# 无人机系统组成与飞行原理 — 实训指导书

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## 实训项目总览

| 编号 | 项目名称 | 学时 | 类型 |
|------|---------|------|------|
| 实训1 | 拆解与认知——六大子系统指认 | 2 | 验证型 |
| 实训2 | 机架测量与对比 | 2 | 验证型 |
| 实训3 | 动力系统匹配与推力测试 | 4 | 设计型 |
| 实训4 | 飞行模拟器操作 | 4 | 技能型 |
| 实训5 | 飞控连接与PID调参 | 4 | 设计型 |
| 实训6 | 250mm穿越机装机方案设计 | 6 | 综合型 |

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## 实训1：拆解与认知——六大子系统指认

### 目的
建立无人机系统整体认知，能准确指认机架、飞控、动力、传感器、通信、载荷六大子系统。

### 设备
训练机架（已装配）×1套/2人

### 步骤
1. 观察整机外观，先不拆，画出你看到的部件草图
2. 拔掉电池，逐一拆卸：
   - 拆螺旋桨 → 属于_____系统
   - 拆上板 → 看见飞控、接收机
   - 识别飞控 → 它上面有哪些芯片？
   - 找到 GPS 模块 → 数一下有几根线
   - 找到图传模块 → 看天线接头
   - 找到电调 → 数一数，几合一？
3. 拍照并标注六大子系统
4. 按顺序装回

### 提交
- 标注照片（打印或电子版）
- 填空完成：这架无人机的____系统用了____型号，它的作用是____

### 评分
| 项目 | 分值 |
|------|------|
| 六大子系统指认正确 | 60 |
| 拆卸与装配操作规范 | 20 |
| 标注照片完整清晰 | 20 |

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## 实训2：机架测量与对比

### 目的
掌握轴距测量方法，理解不同材料机架的重量差异。

### 设备
碳纤250mm机架、铝合金450mm机架、塑料练习机架各1个，电子秤，卡尺

### 步骤
1. 用卡尺测量每个机架的对角电机安装孔距（=轴距）
2. 称量每个机架的重量（含螺丝，不含电子件）
3. 计算"重量/轴距比"并填入表格
4. 用手感评估三者的刚性差异（轻掰机臂）

### 数据记录

| 机架 | 材料 | 实测轴距 | 重量 | 重量/轴距比 | 手感刚性 |
|------|------|---------|------|------------|---------|
| A | 碳纤 | mm | g | g/mm | |
| B | 铝合金 | mm | g | g/mm | |
| C | 塑料 | mm | g | g/mm | |

### 思考题
如果把它们都装成能飞的飞机，哪个续航最长？为什么？

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## 实训3：动力系统匹配与推力测试

### 目的
验证"KV值→转速→扭矩→桨匹配"的关系，实测推力计算推重比。

### 设备
- 800KV电机+10寸桨、2300KV电机+5寸桨、2800KV电机+5寸桨 各1套
- 3S电池、4S电池 各1块
- 推力测试架、转速计、钳表

### 步骤

**Part A：转速验证**
1. 将 2300KV电机装上测试架（不装桨）
2. 接3S电池 → 测空载转速 → 理论值 = 2300×11.1 = 25530rpm
3. 接4S电池 → 测空载转速 → 理论值 = 2300×14.8 = 34040rpm
4. 计算实测值与理论值的偏差百分比

**Part B：推力测试**
1. 800KV + 10寸桨 + 3S → 测满油门推力 _____g
2. 800KV + 10寸桨 + 4S → 测满油门推力 _____g
3. 2300KV + 5寸桨 + 4S → 测满油门推力 _____g
4. 2800KV + 5寸桨 + 4S → 测满油门推力 _____g

**Part C：推重比计算**
假设整机重量（含电池）如下，计算推重比：

| 配置 | 总推力 | 假设整机重 | 推重比 | 适用场景 |
|------|--------|-----------|--------|---------|
| 4×800KV+10寸 | g | 1500g | | |
| 4×2300KV+5寸 | g | 500g | | |
| 4×2800KV+5寸 | g | 400g | | |

### 安全须知
- ⚠️ 装桨后所有人退到安全线后
- ⚠️ 油门从0缓慢增加
- ⚠️ 一旦出现剧烈震动立刻收油门

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## 实训4：飞行模拟器操作

### 目的
在无风险环境中掌握四通道基本操作手感。

### 设备
电脑×10 安装 Liftoff / 凤凰模拟器，遥控器×10

### 步骤

**阶段1：认识通道（15分钟）**
- 左杆上下→油门
- 左杆左右→偏航
- 右杆上下→俯仰
- 右杆左右→横滚

**阶段2：定点悬停（30分钟）**
- 起飞到2米高度
- 保持飞机在标记圈内 30秒以上
- 感受各通道的联动

**阶段3：基础航线（45分钟）**
- 正方形航线：前进→右移→后退→左移→回原点
- 八字绕飞：绕两个标记物飞8字

### 评分
| 操作 | 标准 | 分值 |
|------|------|------|
| 悬停 | 30秒内漂移不超1m | 40 |
| 正方形航线 | 轨迹清晰、高度稳定 | 30 |
| 八字绕飞 | 全程不撞标记物 | 30 |

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## 实训5：飞控连接与PID调参

### 目的
掌握地面站软件的连接和基本操作，理解PID参数的直观影响。

### 设备
F405飞控×10、USB线×10、Mission Planner软件

### 步骤

**Part A：连接飞控（20分钟）**
1. USB连接飞控→安装驱动→Mission Planner选择COM口→115200波特率
2. 观察HUD界面的姿态显示——倾斜飞控，看HUD是否跟随
3. 查看传感器数据：加速度计/陀螺仪/GPS/气压计
4. 截图保存

**Part B：PID参数实验（70分钟）**
1. 记录默认PID值: P=____ I=____ D=____
2. 将P值减半→用模拟器飞→记录感受_____
3. 将P值加倍→用模拟器飞→记录感受_____
4. 将D值减半/加倍→观察悬停稳定性变化
5. 总结：P太大____、P太小____、D太大____、D太小____

### 注意事项
- ⚠️ 调参实验在模拟器中进行，不连接真实电机
- ⚠️ 每次只改一个参数，改完要能改回去

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## 实训6：250mm穿越机装机方案设计（综合项目）

### 目的
综合运用全部课程知识，独立设计一架可飞行的穿越机方案。

### 要求
设计一架250mm轴距四旋翼穿越机，给出完整装机清单并核算。

### 设计约束
- 轴距：210-280mm
- 电池：3S或4S
- 用途：竞速或花飞（二选一）
- 预算：1500元以内

### 提交清单

| 部件 | 选型 | 规格参数 | 单价 | 选型理由 |
|------|------|---------|------|---------|
| 机架 | | | | |
| 飞控+电调 | | | | |
| 电机×4 | | | | |
| 螺旋桨×4 | | | | |
| 电池 | | | | |
| 图传 | | | | |
| 接收机 | | | | |
| 摄像头 | | | | |
| **总计** | | | **元** | |

### 核算项（写在方案后面）
1. 总推力 = _____g
2. 起飞重量 ≈ _____g
3. 推重比 = _____
4. 最大放电电流 = _____A
5. 电机持续电流 × 4 = _____A → 电池是否满足？
6. 理论续航 ≈ _____分钟

### 答辩评分
| 项目 | 分值 |
|------|------|
| 装机清单完整且符合约束 | 30 |
| 核算正确、推重比合理 | 30 |
| 选型理由有逻辑 | 20 |
| 答辩表达清晰 | 20 |

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*低空智能数据技术教研室 | 2026年5月*