CAAC四类多旋翼教员口试题库（精华版）第二篇

liulian

动力系统（与供电系统分离）

功能：将电能转化为机械推力

组件：

推进单元：无刷电机+螺旋桨（正/反桨配对）

控制单元：电子调速器（ESC）

输出指标：推力（kgf）、响应速度（ms）

（一）概述

1．多旋翼无人机的动力系统由什么组成？分别写出作用？并写出其连接的顺序。

答：

(1)动力电池：提供动力电源（目前多旋翼无人机主要的动力电源都采用锂聚合物电池）。

(2)电子调速器：调节电机转速（电调的作用：将直流电改变为交流电，部分电机信号线能提供5V的供电给接收机。接收机在为舵机等控制设备供电）。

(3)动力电机：带动螺旋桨旋转运动（电机是将电能转化为机械能的部件，多旋翼无人机使用的主流电机，是外转子无刷电机）。

(4)螺旋桨：产生升力（螺旋桨是安装在电机上，为多旋翼无人机提供升力的装置，电机仅仅将电能转化为机械能，真正产生升力的部件是螺旋桨）。

(5)连接顺序：动力电池→电调→电机→螺旋桨。

（二）关于电机

1．动力电机的主要技术参数有哪些？

答：规格尺寸；重量；最大功率；工作转速范围；空载KV值等。

2．无刷电机的KV值的含义、与扭矩的关系，相同尺寸的电机，如何区分KV值的大小？

答：空载情况下，每增加1V电压电机每分钟所增加的转数。KV值越大，转数越高，扭矩越小，配小桨；反之，KV值越小，转数越低，扭矩越大，配大桨。

功率＝扭矩×速度，功率不变的情况下，速度越大，扭矩就越低。匝数是指每个线圈的圈数。

KV值大小与槽数、极数和匝数有关。

尺寸相同，KV值越低，极数和槽数越多，漆包线粗，匝数少，电流大，扭矩就大，适合带慢速大桨，反之，KV值越高，极数和槽数越少，漆包线细，匝数多，电流小，扭矩就小，适合带快速小桨。电机打开后简单看极数和槽数就可以了。

3．电机的转速和飞行速度的关系？

答：电机转速越快，动力越强，速度越快。

4．电机的直径与扭矩的关系？

答：直径越大，扭矩越大。

5．什么是无刷电机？

答：顾名思义，无刷电机是相对有刷电机而言，传统电机都是有碳刷的，而无刷电机就是没有碳刷的,无刷就是指该类型电机不采用碳刷结构，是一种以电子元件代替碳刷与换向器的电机。

6．有刷电机与无刷电机的各自的特点？

答：

有刷电机：摩擦大、损耗大、发热大、寿命短、效率低、输出功率小。

无刷电机：无摩擦、低干扰、寿命长、维护成本低、效率高、性能好；可靠性高、稳定性好、适应性强、维修与保养简单、耐颠簸振动、噪声低、震动小、运转平滑、寿命长；无级调速、调速范围广、过载能力强、不产生火花、特别适合爆炸性场所。

7．无刷电机，内、外转子的特点、区别，应用的领域？

答：

(1) 外转子扭矩大，适合带较大螺旋桨，效率高，应用在各种电动无人机上。

(2) 内转子转速快，适合应用在电动涵道航空模型上。

8．无刷电机是直流还是交流？

答：如果单看电机是交流，如果把电调与电机看作一体则为直流。

9．无刷电机的三根线解释？

答：无刷电机的3条线，是对应它的U,V,W三相，无刷电机一般都需要配备外部控制器（电调），也就是说控制器的输入端有两根线，接直流电源的正负，输出端有三根线，分别对应无刷电机的U、V、W三相。

10．某外转子电机上面标有 2218  2100KV  9T  是什么意思？

答：22 表示该电机定子线圈直径为22mm。

18 表示该电机定子线圈高度为18mm。

2100KV表示电压每升高1V，该电机每分钟空转的转速增加2100转。

9T：9匝线圈。

11．电机规格 4015 和 2040（扁粗型和细长型电机）各适用于什么方面的无人机？

答：4015 是扁粗型电机，低转速、大扭矩，适用于载重无人机，如植保机。2040 是细长型电机，高转速、小扭矩，适用于航模、竞技类无人机。如穿越机。

12．能否使用高KV的电机带动远大于适配桨大小的桨，为什么？

答：不可以。因为高KV的电机相对同级别的低KV电机来说，转速快但扭力小，如果使用高KV配大桨，要么根本不能正常运转，要么桨转速不够不能离地，要么使电机过烫而烧毁，引发飞行事故。

13．无刷电机如果遇到旋转方向相反，需要换向时应如何处理？

答：将电调连接电机的3根线其中任意2根反接。（安装电调后，电机转向错误，怎么办？）

14．多轴无人机使用一段时间后，应对动力电机做哪些检查？

答：检查电机是否有变形、松动，安装角度是否在正确位置，轴承磨损程度。

（三）关于电调（ESC）

1．电子调速器（ESC）的主要技术参数有哪些？

答：电压范围；持续电流；最大电流；输入电压范围；对外供电能力等。

2．电调（ESC）的几个作用？（至少五个）

答：

(1) 电能转换：直流变交流(将电池的直流电转换为三相交流电)。

(2) 充当BEC（降压模块）给飞控供电。

(3) 给电机供电。

(4) 通过改变供电电压调节电机转速。

(5) 保护功能(过流保护，过热保护，低压保护)。

(6) 通过改变供电电流调节电机扭矩。

(7) 接收和反馈控制信号。

与电机相连接的三根线，任意对调两根，即可实现电机反转。

 

3．电调（ESC）有几根线，分别是做什么用的？

答：电子调速器，控制电机的转速。电调有7或8根线。无刷电机8根线（2根电源线，3根电机驱动线，3根信号控制线），有刷电机7根线（少1根红色 +5V杜邦（电源）线）。

8根（无刷电机）：两根最粗的硅胶线一红一黑连接动力电池，三根较粗的硅胶线连接电机，三根最细的杜邦线连接接收机或飞控。注：杜邦中红线可反向供电。

(1) 电源输入线（2根 最粗）

红色线（+）：连接电池的正极，提供直流电源。

黑色线（-）：连接电池的负极，构成完整电路。

作用：为电调和电机提供电力。

(2) 电机输出线（中等粗细，3根）

作用：将直流电转换为三相交流电驱动电机。若电机转向错误，可通过交换任意两相的接线调整。

(3) 控制信号线（2或3根杜邦线）

A. 信号线（通常为白色）：接收遥控器或飞控的信号。

B. 红色线（+5V）：内置BEC(电池消除电路)时为接收机或飞控供电（部分高压电调可能无此功能）。

C. 黑色线（GND）：信号接地，确保信号稳定。

作用：传递控制指令并可能为外部设备供电。

4．7根线的电调与8根线的电调差在哪根线上？

答：差在红色的杜邦线上，少了一根5伏电源线。

5．电调（ESC）上写多少A是什么意思？

答：指能承受的瞬间电流的大小。

6．电调（ESC）上杜邦线上的磁环起什么作用？

答：用于过滤杂波，抗干扰。

（四）关于螺旋桨（旋翼）

1．桨径

螺旋桨主要指标有桨径和桨距(也叫螺距、总距)，使用4位数字表达，前两位代表桨的直径(单位：英寸，1英寸=25.4mm)，后面两位是桨的桨距。写法有11×4或者写成1104。

2．桨距

螺旋桨每转一圈，就会前进一个距离，这个距离就称为理论桨距。

理论桨距是假设螺旋桨在一种不能压缩的流动的介质中旋转，实际桨距小于理论桨距，因为流体具有可压缩性。

3．正、反桨的定义及区别

多旋翼为了抵消单个螺旋桨的反扭矩，相邻的两个桨的旋转方向是不一样的，所以需要正反桨。正、反桨的气流都是向下吹的。

(1) 俯视(顶视)从上往下看，逆时针转的桨是正桨，标记CCW。

(2) 俯视(顶视)从上往下看，顺时针转的桨是反桨(逆桨)，标记CW或R。

(3) 

例：螺旋桨 1107  正桨  CW  CCW 意义？

答：1107 桨叶直径为11英寸(in)，螺距为7英寸(in)，1英寸=2.54cm。

螺距：螺旋桨旋转一周，在转轴(垂直）上前进的距离。

正桨，俯视逆时针旋转的桨。CCW，俯视逆时针旋转的桨。

CW，俯视顺时针旋转的桨。

4．桨的材质及特点？

答：桨的材质主要分为：

木质：高效、价格适中、易损。

碳纤：效率适中、高价、耐用。

塑胶：低效、低成本、较耐用。

按顺序刚度越来越好，气动效率也越来越高。

5．螺旋桨的主要技术参数有哪些？

答：桨径、桨距（螺距）、桨叶数量、升力系数、材质。

6．旋翼是什么，旋翼升力是如何产生的？

答：旋翼是一个能量转换部件，把电机提供的旋转动能转换成拉力。升力是由一个或者多个旋翼与空气进行相反作用而获得的。

7．画出桨叶翼型有哪几种（至少3种），哪种翼型升力大？

答：同等升力条件下，凹凸（升力大）

 

8．多轴旋翼机向左转弯如何实现？

答：顺时针桨加速，逆时针减速。

9．四轴飞行器，在悬停下怎么左旋90度？

答：俯视或前视顺时针桨加速（左前，右后），逆时针桨减速（右前、左后）。

10．多旋翼向右转哪个桨加速？

答：逆时针螺旋桨。

11．多旋翼如何向前飞？

答：横轴前侧螺旋桨减速，横轴后侧螺旋桨加速。实现前后的动力差，以产生一个向前的推力。

12．转弯过程中为什么要压副翼？

答：提供向心力，配合方向舵实现协调转弯。

13．多旋翼飞行器为什么一般相对的桨旋转方向是不一样的？

答：两两相对，抵消反扭。

14．飞机通过什么来改变升力？

答：

(1) 改变机翼形状。

(2) 增加飞机的速度。

(3) 增加机翼的面积。

(4) 使用辅助升力装置，如：襟翼、缝翼、扰流板。

(5) 改变机身姿态。

(6) 改进机翼翼型。

(7) 适当增加机翼飞行时的迎角。

15．怎么在转速不变的情况下增加升力？

答：升力增加→阻力增加→电流增大，在电机不变的情况下，小桨改大桨。

16．多旋翼的螺旋桨为什么是几何扭转的？

答：螺旋桨角速度一样，螺旋桨越靠近桨尖的位置，线速度越大。桨叶要保证各处的升力一致，所以，越靠近桨尖的位置，越趋于平缓。

或：是为了抵消扭矩，从毂轴到叶尖产生一致的升力。

17．螺旋桨桨叶角是不变的吗？为什么?

答：不是。它是从翼根到翼尖逐渐减小的，最大的安装角在毂(gǔ)轴，最小的安装角在叶尖。

原因：为了从毂(gǔ)轴到叶尖获得一致的升力。

18．桨的动静平衡？

答：桨的静平衡通俗讲就是两个叶片是否一样重。桨的动平衡就是看转起来是否有振动，有没有出现双叶现象。

19．影响螺旋桨气动效率的因素？

答：螺旋桨直径、螺距及翼型转速。

20．11英寸的螺旋桨是多少厘米？

答：11×2.54=27.94厘米(1英寸=2.54厘米)

21．旋翼翼尖线速度计算方法？

答：线速度=角速度×半径（V=wr）

备注：角速度w就是物体在单位时间内转过的角度；线速度V就是物体运动的速率。

22．多旋翼姿态飞行过程中掉高，分析可能的原因？

答：气压高度计故障或有堵塞；风的影响（下洗气流）；气压变低。

23．多旋翼×型和＋字形的区别？

答：

(1) ×模式要难飞一点，但动作更灵活，更稳定。

(2) ＋模式要好飞一点，动作灵活差一点，但机动性更好，所以适合初学者。

(3) 特别注意，×模式和＋模式的飞控调参、安装是不同的。如果飞控板安装错误，会剧烈地晃动，根本无法飞。

 

24．翼型弦长及相对厚度的含义？

答：

翼型弦长：指翼剖面前缘到后缘的距离。

相对厚度：翼型最大厚度cmax与弦长b的比值，并以百分数表示。

相对厚度的大小表示翼型的厚薄程度。相对厚度大，表示翼型厚；相对厚度小，表示翼型薄。

25．翼型相对弯度的含义？

答：相对弯度：翼型中弧线的最高点距翼弦线的最大距离与翼弦长的比值，并用百分数表示。相对弯度的大小表示翼型的弯曲程度，相对弯度大表示翼型向上弯曲度大；相对弯度小表示翼型向上弯曲度小。

26．驻点的含义？

答：气流速度为零，压力最大的点。

27．机翼、旋翼、螺旋桨升力产生的机理？

答：当气流流过机翼时，气流分别沿机翼上、下表面流过，而在机翼后缘重新汇合后向后流去。由于机翼上表面流速加快，压力降低；在机翼下表面，流速减慢，压力增大。机翼上、下表面出现了压力差。产生了机翼的升力。

28．解释，桨叶角，上反角，迎角，螺距？

答：

桨叶角：螺旋桨桨叶剖面弦线和螺旋桨旋转平面之间的夹角。

上反角：机翼基准面和水平面的夹角。

迎角：飞机翼弦前缘与相对气流的夹角。

螺距：螺旋桨旋转一周，在轴向上前进的距离。

29．解释迎角的含义，翼弦的含义，哪三种情况下会超过临界迎角，会造成什么后果

答：迎角就是飞机翼弦与相对气流的夹角。翼弦就是飞机前缘点到后缘点之间的连线。

高速飞行、低速飞行、和转弯都会导致超过临界迎角，造成飞机失速，升力迅速减小，容易坠机。

30．螺旋桨的翼型，写出常用三种类型，其中在同等升力条件下，升力最大是哪一种？

答：平凸型、凹凸型、S型；同等升力条件下S型的升力最大。

 

31．桨的大小与升力？

答：浆的大小与升力成正比。

32．1555两叶桨、1740三叶桨，1445三叶桨，这三个桨哪个更适合高原飞行？

答：1740三叶桨（大直径小螺距螺旋桨）。

33．高海拔下航时及载重能力将大大缩短，此时应如何配置螺旋桨及电机？

答：高KV电机，大直径、小螺距螺旋桨。

34．三叶桨与两叶桨的区别和各自优点？

答：两叶桨：操纵灵敏度比较慢，平稳，效率高，载重大，省电，一般用在工业无人机，大载荷飞机。三叶桨：操纵灵敏度反应快，速度快，机动性好，费电，一般用在航模和竞技穿越机。

35．高原桨和平原桨的区别？为什么？

答：高原桨叶大直径、小螺距，高KV值。高原桨首先要考虑减少阻力，提高效能。螺距增大，虽然升力系数随着增大，但阻力也增大，同时升力与旋翼半径的四次方成正比，因此要选择直径更大、螺距更小的桨。

在桨径一定的情况下，高原桨桨叶面积尽可能大一些，减小螺距，电机选择更高KV值。

36．保持油门持续爬升，电机功率会增加还是减小？为什么？

答：不变。因为飞机的重量是不变的。影响功率的是载荷重量，不是舵量。

37．保持油门持续爬升，螺旋桨转速（电机转速）会增加还是减小？为什么？

答：转速先升高，后下降。因为随着高度的增加，空气密度减小，螺旋桨所受的阻力减小，为了保持爬升，电机转速提高。但，随后因电池电压下降，转速降低。

38．副翼和襟翼的区别和作用

答：副翼：机翼外侧，差动，横滚运动。襟翼：机翼内侧，同上同下，减速增升。起飞时以增升为主；降落时以减速为主，偏转角度会更大些。

39．翼梢小翼的作用是什么？

答：翼梢小翼是飞机机翼末端的垂直或倾斜延伸结构，其主要作用是通过物理阻

挡和引导气流，削弱涡流强度，降低诱导阻力(可减少约5%～10%)，从而提高效率和飞行性能。