。 分析鏇翼飛行器的通信係統組成，包括遙控、遙測、數傳等，以及常用的通信協議和頻段。 探討抗乾擾通信技術和數據安全問題。 第四篇：鏇翼飛行器的應用與發展 本篇將展示鏇翼飛行器在各個領域的蓬勃發展，以及未來的無限可能。 第十一章：鏇翼飛行器在不同領域的應用 工業與商業應用： 詳細闡述在航空攝影、影視製作、測繪勘探、電力巡檢、石油管道監測、農業植保、物流配送、消防救援等領域的具體應用案例。 軍事與安全應用： 介紹在偵察監視、目標指示、火力支援、情報收集等方麵的應用。 科學研究與探索： 討論在氣象探測、環境監測、地質勘探、生物多樣性調查等方麵的作用。 個人娛樂與競技： 分析競速無人機、航拍愛好者等細分市場。 第十二章：鏇翼飛行器的安全性、法規與標準 深入探討鏇翼飛行器的安全性設計原則，包括冗餘設計、故障診斷與容錯控製、應急處置機製。 分析鏇翼飛行器潛在的安全風險，如撞擊、墜毀、失控等，並提齣相應的預防和應對措施。 介紹全球範圍內關於鏇翼飛行器（尤其是無人機）的法規、標準和適航認證體係，以及相關法律法規的演變。 強調閤法閤規飛行以及責任邊界的重要性。 第十三章：未來發展趨勢與挑戰 展望鏇翼飛行器技術未來的發展方嚮，例如大型化、智能化、集群化、長航時、低噪聲、環境友好等。 探討人工智能與鏇翼飛行器的深度融閤，如自主決策、智能避障、協同作業等。 分析新材料、新能源技術對鏇翼飛行器性能提升的驅動作用。 討論鏇翼飛行器發展麵臨的挑戰，如續航能力、載荷能力、飛行安全性、空域管理、成本控製、社會接受度等。 鼓勵讀者積極投身於鏇翼飛行器領域的研究與創新。 本書特色 體係全麵： 涵蓋瞭鏇翼飛行器從基礎理論到實際應用的各個環節，構建瞭完整的知識框架。 內容深入： 對每個技術點都進行瞭細緻的講解，避免瞭流於錶麵。 原理清晰： 強調理論推導與物理含義的結閤，幫助讀者理解“為什麼”。 實踐導嚮： 穿插大量工程實踐案例、設計要點和問題分析，提升讀者的實際操作能力。 圖文並茂： 配備瞭豐富的示意圖、工程圖和性能麯綫，增強瞭閱讀的直觀性和趣味性。 前瞻性： 關注行業最新技術動態和未來發展趨勢，引導讀者思考。 《翼上雲端：現代鏇翼飛行器原理與實踐》是一本集理論深度、實踐指導和前沿視野於一體的著作，無論是初學者入門，還是資深工程師進階，都能從中獲得寶貴的知識和啓示，共同探索鏇翼飛行器在天空中的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

我一直相信，知識的傳播不僅僅是單嚮的灌輸，更是一種啓發和引導。一本好的教科書，應該能夠像一位經驗豐富的導師，帶領讀者一步步走入專業領域，解答心中的疑惑，激發探索的興趣。《四鏇翼無人飛行器設計》這本書，從它的名字和作者的背景來看，無疑承載著這樣的使命。我期待它能夠用清晰的語言，生動的案例，以及嚴謹的邏輯，為我打開一扇通往無人機設計世界的門。

評分☆☆☆☆☆

從書本的裝訂和紙張質量來看，《四鏇翼無人飛行器設計》的製作是相當精良的。厚實的封麵能夠提供良好的保護，紙張的光潔度適中，印刷字體清晰銳利，久讀不易疲勞。我一直認為，一本在物理形態上就做到用心的書籍，往往更能體現作者和齣版社對內容本身的重視。這讓我對接下來的閱讀體驗充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

在信息爆炸的時代，能夠找到一本結構清晰、內容詳實、講解透徹的專業書籍是多麼不容易。尤其是在無人機這樣一個發展迅速的領域，技術更新迭代的速度非常快，一本能夠立足於基本原理，同時又緊跟時代步伐的書籍，其價值將更加凸顯。我希望《四鏇翼無人飛行器設計》能夠滿足我的這一期望，成為我學習和探索無人機設計領域的重要工具。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開《四鏇翼無人飛行器設計》，被其厚實的體量和嚴謹的排版所吸引。封麵設計簡潔大氣，雖然沒有華麗的插畫，但字體清晰，書名和作者信息一目瞭然，給人一種專業、紮實的初步印象。我一直對航空航天領域，特彆是無人機技術懷有濃厚興趣，而四鏇翼無人機作為當前最普及、應用最廣泛的無人機類型之一，其設計原理和實現細節更是我想深入瞭解的重點。這本書的書名直接點明瞭其核心內容，讓我對接下來的閱讀充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的科技書籍，不僅在於知識的深度，更在於其講解的清晰度和邏輯性。從我過去的閱讀經驗來看，許多關於復雜技術的書籍，常常會讓非專業讀者感到晦澀難懂，充斥著各種抽象的公式和概念，讓人望而卻步。然而，《四鏇翼無人飛行器設計》在這一點上，似乎給我帶來瞭一種不同的感受。雖然我尚未深入細讀，但僅僅從目錄結構和章節標題來看，作者們顯然是經過深思熟慮，將一個龐大而復雜的係統，拆解成瞭若乾個易於理解的模塊。這種層層遞進、由淺入深的編排方式，預示著即便沒有深厚的專業背景，也能循序漸進地掌握核心知識。

評分☆☆☆☆☆

在初步瀏覽這本書的章節安排時，我發現它並沒有止步於理論的講解，而是將理論與實踐緊密結閤。這對於我這樣希望將知識轉化為實際應用的學習者來說，無疑是巨大的福音。我特彆關注那些涉及具體設計流程、元器件選型、仿真測試以及實際裝配的章節。因為我知道，任何一個成功的無人機項目，都離不開對每一個環節的精細把握。這本書是否提供瞭詳細的設計步驟，是否列舉瞭常見的元器件及其優缺點，是否介紹瞭如何進行有效的仿真驗證，這些都是我非常看重的。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的技術書籍，其價值不僅僅在於傳授已有的知識，更在於激發讀者的創新思維。即使我目前的知識儲備尚不足以立刻設計齣一架高性能的無人機，我也希望通過閱讀這本書，能夠理解設計過程中存在的各種權衡和取捨，從而形成自己對問題的獨立思考。這本書是否能夠引導我分析不同設計方案的優劣，是否能提供一些啓發性的設計思路，這些都是我非常期待的。

評分☆☆☆☆☆

從我之前對無人機技術的零散瞭解來看，四鏇翼無人機在空氣動力學、控製理論、嵌入式係統、通信技術等多個領域都有著高度的交叉。因此，一本全麵的設計書籍，必然需要對這些相關學科進行深入淺齣的闡述。我非常期待《四鏇翼無人飛行器設計》能夠在我關心的這些領域，提供足夠的支持。例如，在空氣動力學方麵，它是否能解釋四鏇翼的升力、阻力以及如何優化槳葉設計以提高效率；在控製理論方麵，它是否能清晰地講解PID控製、姿態穩定算法等核心概念；在嵌入式係統方麵，它是否能介紹常見的飛控硬件和軟件架構。

評分☆☆☆☆☆

對於我而言，一本優秀的工程技術書籍，應該兼顧理論的深度和實踐的可操作性。僅僅停留在理論層麵，固然能建立起堅實的知識基礎，但缺乏實際操作的指導，則難以將理論轉化為實際的設計和應用。《四鏇翼無人飛行器設計》似乎在這方麵做到瞭很好的平衡。我期望書中能夠詳細介紹各種設計參數的選擇依據，以及在實際搭建過程中可能遇到的問題和解決方案，從而幫助我更好地理解如何將理論知識落地。

評分☆☆☆☆☆

在購買任何一本技術書籍之前，我都會仔細研究它的目錄和前言，試圖從中窺探作者的寫作思路和本書的側重點。《四鏇翼無人飛行器設計》在這方麵給我留下瞭深刻的印象。它似乎沒有迴避任何一個可能存在的難點，而是將復雜的設計過程分解為一個個清晰的環節，每一個環節都有著詳細的講解和必要的理論鋪墊。這種“不怕慢，就怕站不住”的寫作風格，讓我對接下來的深度閱讀充滿信心。