为什么无人机旋翼的夹角是90度？
转子和轮子一样，是一项神奇的发明。
四旋翼无人机变身航拍器，满足了很多普通人对天空的想象。
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旋翼之所以能飞，玩过竹蜻蜓的朋友应该都知道，当手摩擦，给竹蜻蜓一个旋转的速度，就会产生升力，让竹蜻蜓起飞。
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同理，多旋翼无人机也是通过电机的转动来驱动，使螺旋桨产生升力而飞行。比如四旋翼无人机，当飞机四个螺旋桨的升力之和等于飞机总重量时，飞机的升力与重力平衡，飞机就可以在空中悬停。
小时候看漫画，看到哆啦a梦和大雄穿着竹蜻蜓在空中自由飞翔。我特别想像他们一样在空中飞翔，俯瞰地球。
但如果现在真的有人发明同样的竹蜻蜓，我肯定不想戴。因为飞行的效果是这样的:
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螺旋桨狂转，人也反方向狂转。......
大雄都成恶霸了，怎么能和静香一起看风景？
根据牛顿第三定律，当转子转动时，也会对电机产生一个反作用力(反扭矩)，促使电机反方向转动。这就是为什么现代直升机总是带着一个“小尾巴”，在水平方向上施加一个力来抵消这个反作用力，保持直升机机身的稳定性。
回到四旋翼飞行器上，它的螺旋桨也会产生这样一个力，所以为了避免飞行器的疯狂自旋，四旋翼飞行器的两个相邻的螺旋桨是反方向旋转的。
如下图所示，三角形红色箭头表示飞机机头朝向，螺旋桨M1和M3的旋转方向为逆时针，螺旋桨M2和M4的旋转方向为顺时针。
飞行时，M2和M4产生的逆时针反作用力(反扭矩)抵消了M1和M3产生的顺时针反作用力(反扭矩)，使飞机机身保持稳定，不会像大雄那样“疯狂旋转”。
不仅如此，多轴飞行器的前进、后退、左右或旋转飞行也是通过控制多个螺旋桨的速度来实现的:
垂直提升
这个很好理解。当飞机需要升高高度时，四个螺旋桨同时旋转，升力增大，飞机就会上升。同理，当飞机需要降低高度时，四个螺旋桨会同时降低速度，飞机就会下降。
同时强调，是因为保持多个旋翼转速的相对稳定对维持飞机机身姿态非常重要。看完关注就明白了~
原地旋转
如上所述，当无人机各电机转速相同时，飞机的反作用力矩抵消，不会旋转。
但是，当我们希望飞机原地旋转时，我们可以使用这种反作用力矩。两个顺时针电机M2和M4的转速增加，两个逆时针电机M1和M3的转速降低。由于反作用力矩的影响，飞机会逆时针旋转。
水平移动
多轴飞机和我们平时乘坐的客机不一样，没有像客机那样垂直于地面的螺旋桨，所以不能直接产生水平力在水平方向运动。
当然，这打不过我们。我们以四旋翼为例。当需要向三角形箭头方向移动时，M3和M4的电动螺旋桨将提高转速，而M1和M2的电动螺旋桨将降低转速。因为飞机后部的升力大于飞机前部的升力，所以飞机的姿态会向前倾斜。
倾斜时，侧视图如下所示。此时螺旋桨产生的升力不仅抵消了飞机在垂直方向上的重力，还在水平方向上有一个分量，使飞机在水平方向上加速，从而使飞机向前飞行。
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反之:M1时，M2电机加速，M3、M4电机减速，飞机会后倾，向后飞。
同样，当M1和M4电机加速，M2和M3电机减速时，飞机向左倾斜，从而向左飞行；
当M2和M3发动机加速，M1和M4发动机减速时，飞机向右倾斜，从而向右飞行。
这个解释，你是不是觉得多旋翼的飞行原理很简单？~
事实上，在多旋翼之前，人们使用更复杂的固定翼飞机和直升机进行航拍。
而固定翼飞机的起降对场地要求非常高，不能悬停和垂直起落，限制太大。
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直升机虽然重，速度快，但是结构非常复杂精密，上千个零件调试维护非常麻烦。
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相比较而言，多旋翼的飞行原理更简单，机身结构更简单可靠，消费者不需要过多的调试和维护就可以快速上手飞行，于是多旋翼迅速占领了航拍市场。
(2)无人机的几种系统
我们在中学都学过生物。人体可分为几大系统，如运动系统、神经系统、呼吸系统和消化系统。
和人体一样，一架完整的多旋翼航拍无人机也可以分为以下几个系统:飞行控制系统、遥控系统、动力系统、图像传输系统、云台和航拍相机。
飞行控制系统
飞行控制系统可以看作是无人机的大脑。飞机是悬停还是飞行，朝哪个方向飞，都是由飞行控制员给出指令。
飞控控制如何控制飞机保持姿态？这是因为飞控包括“小脑”，也就是有几个传感器。基本飞行控制包括以下传感器:
GPS::用于获取飞机的经纬度信息，确定自身位置；
气压计:用于测量当前的大气压力，获取飞机的高度信息；
IMU:惯性测量单元，包括一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪，测量飞行器在三维空间的角速度和加速度，进而计算出物体的姿态。
罗盘:用来区分飞机在世界坐标系中的方位，即连接飞机的东南西北和前后左右。
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一套飞行控制系统
随着科技的发展，一些航拍无人机上增加了更多的传感器。比如超声波可以测量接近地面的精确高度，光流可以帮助飞行器在没有GPS的情况下在室内定位和悬停。
上述传感器采集到信息后，飞控会对数据进行融合，判断飞机当前的位置、姿态、朝向等信息，然后做出如何飞行的决定。
遥控系统
遥控系统包括地面上的遥控器和飞机上的接收模块。除了两个摇杆的俯仰、横滚、偏航、油门四个通道外，还包括切换飞行模式、控制云台旋转、控制相机拍照等功能。这些指令会通过遥控器的发射系统以无线信号的形式传输到飞机上，信号会被飞机上的接收模块接收。
目前主流的电台信号是2.4G信号。
遥控器和接收器
电力系统
动力系统包括无人机的电调、电机、桨叶、动力电池。
电调:全称电子调速器，将动力电池提供的直流电转换成三路可以直接驱动电机的交流电。电控收到飞行控制指令后，控制电机转速，从而实现飞机倾角的变化。
电机:目前主流电机是无刷电机。电机的作用是通过旋转带动螺旋桨旋转，从而提供升力。
桨叶:桨叶固定在电机轴上，随着电机的转动而转动，给无人机带来升力，实现飞行。
动力电池:目前航拍无人机多以锂聚合物为动力，将几块电池串并联在一起，为飞行提供动力。
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桨、电动机、马达
图形传输系统
图片传输，顾名思义，就是把在飞机上看到的图像传输到用户面前的屏幕上。除了图片，图片传输还传输飞机的飞行数据。因此，用户可以在显示屏和APP上看到飞机的实时图像以及高度和速度信息。图像传输通常使用5.8G和2.4G频段。
常用的图像传输有两种:模拟图像传输和数字图像传输。目前，数字图像传输因其质量高、传输距离远而更受消费者欢迎。
在数字图像传输中，DJI的光桥技术是最有效的，但最近Amimon CONNEX也推出了低延迟的数字图像传输。不知道效果如何？
图形传输系统
送受话器叉簧头
如果你尝试过用手持手机进行行走视频，你会发现画面有抖动，飞机机身的晃动也会给画面带来抖动。为了消除抖动，有一个云台。云台从三轴加速度计和三轴陀螺仪获取数据，计算倾斜角度，反向修正位置，保持摄像机画面水平。
三轴云台可以消除各个方向的抖动。所以云台上有三个电机，比如平面向右倾斜，云台向左倾斜，保持与地面相对水平，从而达到稳像的目的。