一定要知的無人機結構與飛行原理 航拍機新手必讀!

無人機最早出現於第二次世界大戰時,直至近幾年有廠商逐步把軍用無人機技術轉移至電子消費品的生產之上,製成定價較平、操作較易的無人機,始令無人機在消費者市場大熱起來。今次 Lock Sir 便為大家講解無人機的運作結構及飛行原理。

無人機 6 大構成部分

無人機結構圖
DronesPlayer 獲網友指正,對以上的無人機結構圖作出修訂。

1. 飛行器機架

飛行器機架(Flying Platform)的大小,取決於槳翼的尺寸及電機(摩打 / 馬達)的體積:槳翼愈長,摩打愈大,機架大小便會隨之而增加。機架一般採用輕物料製造為主,以減輕無人機的負載量(Payload)。

2. 飛行控制系統

飛行控制系統(Flight Control System)簡稱「飛控」,一般會內置控制器、陀螺儀、加速度計和氣壓計等傳感器。無人機便是依靠這些傳感器來穩定機體,再配合GPS及氣壓計數據,便可把無人機鎖定在指定的位置及高度。

3. 推進系統

無人機的推動系統(Propulsion System)主要由槳翼和摩打所組成。當槳翼旋轉時,便可以產生反作用力來帶動機體飛行。系統內設有電調控制器(Electronic Speed Control),用於調節摩打的轉速。

4. 遙控器

這是指「Remote Controller」或 「Ground Station」,讓航拍玩家透過遠程控制技術來操控無人機的飛行動作。

5. 遙控接收器

主要作用是讓飛行器接收由遙控器發出的遙控指令訊號。4 軸無人機起碼要有 4 條頻道來傳送訊號,以便分別控制前後左右 4 組旋軸和摩打。

6. 雲台相機

目前無人機所用的航拍相機,除無人機廠商預設於飛行器上的相機外,有部分機型容許用戶自行裝配第三方相機,例如 GoPro Hero 4運動相機Canon EOS 5D 系列單眼相機,惟近年亦有廠商提倡採用 M4/3 無反單眼(如:Panasonic LUMIX GH4 )作航拍用途。

航拍相機主要透過雲台(Gimbal)裝設於飛行器之上。雲台可說是整個航拍系統中最重要的部件,航拍影片的畫面是否穩定,便全要看雲台的表現如何。雲台一般會內置有兩組電機,分別負責雲台的上下擺動和左右搖動,讓架設在雲台上的攝影機可維持旋轉軸不變,令航拍畫面不會因飛行器震動而晃動起來。

【延伸閱讀:穩定航拍影像關鍵:雲台大解構

 

無人機飛行原理

無人機飛行原理

A. 右轉飛行:前後兩組轉右摩打的轉力 (由逆時針轉向摩打產生) 大於轉左摩打轉力(由順時針轉向摩打產生) ,即可令機身便會右轉;當中的運作原理是,當逆時針摩打的轉速上升、順時針摩打的轉速下降時,逆時針旋翼對機身的反扭矩(Anti-torque)大於順時針旋翼對機身的反扭矩,那麼機身便在反扭矩的力學下順時針轉動。

B. 向前直行:當兩個順時針摩打的轉力一致時,無人機機體便會上升。當其中一組摩打逆時針轉向的動力大於另一組時,會把機體推向力量較弱的一方,實現直線飛行。

C. 向左平移:原理跟向前一樣,只是方向之別。

D. 半空懸停:四組摩打以定速轉動來對抗地心吸力,實現半空懸停效果。

【延伸閱讀:9 大無人機基礎飛行動作傳授

 

4 大無人機品牌

1. DJI

大疆創新(DJI) 創辦人汪滔雖是中國大陸人,但他原來曾於香港科技大學攻讀碩士課程,航拍無人機正是其研究項目。由於 DJI 產品較早推出市場的關係,所以其市場市有率亦最高,目前佔有約 7 成的市場份額。

其主打產品 Phantom 系列迄今已推出第 4 代機型DJI Phantom 4,但第 3 代機型仍有在市場發售,共分為 StandardAdvanced 、Professional4K 四款型號。

【延伸閱讀:DJI Phantom 4 深度評測

DJI Phantom 4 及原裝手提箱
DJI Phantom 4 及原裝手提箱

2. Parrot

來自法國的 Parrot 派諾特 ,以入門級無人機作主打,產品外形趣緻,功能設計亦多樣化,既有水空兩用機,又有陸空無人機。Parrot 無人機比較適合於室內或風力不大的環境飛行。其主打產品為 Bebop Drone 系列,目前已推出第 2 次機型 Bebop 2。

【延伸閱讀:Parrot Bebop 2 航拍機評測

Parrot Bebop 2 風格依然強烈
Parrot Bebop 2 雖則外表圓潤,但飛起來卻相當靈活。

3. XIRO

XIRO 零度乃中國商用無人機廠商零度智控(ZEROTECH)電腦配件廠商雷柏(Rapoo)合資創立的新品牌。其 Xplorer 系列的產品定位接近 DJI Phantom 3 系列。廠方在 CES 2016 上宣布,會推出後繼機型 Xplorer 2

【延伸閱讀:XIRO Xplorer V 航拍實測

XIRO Explorer V 機身外形頗具科幻感,跟 Rapoo 主導產品設計不無關係。
XIRO Explorer V 機身外形頗具科幻感,跟 Rapoo 主導產品設計不無關係。

4. Yuneec

剛剛跟 Intel 結盟的 Yuneec 昊翔,其主打產品 Typhoon Q500 定位跟 DJI Phantom 3 接近,惟因較遲推出市場,所以功能賣點雖多,但品牌認知度卻比 DJI 為低。目前最新型號為 6 軸結構的 Typhoon H,產品定位跟 DJI Phantom 4 接近。

【延伸閱讀:Yuneec Typhoon H vs DJI Phantom 4 規格評比

Yuneec Typhoon H 機腳自動提高
Typhoon H 乃 Yuneec 旗下最新型號的無人機。
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作者:Lock Sir

人稱 Lock Sir 的周亦樂是香港航拍製作公司掌舵人兼航拍課程講師,迷上航拍後,愛用全新的高空視野來看世界,亦喜歡跟其他人分享航拍視野帶來的新觀感。

 

作者:Lock Sir

人稱 Lock Sir 的周亦樂是香港航拍製作公司掌舵人兼航拍課程講師,迷上航拍後,愛用全新的高空視野來看世界,亦喜歡跟其他人分享航拍視野帶來的新觀感。