国际标（biāo）准（zhǔn）大气

速度（用v表示）在标准公式中量纲用的（de）是米（mǐ）/秒而不是千米/小时。

要打破平衡（héng），改（gǎi）变速度大小（xiǎo）或（huò）飞行（háng）方向，需要力的变化来引起（qǐ）相应的加速度的变化（huà）。

牛顿第（dì）二运动定律表明，要获得给定加（jiā）速度，所施加的力的大小取（qǔ）决于无（wú）人机的质量。质量与重量不是一回事儿，尽管在平常的语言中，这两个词（cí）经常是指同一件事。重量是（shì）由质量而来的。如果一架无人机由火箭带到（dào）

空（kōng）气从（cóng）基本组成上（shàng）看，可（kě）以认为是由无（wú）数独（dú）立的粒子所组成（chéng）的，也就是所谓的分子，它（tā）们都处于激（jī）烈的运动中。气体（tǐ）的温度是衡量这种运动激烈程度的尺度。温度低时（shí）分子的运动比温度高时要缓慢。可以（yǐ）说，运（yùn）动的分（fèn）子发生（shēng）碰撞对（duì）浸没在其中的物（wù）体（tǐ）发生了气体压（yā）力。密度是衡（héng）量（liàng）在空间里分子数目多少（shǎo）的一个尺度。

在低速空气动力学（xué）中，研究空气的（de）分子组成是没有（yǒu）必要的。无（wú）人机飞行的介质是流（liú）体，但这并（bìng）不是说空气是（shì）液（yè）体。液体是一（yī）种几（jǐ）乎不可（kě）压缩的流（liú）体，而气体是（shì）可压（yā）缩的流体（tǐ）。无（wú）人（rén）机的速度远达不（bú）到要考虑空气可压（yā）缩性的程度。这个结（jié）论对于全尺寸的高性能滑（huá）翔机，超轻型、轻型和商用飞行器，乃至中型的活（huó）塞（sāi）运输机都是成立的。

可压缩（suō）性的问题只有在处（chù）理喷气动力飞（fēi）机以（yǐ）及螺旋（xuán）桨翼（yì）尖和直升（shēng）机旋翼问题时才需（xū）考虑（lǜ）。对于低速的无人机来说，空气可以被认（rèn）为是（shì）不可压（yā）缩的流体。即便如此，密度变化的意义还（hái）是很（hěn）重要的（de），它（tā）跟高度和天气有关。在高海拔和高温环（huán）境中，空气密（mì）度（dù）比贴（tiē）近海平台和低温（wēn）环境中的密度要小。航空器驾驶（shǐ）员在高原（yuán）或者（zhě）热带操作飞机时会发现空气密度的确（què）会对（duì）飞（fēi）机造成一些影（yǐng）响，比（bǐ）如（rú），要得到相同（tóng）的（de）升力就必须飞得更快一些（xiē）。发（fā）动机的螺（luó）旋桨也（yě）受（shòu）到一些负面影响。空气的（de）潮（cháo）湿程度（即湿度）也会影响（xiǎng）密度（dù）。干燥的空气比潮湿的（de）控制更加稠密。湿度因此也会对空气动力产生影响，并且（qiě）有些（xiē）驾（jià）驶员认为这些影响是可以感受到的，特别是对一些轻小的（de）飞机来说（shuō）比较明显。热空气因为比周围（wéi）的空（kōng）气更加潮湿而上升，所以滑翔（xiáng）机飞行员（yuán）经常会利用（yòng）上升的热（rè）气流进（jìn）行空（kōng）中的滑翔。

无人（rén）机空气动力学基础（chǔ）

速度与加速度（dù）

速（sù）度（用（yòng）v表示）在标准公式中量纲用的是米/秒（miǎo）而不是千米/小时（shí）。

要打破平（píng）衡，改变速度小（xiǎo）大或（huò）飞行方向（xiàng），需要（yào）力的变化来引起相应的加速（sù）度（dù）的变化（huà）。

牛（niú）顿第（dì）二运动定律（lǜ）表明，要获得给定加速（sù）度（dù），所施加的力的大小取决于无（wú）人（rén）机的（de）重量。质（zhì）量与重量（liàng）不是一回事（shì）儿，尽管在平常的语言（yán）中，这两（liǎng）个词经常是指同一件事。重量是由质量而来（lái）的。如果一架无人（rén）机由火箭带到火星上，在当地大气条件下测试（shì）的话（huà），那么在大部分时间的（de）旅（lǚ）程中（zhōng），它是没（méi）有（yǒu）重（chóng）量的，并且到达火星后重量回（huí）避地球上要轻，这是由于火（huǒ）星较（jiào）低的重力（lì）加速度所造成的。但是质量在整个过程中是不会变化（huà）的，因为无人机中的材料，如木头、金属（shǔ）、塑料等的数（shù）量是一样的。

一个具有（yǒu）很大质量的物体需（xū）要（yào）用更大（dà）的力去打破它的（de）平衡才能（néng）达到给定的（de）加速度，而小质量的物（wù）体所需（xū）的力（lì）则（zé）小。这样一种行（háng）之（zhī）有时是个（gè）优点，比（bǐ）如，无人机（jī）受突风影（yǐng）响的（de）时候，一个小质量的无人机在受到突（tū）风影响的时候可能会翻滚，静（jìng）止（zhǐ）加（jiā）速到飞行速度，再（zài）从平飞改变（biàn）为爬升，同事保（bǎo）持转弯，还（hái）要较大的力将无人机（jī）重新回到静止状（zhuàng）态。无论什么时候由外力打破平衡（héng），比如加速或减速，或者方向的变化，成为惯性的物体的质量（liàng）都会阻止这种变化。

牛顿三大运动定律（lǜ）

所有的空（kōng）气动（dòng）力学理论都（dōu）建立在运动定律之一（yī）。这些最初由牛顿创（chuàng）立的理论至（zhì）今（jīn）在工程领域的地（dì）位仍然不（bú）可动（dòng）摇，前（qián）提是只要所讨论的（de）物体的速度远小于光速（sù），并（bìng）且所研究的固体和流体的密（mì）度和尺寸在通常（cháng）的范围内。量子（zǐ）力学（xué）和相对论（lùn），虽然在高能物（wù）理和天文学（xué）中比牛顿力学更受青睐，但（dàn）是对于理解无人机空（kōng）气动力（lì）学（xué）来说完全没（méi）有（yǒu）必要掌握。

牛顿第三运动定律表明作用力和反作（zuò）用（yòng）力是大小相等（děng）方向相反的。当一（yī）个飞（fēi）行器静止（zhǐ）在地面（miàn）上时（shí），它的重（chóng）力方（fāng）向向（xiàng）下，与由（yóu）地（dì）面施加的（de）大小（xiǎo）相等方向相反（fǎn）的反作用力恰好构成平衡。

任何不平（píng）衡的力都会产生加（jiā）速度。一（yī）个在地面（miàn）上的无人机，起飞前可能被拉住，但发动机是开（kāi）着的。发动机（jī）的推理与（yǔ）拉力（lì）方（fāng）向相反（fǎn），大小相等，所以平衡。一旦放（fàng）开，无人机（jī）就开始加速。他（tā）一开始运动，空气阻力和地面摩擦力也就随之而来，而且无人（rén）机速度越快，这些阻（zǔ）力也就越大。

在水平飞行中，垂直向下的重力由一个垂直向上的反作用力平衡（héng）着。在一般的飞行器中，这个反作用力来自于机翼和可能的其他表面，但是（shì）也有可能以其他形（xíng）式（shì）的力来提（tí）供。直升机靠它的旋（xuán）翼（yì）支撑，悬停的“鹞”式飞机靠推力来支持。如果向上的（de）反作用力比（bǐ）重（chóng）力小，飞行器就会向下加速。要停止这个加速运动（dòng），就必须重新产生（shēng）反作用（yòng）力来平（píng）衡重（chóng）力。这可以带来平衡但是不会阻止下（xià）降。要做到不再下降就（jiù）必须施加更（gèng）大的力使其减速。所有的加速或减速（sù）都会由飞（fēi）行器的质量来反抗，也就是惯性。

力（lì）的平衡

如果一个物体处于（yú）平衡状态，那么它就有保（bǎo）持（chí）这（zhè）种（zhǒng）平衡状（zhuàng）态（tài）的趋势。所（suǒ）有施加在平衡物体（tǐ）上（shàng）的外力都是平衡的，不会有任何改变其（qí）状态或往任何方（fāng）向（xiàng）加速或减速的（de）趋势（shì）存（cún）在。这（zhè）些（xiē）很容易理解，只要看看立（lì）在地面上的东西，比（bǐ）如（rú）家具或者放在（zài）架子（zǐ）上（shàng）火桌面上（shàng）的飞机模型（xíng）就（jiù）知道了，它们不会移（yí）动。如果（guǒ）没有外界的干（gàn）扰，比如说以（yǐ）某种（zhǒng）方式使其加速，这些物体会（huì）一直保持其状态。

移动的物体也可能处于平（píng）衡状态。一个（gè）在（zài）静（jìng）止大气中做水平直线飞行的飞机（jī），它既（jì）不加速也不减（jiǎn）速，还不转弯（wān），这时它就处于平衡状态，并且倾向（xiàng）于做持续稳定飞行。同样道（dào）理，如果（guǒ）这个（gè）飞行器以恒（héng）定的（de）速度直线爬升，那么它也处于平衡状态（tài）。

即使高度增加了，它也仍然处于平（píng）衡状态（tài）。如果没有新的外力（lì）施加在它上面，它（tā）将沿着其爬升方向稳定（dìng）地飞行。即使爬升是完全垂直的，只要它（tā）的速度保持稳定，并且方（fāng）向不发生变化，它仍然是平衡的。同理，当它（tā）以（yǐ）固定的速度俯冲时也是出于平衡（héng）状态。平衡是事（shì）物一种非常（cháng）普遍的状态，不稳（wěn）定运（yùn）动状（zhuàng）态（tài）与稳定（dìng）运动或者静止（zhǐ）状态（tài）的情况的不同（tóng）之处就是多了加速度。

力的分（fèn）解的（de）原则应用非常广泛。一个水平飞（fēi）行的受力飞行器受4个（gè）互成指教（jiāo）的力作（zuò）用：推理和（hé）反作用（yòng）力（lì）阻力，重力（lì）和反作用力升力。这是由（yóu）大量（liàng）的小力的合（hé）成和（hé）分解（jiě）得到的，其中每个小力都会对合（hé）力有（yǒu）贡献。

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