一、固定翼飞行原理

固定翼无人机的动力原理非常简单：动量守恒P=mv。

一般可通过机身前部或者后部的螺旋桨推送空气提供反向动力，同时在高空中借助气流飞行与姿态调整，借助副翼，升降舵，方向舵提供无人机飞行需要的横滚，俯仰，姿态力矩。

那固定翼无人机是如何升空的呢？

在一个流体系统中，比如气流、水流中，流速越快，流体产生的压力就越小，这就是"伯努利定律"。

固定翼飞机的机翼一般会设计成上凸下平的形状。当飞机在跑道上加速滑行时，机翼上方的空气流速较快，而下方的空气流速较慢。根据伯努利方程，机翼上方的压力会降低，而下方的压力相对较高，这种压力差产生了一个向上的升力，当冲刺到一定速度后，飞机便能够腾空而起。

升力公式如下：

Y＝CYρV2S/2

其中Y代表升力，CY叫做升力系数，它的大小与迎角和翼型等因素有关，数值用实验法求出，ρ代表空气密度，S代表机翼面积，V代表机翼同气流的相对速度。

PS：迎角指机翼的前进方向（相当于气流的方向）和翼弦的夹角。

机翼要有升力，则必须要有迎角或是弯度（如上凸下平），一个有弯度的翼型，即使其弦线与来流夹角（迎角）为零，也会产生升力。一般来说，飞机的升力与迎角是成正比的，迎角增加，升力随之增大。但是，一旦迎角增大到某一值时，则会出现相反的情况，即迎角增加升力反而急剧下降，这种状态称为失速，这个迎角称为临界迎角。

PS：失速的主要原因一般是大迎角下，上翼面的附面层分离而导致的上下翼面压差降低。当超过临界迎角以后，气流在流过机翼的最高点不多远，就从翼表面上分离了，在翼面后半部分产生很大的涡流，造成阻力增加。失速意味着升力忽然消失，飞机下坠，要脱离失速状态需要一定的推力和高度，但失速并不意味着发动机停止了工作或是飞机失去了前进的速度。

除了升力也存在阻力。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力，对于高速飞机而言，还有波阻等其他阻力。与升力公司类似地，阻力公式为：

D=CDρV2S/2

其中D代表阻力，CD叫做阻力系数，它的大小与迎角和翼型等因素有关，数值用实验法求出，ρ代表空气密度，S代表机翼面积，V代表机翼同气流的相对速度。

总的来说，动力系统提供能量，升力克服重力维持飞行，阻力则限制飞行效率。飞行过程需要依赖气动布局静态设计和飞控系统动态平衡。

二、多旋翼飞行原理

以小时候玩的竹蜻蜓为例，手搓动给竹蜻蜓一个旋转的速度后就会产生升力，让竹蜻蜓起飞。竹蜻蜓的叶片和水平旋转面之间有一个倾角当旋翼旋转时，旋转的叶片将空气向下推，形成一股强风，而空气也给竹蜻蜓一股向上的反作用升力，这股升力随着叶片的倾斜角而改变，倾角大升力就大，倾角小升力也小。当升力大于竹蜻蜓自身的重力时，竹蜻蜓便可向上飞起。

多旋翼无人机起飞原理类似，通过每个轴上的电动机转动带动旋翼，从而产生升推力。如图，可以看到螺旋桨的桨面也不是平的，旋转时桨面上下的空气流速不一致，依据伯努利原理会产生向上的推力。

当飞机的各个旋翼的升力之和等于无人机重力时悬停，当升力之和大于无人机重力时垂直上升，当升力之和小于无人机重力时垂直下降。它的螺旋桨也会产生反作用力，为了避免飞机疯狂自旋，四旋翼飞机的四个螺旋桨中，相邻的两个螺旋桨旋转方向是相反的。

通过改变不同旋翼之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹：

（1）垂直升降：当飞机需要升高高度时，四个螺旋桨同时加速旋转，升力加大，飞机就会上升。当飞机需要降低高度时同理，四个螺旋桨会同时降低转速，飞机也就下降了。

（2）原地旋转：利用反扭矩，M2、M4两个顺时针旋转的电机转速增加，M1、M3号两个逆时针旋转的电机转速降低，由于反扭矩影响，飞机就会产生逆时针方向的旋转。

（3）水平移动：当需要按照三角箭头方向前进时，M3、M4电机螺旋桨会提高转速，同时M1、M2电机螺旋桨降低转速，由于飞机后部的升力大于飞机前部，飞机的姿态会向前倾斜。其他方向飞行原理类似。