1.结构（gòu）形式 

旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼（yì）处于（yú）同一高度（dù）平面，且四个（gè）旋翼（yì）的结（jié）构和半径都相同，四（sì）个（gè）电（diàn）机（jī）对（duì）称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控（kòng）制计（jì）算机和（hé）外（wài）部设备。结构形式如图 1.1所示。 

2.工作原理 

四旋（xuán）翼飞行器通（tōng）过（guò）调节四个电机（jī）转速（sù）来改变（biàn）旋（xuán）翼（yì）转速，实（shí）现升力的变化，从而控制飞行器（qì）的（de）姿态和（hé）位置（zhì）。四旋翼飞行器是一种六自由（yóu）度的垂直升降（jiàng）机，但只（zhī）有四个输入力，同时却（què）有六个（gè）状态输出，所（suǒ）以它又（yòu）是一种欠（qiàn）驱动系统。

四旋翼飞行器的电机 1和电机 3逆（nì）时针旋转的（de）同时，电机 2和电机 4顺时针旋转，因此当飞行器平（píng）衡飞行时，陀螺效应和空气动力（lì）扭矩（jǔ）效应均被抵（dǐ）消。

在（zài）上图中，电机 1和电机 3作逆时针（zhēn）旋转，电机（jī） 2和电机 4作顺时（shí）针旋（xuán）转，规（guī）定（dìng）沿 x轴正（zhèng）方向运动称为向前（qián）运动，箭头（tóu）在旋翼的运动平面（miàn）上方表示此电机（jī）转速提高，在下方表示此电机转速下降。

（1）垂直运（yùn）动：同时（shí）增加四个电机的输出（chū）功率，旋翼转速增（zēng）加使得总的拉力增大，当总拉力足以克（kè）服整机的重量时（shí），四（sì）旋（xuán）翼飞行器便（biàn）离地垂直上升；反之，同时减小四个（gè）电机的（de）输出（chū）功（gōng）率，四旋翼飞行器则垂（chuí）直（zhí）下降（jiàng），直至平衡落地，实（shí）现了沿 z轴（zhóu）的垂直运动。当（dāng）外界扰（rǎo）动量（liàng）为（wéi）零时，在旋翼产（chǎn）生的升力等于（yú）飞行器（qì）的自重时，飞行器（qì）便保持悬停（tíng）状态。

（2）俯仰运动：在（zài）图（b）中（zhōng），电机 1的转速上升，电（diàn）机 3 的转速（sù）下（xià）降（改变（biàn）量大小应相等），电机 2、电机 4 的转速保持不变。由（yóu）于旋翼1 的升力上升，旋翼 3 的升力（lì）下（xià）降（jiàng），产生的（de）不平（píng）衡（héng）力矩使机身绕 y 轴旋（xuán）转，同理，当电机 1 的转速下降，电机 3的转速上升，机身便绕y轴向另一（yī）个方向旋转，实现飞行（háng）器的俯（fǔ）仰运动。 

（3）滚转（zhuǎn）运动：与图 b 的原理相同，在图 c 中，改（gǎi）变电机 2和电机 4的转速（sù），保持电机1和电机 3的（de）转速（sù）不变，则可使（shǐ）机身绕 x 轴旋转（正向和（hé）反向（xiàng）），实现飞行器（qì）的滚（gǔn）转运动。 

（4）偏航运动：旋翼转动过程中（zhōng）由于（yú）空气阻力作用会形（xíng）成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个（gè）正转，两个反转（zhuǎn），且对角线上的各个旋翼转动方向相（xiàng）同。反（fǎn）扭矩（jǔ）的大小与旋翼转速有关，当四个电机转（zhuǎn）速相同时，四（sì）个旋（xuán）翼产生的反（fǎn）扭（niǔ）矩相互平衡（héng），四旋翼飞（fēi）行器不发生转动（dòng）；当（dāng）四（sì）个电机转速（sù）不（bú）完全相同时，不平衡的（de）反扭（niǔ）矩会引起四（sì）旋翼飞（fēi）行器转动。在图 d中（zhōng），当电机 1和电机 3 的转（zhuǎn）速上升，电（diàn）机 2 和（hé）电机 4 的（de）转速下降时，旋（xuán）翼 1和旋（xuán）翼3对（duì）机身的反扭矩（jǔ）大于（yú）旋翼2和旋（xuán）翼（yì）4对机身的反扭矩，机（jī）身便（biàn）在富余反扭（niǔ）矩的作（zuò）用（yòng）下绕 z轴转动（dòng），实现飞（fēi）行（háng）器（qì）的偏（piān）航运动，转向与（yǔ）电机 1、电机3的转向相反。 

（5）前后运动：要想实（shí）现飞行（háng）器在水（shuǐ）平面内前（qián）后、左右的运动，必（bì）须在水（shuǐ）平面内对飞行器（qì）施加一（yī）定的力。在图 e中，增加电机 3转速，使（shǐ）拉力增大，相应减小电机 1转速（sù），使拉（lā）力减小，同时（shí）保持其它两个电机转速不（bú）变（biàn），反扭矩仍然要保持平衡。按图 b的（de）理论（lùn），飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼（yì）拉（lā）力产（chǎn）生水平分量，因此可以（yǐ）实（shí）现飞行器（qì）的前飞运动。向后飞行与向前飞（fēi）行正好相反。（在图 b 图（tú） c中，飞行（háng）器在产（chǎn）生俯仰、翻滚运动的同（tóng）时也会产生沿 x、y轴的水平运动。） 

（6）倾（qīng）向运动：在图 f 中，由于结（jié）构对称，所（suǒ）以倾（qīng）向（xiàng）飞行的工（gōng）作原理与前后（hòu）运动完全一样。 

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