直升机姿态控制力矩来自于主旋翼和尾桨。抛开各姿态中的耦合因素，主旋翼提供俯仰和横滚所需的姿态控制力矩，尾桨提供偏航力矩。挥舞产生横纵挥舞角，主旋翼拉力就是通过横纵挥舞角投影在其他方向上，并通过桨毂产生力矩实现直升机姿态控制。图4.16 伺服电动机与自动倾斜器连接直升机型无人机一般通过四个伺服电动机实现姿态控制，一个伺服电动机来控制油门开量。......
2023-07-05
姿态控制和扭矩平衡方式的灵活性
【摘要】：一般说到无人机的控制方式只涉及姿态控制方式，但对于一部分机型如直升机型、多旋翼类型等，除了姿态控制外也涉及反扭矩的提供方式。对于定义范畴非常宽泛而机身结构相对封闭的涵道无人机而言，姿态控制方式和扭矩平衡的实现形式是相当灵活的。2）解耦姿态控制图4.39 Dragon Stalker无人机，前飞与垂飞通道解耦解耦姿态控制方式非常直接：主涵道提供偏航力矩，调节涵道提供横滚力矩，尾桨涵道提供前飞推力，水平涵道共同提供垂向升力。
一般说到无人机的控制方式只涉及姿态控制方式，但对于一部分机型如直升机型、多旋翼类型等，除了姿态控制外也涉及反扭矩的提供方式。提供反扭矩的方式在上述两种机型中都非常明显了：直升机通过控制尾桨总距提供机体坐标系偏航方向上的反扭矩，多旋翼无人机则通过相同数目不同转向的定距桨实现扭矩平衡。
对于定义范畴非常宽泛而机身结构相对封闭的涵道无人机而言，姿态控制方式和扭矩平衡的实现形式是相当灵活的。
涵道无人机的姿态控制方式可以分为两大类：耦合姿态控制和解耦姿态控制。
1）耦合姿态控制结构
涵道无人机的常见控制结构：单旋翼结构和共轴双旋翼结构。
其中单旋翼结构常见的机型如i-STAR，以及“球型”无人机Fleye。
耦合类涵道无人机一般采用环形结构设计，以i-STAR为例，上部中间体中安装动力系统（活塞式发动机、发动机控制器、螺旋桨、有效载荷等）。其中螺旋桨为常见的定距桨，没有变距，没有挥舞，直接由发动机驱动。下部中间体内包含8块固定翼板稳定于涵道中央，内部搭载反馈传感器系统。这8个固定翼板（固定片）安置角不变，可以平衡单旋翼扭矩。控制翼板（导流片）由伺服电动机控制角度变化，从而产生姿态控制力矩。
共轴双旋翼结构如图4.37所示，Cypher-2型涵道无人机就属于这一类设计结构。共轴双旋翼无人机提供反扭矩的方式显而易见：共轴旋翼等速对转。
图4.38 旋转倾斜器结构示意图（图片来源见参考文献[2]）
该类涵道结构采用旋转倾斜器，通过变距拉杆改变旋翼周期变距从而控制飞行器姿态，类似于直升机的主旋翼结构。
2）解耦姿态控制
图4.39 Dragon Stalker无人机，前飞与垂飞通道解耦（图片来源：维基百科用户Firewall）
解耦姿态控制方式非常直接：主涵道提供偏航力矩，调节涵道提供横滚力矩，尾桨涵道提供前飞推力，水平涵道共同提供垂向升力。因此解耦控制可以看作将无人机六个自由度运动分解到单独的涵道中实现，避免相互影响。
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