无人机如何实现起飞？

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基本物理原理：无人机如何“飞起来”？

在操作之前，先理解它为什么能飞，有助于更好地操控它，无人机的起飞主要依赖于旋翼（螺旋桨）产生的升力。

（图片来源网络，侵删）

核心原理：牛顿第三定律
- 简单来说：旋桨高速旋转，将空气向下推，根据“作用力与反作用力”定律，向下推空气（作用力）会产生一个大小相等、方向相反的力，将无人机向上托起（反作用力），这个向上的力就是升力。
- 就像你站在船上，用力推船，船会离你而去一样，无人机用力推空气，空气就把无人机托起来。
如何控制升力大小？
- 升力的大小与旋桨转速直接相关，转速越快，单位时间内向下推的空气越多,产生的升力就越大。
- 飞行员通过油门杆来控制所有电机的转速,从而控制升力。
如何实现稳定悬停和移动？
- 单旋翼无人机（如直升机）需要复杂的尾桨来抵消主旋翼的反扭矩。
- 多旋翼无人机（最常见的是四旋翼、六旋翼、八旋翼）则通过差速控制来实现：
  - 垂直起降/悬停：所有电机以相同速度旋转，产生相等的升力，总升力等于或大于重力,无人机就能起飞并悬停。
  - 前后移动：将机尾电机转速加快，机头电机转速减慢，这样，尾部升力变大，头部升力变小，无人机会向机头方向倾斜，升力产生了一个分力，这个分力就推动无人机向前飞，同理,控制左右倾斜即可实现左右移动。
  - 旋转（偏航）：将顺时针旋转的电机（通常是两个）转速减慢，将逆时针旋转的电机（另外两个）转速加快，这样，顺时针和逆时针的反扭矩不再平衡,无人机会开始旋转。

具体操作步骤：如何“命令”无人机起飞？

现代无人机（尤其是消费级无人机）的起飞过程已经高度自动化，非常简单，我们以最常见的GPS模式为例,介绍操作步骤。

（图片来源网络，侵删）

起飞前的准备工作（至关重要！）

选择开阔场地：确保起飞和降落区域没有障碍物（如树木、电线、建筑物）,远离人群和机场。
检查天气：避免在有大风、大雨、大雪或强磁暴的天气下飞行。
检查电量：
- 遥控器：确保电量充足（通常建议在50%以上）。
- 无人机：确保电池电量充足（建议在80%以上），无人机通常有低电量自动返航功能,但满电起飞更安全。
安装并固定螺旋桨：确保螺旋桨安装正确（有方向标识，通常有“A”和“B”两种）,并且安装牢固。
开机顺序：
- 先开遥控器：将遥控器电源开关打开，并打开遥控器上的飞行模式开关（如F模式）。
- 再开无人机：长按无人机的电源键，直到指示灯开始闪烁,无人机会自动搜索GPS信号。
等待GPS信号：这是最关键的一步，观察无人机上的指示灯或App上的状态提示。
- 红灯快闪：表示正在搜索GPS。
- 绿灯慢闪（或常亮）：表示已成功锁定GPS（通常需要6-10颗卫星）。只有在GPS信号良好后，才建议起飞！ GPS模式下的飞行更稳定,失控后也能自动返航。
进行自检（可选但推荐）：有些无人机在起飞前会有一个自检过程，比如电机测试，可以轻推油门杆,听听电机是否正常转动。

起飞操作

将油门杆（左手杆）轻轻向下拉到底：这是“解锁”或“解锁电机”的步骤，无人机会发出提示音（如“滴”声），并且飞机会轻微震动，表示电机已准备就绪，但螺旋桨不会立即高速旋转。
缓慢将油门杆向上推：
- 感受无人机的反应,它会慢慢抬起起落架。
- 持续、平稳地向上推杆，直到无人机完全离开地面，达到一个安全的高度（例如1-2米）。
- 关键技巧：推杆要平稳、柔和，切忌猛推！猛推可能会导致无人机突然窜高,不易控制。

悬停与降落

悬停：当无人机到达理想高度后，将油门杆保持在中间位置，在GPS模式下，飞机会自动悬停,你只需观察它是否稳定即可。
降落：
1. 将油门杆缓慢、平稳地向下拉,让无人机缓慢下降。
2. 在接近地面时，放慢下降速度，实现“软着陆”。
3. 降落平稳后，将油门杆拉到底,电机停止转动。
4. 关闭无人机电源,再关闭遥控器电源。

特殊情况：无GPS环境下的起飞

在室内、桥下、车库等没有GPS信号的地方，无人机会自动切换到姿态模式或视觉定位模式。

原理：这种模式下，无人机依靠气压计感知高度，依靠陀螺仪和加速度计感知自身姿态（倾斜角度），依靠视觉传感器（底部摄像头）或激光雷达感知地面来悬停。
操作：操作步骤基本相同，但稳定性远不如GPS模式，无人机更容易受气流影响而漂移，需要你不断通过遥控器微调来维持位置,在这种环境下飞行要更加小心。

无人机的起飞可以概括为：