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R23 多旋翼與直昇機的運動
為什麼相鄰的槳要反轉:槳往一個方向轉,機身就會被反推往另一個方向轉,這是牛頓第三定律(作用力等於反作用力)。多旋翼把相鄰的槳設成轉向相反,順時針槳的反作用力和逆時針槳的反作用力互相抵銷,機身才不會自己打轉。多旋翼沒有操縱面,所有動作都靠電子調速器調整各個槳的轉速來完成,背後也是同一條第三定律。
題目裡的四軸編號固定這樣排,#1、#3 順時針,#2、#4 逆時針:
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左 |
右 |
| 前 |
#1(順時針) |
#2(逆時針) |
| 後 |
#4(逆時針) |
#3(順時針) |
| 動作 |
加速 |
減速 |
結果(反過來就是反方向) |
| 前後 |
#3、#4(後排) |
#1、#2(前排) |
後面升力大,機身前傾,往前飛 |
| 側向 |
#2、#3(右排) |
#1、#4(左排) |
右邊升力大,機身左傾,往左飛 |
| 轉向 |
#1、#3(順時針槳) |
#2、#4(逆時針槳) |
反作用力朝逆時針,原地逆時針轉 |
| 升降 |
全部 |
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升力大於重力,垂直上升 |
記法:要往哪邊飛,就讓對面那排轉快,把機身往這邊推斜。轉向則是讓對角那組加速,機身往它們轉向的反方向轉。
自由度:機體在空中能動的方式共 6 種,3 種移動(上下、前後、左右)加 3 種轉動(滾轉、俯仰、偏航)。
最省電:保持同一個速度飛。忽快忽慢,每次加速都要多耗電。
直昇機的槳葉轉起來不是完全硬的:
- 揮舞(flapping):槳葉上下撲動,像鳥拍翅膀。
- 擺振:槳葉在旋轉面上前後擺動,像鐘擺。
CW、CCW 哪個是順時針,看 R21 螺旋槳。
簡易版不考R141
無人多旋翼機如何達到平穩飛行的目的?
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相鄰的槳轉向相反,順時針和逆時針的反作用力互相抵銷,依據的是牛頓第三定律。所有槳同方向轉的話,反作用力會疊加,機身一直打轉,所以 (A)(C)(D) 都不對。
簡易版不考R142
無人多旋翼機如何實現各種動作?
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多旋翼靠電子調速器調整各個槳的轉速來做出各種動作,依據的是牛頓第三定律(作用力等於反作用力)。第一定律講慣性、第二定律講加速度,都不是這題的答案。
簡易版不考R144
四軸無人機如何前後飛行?(依序將螺旋槳編號為#1、#2、#3、#4,#1、#3順時針旋轉,#2、#4逆時針旋轉)
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#3、#4 在後排,加速後後面升力比較大,機身前傾往前飛;反過來就往後。(A) 是側向,(C) 是轉向,(D) 是升降。
簡易版不考R145
四軸無人機如何側向飛行?(依序將螺旋槳編號為#1、#2、#3、#4,#1、#3順時針旋轉,#2、#4逆時針旋轉)
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#2、#3 在右排,加速後右邊升力大,機身往左傾,往左飛;反過來往右。
簡易版不考R146
四軸無人機如何原地轉向?(依序將螺旋槳編號為#1、#2、#3、#4,#1、#3順時針旋轉,#2、#4逆時針旋轉)
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#1、#3 是順時針槳,加速後往逆時針的反作用力變大,機身原地逆時針轉;反過來順時針轉。
簡易版不考R147
四軸無人機如何垂直升降?(依序將螺旋槳編號為#1、#2、#3、#4,#1、#3順時針旋轉,#2、#4逆時針旋轉)
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所有槳一起加速,升力大於重力,垂直上升;一起減速就下降。
簡易版不考R148
四軸無人機在空中有幾個自由度?
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3 種移動(上下、前後、左右)加 3 種轉動(滾轉、俯仰、偏航),共 6 個自由度。
R149
四軸無人機在空中有下列哪幾種自由度?
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上下、前後、左右、滾轉、俯仰、偏航六種都是,三個選項各列兩種,選「以上皆是」。
R150
無人機以下列何種方式飛行最省電?
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保持同一個速度飛最省電。極速飛行阻力大、耗電多,變速飛行每次加速都要多花電。
簡易版不考R151
直昇機揮舞運動的定義為何?
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揮舞是槳葉上下撲動(flapping)。前後擺動是擺振,扭轉、伸縮都不是這兩個名詞。
簡易版不考R152
直昇機擺振運動的定義為何?
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作答技巧
- 四軸題先在紙上畫出前排 #1 #2、後排 #4 #3,再對:前後選「#3、#4」,側向選「#2、#3」,轉向選「#1、#3」,升降選「所有螺旋槳同時」。
- 多旋翼平穩飛行和各種動作,定律都選「牛頓第 3 定律」;平穩飛行還要配「相鄰的旋轉方向相反」。
- 自由度選 6 個;問有哪幾種,選「以上皆是」。省電選「勻速」。
- 揮舞是上下(flapping),擺振是前後,兩題選項一樣,別交換。
屆期換證(簡易)模擬測驗
屆期換證(完整)模擬測驗
題目出自民航局遙控無人機學科測驗題庫(另開新視窗)(115.4.7 版);分組是本站整理的。