单选题
258.多旋翼飞机如何实现左转弯,螺旋桨转速如何变化?
A
(顶视)顺时针减速、逆时针加速
B
(顶视)顺时针加速、逆时针加速
C
(顶视)顺时针加速、逆时针减速
答案解析
正确答案:C
解析:
**解析:**
多旋翼无人机(以常见的四旋翼为例)实现航向改变(偏航运动,Yaw)主要依靠反扭矩原理。
1. **反扭矩原理**:
* 根据牛顿第三定律,当电机驱动螺旋桨旋转时,机身会受到一个与螺旋桨旋转方向相反的反作用力矩(反扭矩)。
* 在标准的四旋翼布局中通常采用“X”型或“+”型布局,对角线上的螺旋桨旋转方向相同,相邻的螺旋桨旋转方向相反。
* 通常情况下,我们定义从顶部俯视(顶视):
* 两个螺旋桨为**顺时针(CW)**旋转。
* 另外两个螺旋桨为**逆时针(CCW)**旋转。
* 在悬停或直线飞行时,顺时针螺旋桨产生的总反扭矩与逆时针螺旋桨产生的总反扭矩相互抵消,机身保持航向稳定。
2. **实现左转弯(逆时针偏航)**:
* 要使飞机向左转弯(即机身逆时针旋转),需要产生一个净的**逆时针方向**的力矩。
* 为了产生逆时针的净力矩,我们需要:
* **增加**逆时针旋转螺旋桨的转速 -> 这会增加逆时针方向的反扭矩(推动机身逆时针转)。
* **减小**顺时针旋转螺旋桨的转速 -> 这会减小顺时针方向的反扭矩(减弱阻碍机身逆时针转的力量)。
* **等等,让我们重新仔细推导一下力的方向:**
* 螺旋桨**顺时针**旋转 -> 产生**逆时针**的反扭矩作用于机身。
* 螺旋桨**逆时针**旋转 -> 产生**顺时针**的反扭矩作用于机身。
* *修正上述常见误区*:很多初学者容易搞混螺旋桨旋转方向和机身受力方向。
* 若螺旋桨**顺时针(CW)**转,空气给螺旋桨一个逆时针的力,螺旋桨给机身一个**顺时针**的反扭矩?不,是角动量守恒。
* 简单记忆法:**螺旋桨往哪边转,机身就想往相反方向转。**
* 如果螺旋桨**顺时针**转,机身受到**逆时针**的反扭矩趋势。
* 如果螺旋桨**逆时针**转,机身受到**顺时针**的反扭矩趋势。
* **再次确认标准逻辑**:
* 目标:机身**左转**(逆时针旋转)。
* 这意味着我们需要机身受到一个**逆时针**的净力矩。
* 哪些螺旋桨能让机身逆时针转?
* **顺时针(CW)旋转的螺旋桨**:它们自身顺时针转,根据反作用力,它们试图让机身**逆时针**转。
* **逆时针(CCW)旋转的螺旋桨**:它们自身逆时针转,根据反作用力,它们试图让机身**顺时针**转。
* 因此,为了让机身**逆时针(左转)**转动,我们需要**增强**让机身逆时针转的力,**减弱**让机身顺时针转的力。
* 即:**加速顺时针(CW)螺旋桨**,**减速逆时针(CCW)螺旋桨**。
3. **验证选项**:
* 题目问的是“左转弯”。
* 左转弯 = 机身逆时针旋转。
* 需要增大顺时针螺旋桨的转速(产生更大的逆时针反扭矩)。
* 需要减小逆时针螺旋桨的转速(减小顺时针反扭矩)。
* 结果:**(顶视)顺时针加速、逆时针减速**。
4. **对比选项**:
* A. 顺时针减速、逆时针加速:这将导致机身顺时针旋转(右转)。
* B. 顺时针加速、逆时针加速:总升力增加,飞机上升,偏航力矩基本平衡(假设加速比例相同),不会显著转弯。
* C. 顺时针加速、逆时针减速:顺时针螺旋桨产生的逆时针反扭矩增大,逆时针螺旋桨产生的顺时针反扭矩减小,合力矩使机身逆时针旋转(左转)。
因此,正确答案是 **C**。
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