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《无人机操控技术》教学设计
课题
1.2无人机的飞行原理与基本结构
授课时间
2课时
教学
目标
知识目标：认识无人机系统，了解无人机的组成结构，掌握无人机飞行原理。
能力目标：通过学习，培养学生自主探索的学习能力；
素养目标：通过无人机原理的探索，培养学生对知识迁移能力，产生并保持学习与使用无人机的兴趣。
重点
无人机基本结构和飞行原理
难点
掌握无人机飞行操控技术
教学内容
教学过程
一、导入（5分钟）
情境
导入
多旋翼无人机是生活中较为常见的一种无人飞行器，其性能结构稳定，常用于航拍摄影、勘测观察等领域作业。本节课我们将对消费级四旋翼无人机的结构与组成进行学习，同时对不同飞行任务中无人机应用的特点进行分析。
二、课堂实施（70分钟）
新知
学习
【新知学习一】认识无人机系统
无人机系统主要包括飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等。
飞控系统：飞行管理与控制系统，对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响，对其飞行性能起决定性的作用。
数据链系统：保证对遥控指令的准确传输，以及无人机接收、发送信息的实时性和可靠性，以保证信息反馈及时有效并顺利、准确地完成任务。
发射回收系统：保证无人机顺利升空并达到安全的高度和速度进行飞行，在执行任务完成后保障无人机从天空安全回落到地面。
【新知学习二】无人机的组成结构
四旋翼无人机系统组成分为飞行器机架、飞行控制系统、动力系统、通信系统、电气系统和辅助设备系统等部分。
飞行器机架：飞行器机架大小取决于桨翼的尺寸及电机（马达/马达）的体积。机架一般采用轻物料制造，以减轻无人机的负载量。
飞行控制系统：飞行控制系统简称飞控，一般会内置控制器、陀螺仪、加速度计和气压计等传感器。
动力系统：无人机的动力系统主要由桨翼和马达所组成。当桨翼旋转时，便可以产生反作用力来带动机体飞行。系统内设有电调控制器用于调节马达的转速。
遥感通信系统：遥感通信系统提供遥控与飞机之间数据链路（上行和下行），主要功能用于无人机系统数据传输、载荷通信的无线电链路。
电气系统：无人机电气系统可分为机载电气系统和地面供电系统两部分。机载电气系统主要由主电源、应急电源、电气设备的控制与保护装置及辅助设备组成。供电系统的功能是向无人机各用电系统或设备提供满足预定设计要求的电能，为无人机电气系统的各种电源部分。
辅助设备系统：辅助设备系统主要包括无人机外挂平台（简称云台）、外挂轻型相机、无线图像传输系统。
【新知学习三】无人机飞行原理
无人机飞行原理
无人机的动力系统主要由桨翼和马达所组成，其飞行原理从根本上来说就是电机带动螺旋桨旋转，产生升力。根据伯努利定理，螺旋桨旋转产生气压差：空气流速快，压强小；流速慢，压强大，从而产生托举力。
多旋翼无人机飞行模式
四旋翼无人机的飞行模式有两种：十字模式和X字模式。多旋翼无人机根据旋翼桨距是否可控分为两类：旋翼变距类和旋翼变速类，而电动多旋翼无人机基本都属于旋翼变速类。
多旋翼无人机操控原理
升降运动控制
偏航旋转运动控制
俯仰运动控制
横滚运动控制
水平运动控制
任务
实施
根据市场调研，大疆的航拍无人机在消费级无人机市场中占据着显著的优势。请帮小飞对大疆Mavic3无人机进行深入的分析和研究，探讨其系统、构成以及适用场景，以期为自己的无人机使用和航拍创作提供更多参考，并完成下表的填写。
调研机型
飞行器机架
飞行器尺寸
是否能折叠
¨是¨否
是否能拆卸
¨是¨否
电池续航时间
飞行控制系统
导航系统
感知系统类型
遥感控制系统
卫星导航系统
辅助设备系统
云台类型
相机参数
图传方案
实时图传质量
三、课堂小结和作业布置（5分钟）
小结
作业
小结
认识无人机系统
了解无人机的组成结构
掌握无人机飞行原理
作业
完成大疆Mavic3无人机的市场调研