對於一項新科技，圍觀總是多於實幹，無人機也不例外。但隨著無人機成本的降低，相當一批人開始入手，並應用到旅遊、直播、救災等場景中。無人機進入消費領域。本文作者Rhett Allain是路易斯安納大學的物理學教授，他在“How Do Drones Fly? Physics, of Course!”一文中分享了一些關於無人機飛行的物理原理，從而使我們能夠更好地理解無人機。

相比大型無人機，小型無人機操作起來很是方便。熟練的操作者可以使其往任意方向飛行，從而更好地滿足拍攝需要。那麼，無人機的飛行原理是什麼？

垂直運動

無人機利用旋翼實現前進和停止。力的相對性意味著旋翼推動空氣時，空氣也會反向推動旋翼。這是無人機能夠上上下下的基本原理。進而，旋翼旋轉地越快，升力就越大，反之亦然。

現在的無人機能夠做三件事情：懸停、爬升和降低。當懸停時，無人機四個旋翼產生的推力等於向下的重力。這非常容易理解。那麼如何實現爬升？增加四個旋翼的推力從而產生一個大於重力的向上的力。在該動作完成之後，無人機的推力可以相對減少，但為了使其繼續向上飛行，那麼仍必須保證向上的力要大於向下的力。使無人機降低的要求則相反：需要減少旋翼的推力速度，此時合力向下。

旋轉

如何使一個正在朝北飛的無人機掉頭向南飛？此時旋翼的運動原理又是什麼？

如圖所示，紅色的旋翼呈逆時針旋轉，綠色的旋翼呈順時針旋轉。當這兩組旋翼向相反方向旋轉時，無人機的總動力為零。角動力值與線性動力值很像，可以用角速度乘慣性矩計算得出。可以說，角動力取決於旋翼旋轉的速度。

假設紅色旋翼有一個值為正的角動量，而綠色旋翼有一個值為負的角動量，每個旋翼的值分為+2、+2、-2、-2，那麼此時所有的力加起來為零。無人機即能實現懸停。

而要使無人機向右轉，則需要降低旋翼1的角速度。但是，雖然來自旋翼1的推力缺失能使無人機改變運動方向，但與此同時向上的力不等於向下的重力，所以無人機會下降。那麼，如何使無人機在改變方向時保持高度不變？

降低旋翼1和3旋轉速度的同時，增加旋翼2和4的旋轉速度。此時旋翼的角動力仍然不為零，所以無人機能夠旋轉。而總力仍然等於重力，則無人機能夠保持在同一高度。由於向同一方向旋轉的旋翼角為對角，所以無人機仍然可以保持平衡。

向前飛行和側向飛行

無人機向前和向後的運動原理有什麼區別？其實沒有，因為無人機是對稱的。這同樣適用於側向運動。一架四輪無人機就像一輛每一面都可作為正面的車，所以瞭如何向前也就解釋瞭如何向後或向兩側移動的問題。

那麼具體該如何操作？

增加旋翼3和4的旋轉速率，降低旋翼1和2 的速率。此時，總推力與重量相等，因此無人機能夠保持高度不變。此外，由於一個位於後方的旋翼是逆時針旋轉，而另一個為順時針旋轉，所以增加的旋轉力仍然會為零，前方的旋翼情況相同。所以整體上無人機的方向不會改變。然而，無人機後部旋翼所增加的力會使其向前傾斜，因此應該稍微增加所有旋翼的推力從而產生一個淨推力，其中的一個分力可以用來平衡重量和向前運動的力。

學會使用計算機系統

操作無人機的每個動作都是透過改變一個或多個旋翼的轉速完成，為了用一個控制器控制全部旋翼要善用某種計算機控制系統。此外，無人機的加速器和陀螺儀可以對每個旋翼進行微調，從而進一步提高飛行的簡易性和穩定性。所以如果讓計算機系統完成所有的工作，那麼操縱無人機則相當容易。

理解無人機的飛行原理是不是很有趣？

無人機，能飛上天，這個飛行的原理和有人飛行器，沒有什麼差異。只是，如無人機“航程”這個指標，不只是受限於載油量、動力等因素，更會直接受限於地面控制站的“控制”作用距離。那麼，也就是題主所問的，無人機在天上24小時的持續飛行，動力當然還是渦槳或渦扇動力，燃料還是航空煤油等與有人機無異，只是地面的控制就有些差異了。

早期說及“無人機”，會說“遙控飛機”，這也是因為當時技術上，地面的操作員要實時精確控制飛行器的氣動舵面和發動機狀態，除了不是直接“上天”之外，近乎與飛行員無異，要遙控操縱。這個過程中，地面控制站透過無線的資料傳輸給無人機上傳指令，而後無人機透過自動駕駛儀，按命令操縱舵面或透過其他介面操縱機上的任務載荷，這就是無人機發展初期的控制方式。

後來的技術發展，無人機的自動駕駛儀技術提升，可以按照預先裝訂的“預程式設計序”來自動實現無人機的控制，完成預先確定的航路和規劃的任務。這也只是說，地面的操作人員工作量減輕了，不用全程緊盯操控著無人機，但也還是少不了上述的“指令控制”，這就是程式控制+指令控制。

這之後就是地面控制站的技術發展，也在減輕著地面操作控制人員的工作量，地面控制站的任務規劃計算機可以根據最新的態勢感知結果實時生成任務計劃，透過資料鏈載入到天上的無人機平臺，也就是對於無人機的整個任務期間的起降、按任務航跡飛行的過程中，與飛行相關的作業無需這些控制人員太操心了，地面的控制人員更多是根據任務的具體決策、規劃，重新規劃無人機的航跡，控制無人機的任務載荷。

那麼放眼未來，無疑，就是無人機的自主控制水平會進一步提高，但也還是如上一段所說，在具體任務的決策中，依舊還是要由後方的地面站控制人員來決策。

原理很簡單啊，一套衛星定位，GPS或者北斗都行，一套姿態控制的飛控，設定好座標和高度，就可以撒手不管了，上面說的這一套淘寶上最便宜的三百塊。

至於長航時，那就學問大了，氣動佈局、發動機技術、燃料種類、重量控制、飛行環境，各種因素都必須最最佳化並且配合得恰到好處

感謝悟空問答邀請 航拍無人機大致的幾個重要部件： 1.無人機的大腦—飛控(飛行控制系統) 2.指南針(GPS/北斗) 3.動力部分：電機 電調(電子調速器) 4.能源部分：高能鋰聚合物電池 5.遙控接收部分 飛行原理：螺旋槳向下做功使漿葉上方氣壓低 下方氣壓高，產生向上飛行的力. 不需要地面一直遙控 無人機可自主飛行 自主規劃航線。

無人機（Unmanned air vehicle，UAV）是一種由無線電遙控裝置和獨立的程控裝置控制的無人機。從技術角度看，可分為：無人直升機、無人固定翼飛機、無人多旋翼飛機、無人飛艇、無人翼傘飛機等。

無人機按其應用領域可分為軍用和民用。在軍事方面，無人機分為偵察機和目標機。

無人機+工業應用是無人機的現實需求。目前，無人機在航空攝影、農業植物保護、測繪等領域的應用，極大地拓展了無人機本身的用途。

無人機原理：

無人機可以實現高解析度影象的採集。它不僅彌補了衛星遙感的不足，而且解決了傳統衛星遙感存在的重訪週期長、應急不及時等問題。

無人機

無人機系統由飛機平臺系統、資訊採集系統和地面控制系統組成。

第一代主要是偵察機，其中一些已經裝備了武器（例如，rq-1掠奪者裝備了agm-114地獄火空對地導彈）。軍事上對無人機更多角色的設想最初是轟炸和地面攻擊，空對地作戰，最後是飛行員的區域。裝備武器的無人機被稱為無人機。