师：同学们大家好，今天我们来学习多旋翼无人机的创意设计。本节课的学习目标有三点：一、了解无人机的概述及其分类；二、认识多旋翼无人机的基本系统；三、学习多旋翼无人机机架设计的相关理论知识。在新课开始前，我们先欣赏一个今年羊城的拜年视频。
如此变幻莫测、震撼的场景是通过什么实现的呢？对，是科技的力量——无人机。那什么是无人机呢？简单来说，无人驾驶飞机称为无人机，主要利用无线电遥控和自动程序控制装置，是一种不载人的飞机。近年来，无人机技术飞速发展，依据用途可分为军用无人机和民用无人机。军用无人机具有成本低、效率高、无人员伤亡、生存能力强等特点，可分为侦察无人机、战斗无人机和通讯无人机。民用无人机前景更为广阔，比如在医疗方面，受疫情影响，无人机被用于运输药物；在植保方面，无人机带来许多便捷；还有测绘无人机等。可见，无人机与我们的生活密不可分。其中，多旋翼无人机在现实生活中应用最为广泛，具有3个及以上旋翼轴的无人机就是多旋翼无人机，常见的有四轴、六轴、八轴等。多旋翼无人飞行器现已广泛应用于各类航拍、安保监控、农业植保、电力巡线等领域。要学会设计一架多旋翼无人机，必须先认识它的基本系统。多旋翼无人机的基本系统主要由机身和起落架、控制系统、动力系统三个基础部分组成。机身和起落架简称为机架，是整个飞行系统的飞行载体，就像人体的骨骼，好的机架可以增加飞机飞行的稳定性。控制系统最主要的部分是飞行控制器，简称飞控，作为无人机最核心的技术，能控制实现精准定位、悬停和自主平稳飞行，相当于人体的大脑。动力系统包括电机、电调、旋翼和电池，相当于人体的四肢，是为无人机提供动力的装置。设计一架无人机必须综合考虑以上三个方面。我们本节课的重点是解决对无人机架进行创意设计。接下来通过微课学习多旋翼无人机机架设计的相关内容，同学们在这个过程中，需要归纳总结多旋翼无人机机架设计的基本要求，同时思考可以从哪些因素对无人机的机架进行创意设计。
我们一起来学习关于多旋翼无人机机架的相关知识。机架需要承载整个无人机的全部设备，包括飞行控制器、电调、电机、螺旋桨、电源等，因此机架设计的好坏直接影响整个无人机的性能与安全。先来看选材方面，机架最重要的一个参数是自身重量，为了克服机身自重，机架要设计得尽可能轻，因为机身重量越小，飞机载重越大，所以对机身材料需慎重考虑。常见的机身材料有塑料和碳纤维。塑料机架因塑料密度小、重量轻，但强度和刚度不大，制作过程较容易。不过，多个机身部件组装时通常用螺丝固定，桨高速转动产生的震动可能使螺丝松动，导致机身轴臂有脱落危险。而碳纤维机架，采用碳纤维作为无人机机架是常用选择，因为碳纤维密度低、强度和刚度都很高，非常适合。但碳纤维加工过程较困难，需对纤维板切割、打孔，并与起落架等其他部件连接固定。因其刚度和强度大，在飞机飞行过程中有减震效果，使飞行更稳定。所以，塑料材质的机架价格低廉，更适合普通无人机和航模爱好者；碳纤维机架更多用于商业或工业级无人机设计。
第二个部分是对无人机机架布局的要求，常见的多旋翼无人机布局有三旋翼、四旋翼、六旋翼和八旋翼。整体平衡是首要考虑因素。第三个部分是轴距，对称多旋翼无人机中轴距指对角线上两个电机轴心的距离，轴距大小确定了螺旋桨的尺寸上限，从而限定了螺旋桨能产生的最大拉力，直接影响无人机的载重能力。最后一个部分是起落架设计的相关内容，通常在多旋翼无人机底部装有起落架。起落架的作用是让机身与地面有安全距离，飞机在离地面不远处起飞或降落时，因不稳定因素造成机身倾斜，不至于使螺旋桨与地面碰撞。另外，起落架让螺旋桨与地面有足够空间，飞机起飞和降落时可有效减小气流与地面产生的气流干扰。当然，起落架的安装增加了飞机自身重量，减小了飞机载重。以上是对多旋翼无人机机架设计的相关内容介绍。