多旋翼无人机技术基础 飞行原理 翼型设计DIY 4旋翼无人机组装教程书籍 多旋翼无人机

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店铺: 蓝墨水图书专营店
出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302456520
商品编码:10128131690
出版时间:2016-12-01

具体描述

作者:符长青 曹兵
定价:39.50元
印次:1-1
ISBN:9787302456520
出版日期:2017.01.01

图书简介

针对“大众创业、万众创新”的新时代培养高级人才、创新型人才和复合型人才的需要,本书系统而全面地介绍了多旋翼无人机技术基础的主要内容和知识体系。全书共分9章,主要内容包括概述、多旋翼无人机飞行原理和翼型设计、DIY 4旋翼无人机组装、多旋翼无人机动力装置、多旋翼无人机空气动力学、多旋翼无人机结构动力学、多旋翼无人机气动弹性力学、多旋翼无人机飞行控制技术和多旋翼无人机总体设计。每一章节·后都给出了该章的小结和习题。

本书取材来源于实践,选材新颖、内容丰富、概念清楚易懂,具有很强的可操作性,既适合作为高等院校相关专业大学生的专业基础课程教材,也适合作为相关专业研究生及从事多旋翼无人机科研、生产和培训机构工作人员,以及广大航模爱好者的学习培训教材,对于希望全面了解多旋翼无人机知识的其他读者,本书也是一本较好的参考读物。

 

目录

 

第1章概述

 

 

 

��1.1与多旋翼无人机相关的基本概念

1.1.1基本的物理概念和定律

1.1.2系统论的基本概念

1.1.3控制论的基本概念

��1.2多旋翼无人机系统的基本概念

1.2.1多旋翼无人机的定义

1.2.2多旋翼无人机系统及其飞行机组

��1.3多旋翼无人机的构型、用途及分类

1.3.1多旋翼无人机的构型和用途

1.3.2多旋翼无人机的分类

��1.4多旋翼无人机的发展历程和市场前景

1.4.1多旋翼无人机的发展历程

1.4.2多旋翼无人机市场

1.4.3多旋翼无人机的典型案例

��1.5民用多旋翼无人机飞行管理

1.5.1航空空域的划分

1.5.2与民用多旋翼无人机飞行相关的法律问题

1.5.3民用多旋翼无人机飞行管理文件

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第2章多旋翼无人机的飞行原理和翼型设计

 

 

 

��2.1多旋翼无人机的飞行原理和控制方式

2.1.1多旋翼无人机的飞行原理

2.1.2多旋翼无人机的飞行控制

��2.2多旋翼无人机的特点和对比分析

2.2.1多旋翼无人机的特点

2.2.2多旋翼无人机的对比分析

��2.3翼型的几何参数和主要类型

2.3.1翼型的定义和几何参数

2.3.2空气在翼型表面的流动和压力分布

2.3.3翼型的主要类型

��2.4翼型空气动力特性和影响因素

2.4.1翼型空气动力特性

2.4.2影响翼型空气动力的因素

2.4.3翼型的选择

��2.5多旋翼无人机飞行速度受限的原因和翼型设计

2.5.1多旋翼无人机飞行速度受限的主要原因

2.5.2多旋翼无人机桨叶翼型设计

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第3章DIY 4旋翼无人机组装

 

 

 

��3.1DIY多旋翼无人机的基本概念

3.1.1DIY精神和DIY多旋翼无人机的定义

3.1.24旋翼无人机的组成和DIY步骤

��3.2DIY 4旋翼无人机部件的要求和选择

3.2.1DIY 4旋翼无人机部件的要求

3.2.2DIY 4旋翼无人机机架、旋翼与动力装置的选择

3.2.3DIY 4旋翼无人机自动驾驶仪的选择

3.2.4DIY 4旋翼无人机传感器的类型

3.2.5DIY 4旋翼无人机遥控系统的选择

��3.3DIY 4旋翼无人机的组装

3.3.1DIY 4旋翼无人机组装前的准备工作

3.3.2DIY 4旋翼无人机自制或组装机架

3.3.3DIY 4旋翼无人机整体组装前的准备

3.3.4DIY 4旋翼无人机的整体组装

��3.4DIY 4旋翼无人机的调试

3.4.1DIY 4旋翼无人机无桨调试

3.4.2DIY 4旋翼无人机有桨调试

��3.5DIY 4旋翼无人机的操作练习

3.5.1飞行前的检查工作

3.5.2DIY 4旋翼无人机基本操作练习

3.5.3DIY 4旋翼无人机日常飞行练习

3.5.4航模模拟器

��3.6民用飞机的适航管理

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第4章多旋翼无人机动力装置

 

 

 

��4.1多旋翼无人机动力装置的基本概念

4.1.1多旋翼无人机发动机的分类、功用和要求

4.1.2多旋翼无人机动力装置的组成

��4.2直流电动机

4.2.1直流电动机的基本概念

4.2.2无刷直流电机

4.2.3有刷直流电机

4.2.4空心杯电机

��4.3航空活塞式发动机

4.3.1航空活塞式发动机的类型和结构

4.3.2航空活塞式发动机的工作系统和原理

4.3.3旋转活塞式发动机

4.3.4航空活塞式发动机的工作特性

��4.4涡轮轴发动机

4.4.1涡轮轴发动机的分类和工作原理

4.4.2涡轮轴发动机的基本结构

4.4.3涡轮轴发动机的工作特性

4.4.4多旋翼无人机燃油发动机不同类型的比较

��4.5多旋翼无人机燃油系统和滑油系统

4.5.1多旋翼无人机燃油系统

4.5.2多旋翼无人机滑油系统

��4.6多旋翼无人机传动系统

4.6.1多旋翼无人机传动系统的结构和部件

4.6.2多旋翼无人机传动系统的动力学和临界转速

4.6.3旋翼/动力/传动系统的动力学问题

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第5章多旋翼无人机空气动力学

 

 

 

��5.1旋翼飞行器空气动力学的基本概念

5.1.1空气动力学的基本概念

5.1.2旋翼飞行器空气动力学的定义、内容和工具

��5.2旋翼的几何参数和工作原理

5.2.1旋翼的功用和几何参数

5.2.2旋翼参数的无因次化

5.2.3旋翼的工作原理

��5.3旋翼动量理论的基础知识

5.3.1垂直飞行的动量理论

5.3.2前飞时的动量理论

��5.4旋翼叶素理论的基础知识

5.4.1垂直飞行的叶素理论

5.4.2前飞时的叶素理论

��5.5旋翼**涡流理论的基础知识

5.5.1垂直飞行的**涡流理论

5.5.2前飞时的**涡流理论

��5.6旋翼现代涡流理论的基础知识

5.6.1悬停时旋翼自由尾迹分析

5.6.2前飞时旋翼自由尾迹分析

��5.7旋翼CFD理论基础知识

5.7.1计算流体力学的定义和特点

5.7.2旋翼流场的控制方程

5.7.3控制方程的离散化方法

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第6章多旋翼无人机结构动力学

 

 

 

��6.1多旋翼无人机结构动力学的基本概念

6.1.1多旋翼无人机结构动力学的定义和特点

6.1.2多旋翼无人机结构动力学的研究方法和模型

6.1.3多旋翼无人机振动的类型

6.1.4简谐振动与谐波分析

6.1.5单自由度系统的自由振动

��6.2多旋翼无人机旋翼结构动力学分析

6.2.1旋翼的结构形式

6.2.2多旋翼无人机的旋翼桨叶振动

6.2.3多旋翼无人机旋翼整体振型

��6.3多旋翼无人机传动系统结构的动力学分析

6.3.1多旋翼无人机传动轴的临界转速

6.3.2多旋翼无人机传动系统的扭转振动

��6.4多旋翼无人机机体结构动力学分析

6.4.1多旋翼无人机机体结构的类型和特点

6.4.2多旋翼无人机机体结构动力学的研究方法

6.4.3多旋翼无人机机体动力学有限元分析

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第7章多旋翼无人机气动弹性力学

 

 

 

��7.1多旋翼无人机气动弹性力学的基本概念

7.1.1多旋翼无人机气动弹性力学的定义和特点

7.1.2非定常气动力基础

7.1.3非定常气动力计算的常用方法

��7.2旋翼桨叶运动自由度之间的耦合

7.2.1旋翼桨叶运动自由度耦合的基本概念

7.2.2旋翼桨叶运动自由度耦合的主要形态

��7.3多旋翼无人机旋翼气动弹性静力学

7.3.1旋翼气动弹性静力学的基本概念

7.3.2旋翼桨叶发散的基本原理和临界速度

��7.4多旋翼无人机旋翼气动弹性动力学

7.4.1旋翼桨叶颤振的基本概念

7.4.2旋翼桨叶的**颤振

7.4.3旋翼桨叶的失速颤振

7.4.4旋翼桨叶其他类型的耦合稳定性分析

��7.5多旋翼无人机旋翼与机体耦合气动弹性稳定性

7.5.1旋翼—机体耦合系统的动不稳定性

7.5.2旋翼—机体耦合振动系统分析

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第8章多旋翼无人机飞行控制技术

 

 

 

��8.1多旋翼无人机飞行控制系统的基本概念

8.1.1多旋翼无人系统的基本概念

8.1.2多旋翼无人机飞行控制的基本概念

��8.2多旋翼无人机飞行姿态的数学表示

8.2.1坐标系统与欧拉角

8.2.2旋转矩阵表示方法

8.2.3四元数表示方法

8.2.4多旋翼无人机姿态表示方法的比较

��8.3多旋翼无人机飞行动力学建模

8.3.1建模假设和模型结构

8.3.2多旋翼无人机刚体运动学模型和动力学模型

8.3.3多旋翼无人机控制分配模型

8.3.4多旋翼无人机飞行控制通道和线性简化模型

��8.4多旋翼无人机PID控制和卡尔曼滤波

8.4.1PID控制的基本概念

8.4.2PID参数调试

8.4.3卡尔曼滤波器

��8.5多旋翼无人机的自动飞行控制

8.5.1飞行控制系统的总体结构和分层结构

8.5.2多旋翼无人机位置控制

8.5.3多旋翼无人机姿态控制

8.5.4多旋翼无人机控制分配

8.5.5多旋翼无人机动力控制

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第9章多旋翼无人机总体设计

 

 

 

��9.1多旋翼无人机设计的基本概念

9.1.1多旋翼无人机研制流程和设计定义

9.1.2多旋翼无人机设计的重要性、设计要求和原则

9.1.3多旋翼无人机设计任务和工作要求

��9.2多旋翼无人机总体设计及后续过程

9.2.1多旋翼无人机总体设计定义和概念设计

9.2.2多旋翼无人机初步设计和总体设计特点

9.2.3多旋翼无人机详细设计、设计定型和生产定型

��9.3多旋翼无人机的类型分析与选择

9.3.1多旋翼无人机的类型分析

9.3.2多旋翼无人机类型的选择

��9.4多旋翼无人机总体参数的分析与选择

9.4.1多旋翼无人机旋翼参数的分析与选择

9.4.2多旋翼无人机重量与动力参数的分析与选择

��9.5多旋翼无人机总体布局设计

9.5.1多旋翼无人机总体布局设计的任务和要求

9.5.2多旋翼无人机总体布局设计的内容

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参考文献 

 


多旋翼无人机技术基础:翱翔天际的奥秘与实践 本书并非您所提及的《多旋翼无人机技术基础 飞行原理 翼型设计DIY 4旋翼无人机组装教程书籍 多旋翼无人机》,而是一本旨在深入剖析多旋翼无人机技术核心要素,引领读者全面理解其飞行原理、关键技术以及未来发展趋势的学术性专著。我们将以严谨的科学态度,摒弃浅显的组装教程,聚焦于多旋翼无人机“为何能飞”、“如何飞得更好”、“未来将如何改变世界”等根本性问题,为您构建一个系统、深入的认知框架。 第一章:多旋翼无人机的起源与演进 本章将带您回顾多旋翼无人机技术发展的历史长河。从最初的航空模型探索,到军用侦察,再到如今民用市场的蓬勃发展,我们将梳理其技术革新节点,分析不同发展阶段的关键技术突破,如动力系统的效率提升、控制算法的智能化、传感器集成度的提高等。通过对历史的审视,我们能够更好地理解当前多旋翼无人机技术所处的地位,以及未来发展的潜在方向。我们将探讨早期的多旋翼概念原型,分析其设计理念和面临的挑战,以及后续的改进和演进过程。同时,也会关注那些在技术发展史上具有里程碑意义的机型和发明,例如第一架实用化的四旋翼无人机,以及推动其广泛应用的关键技术创新。本章将引导读者认识到,多旋翼无人机并非一蹴而就的技术,而是无数科学家、工程师智慧的结晶,是人类不断探索和创新的成果。 第二章:空气动力学基础与多旋翼飞行机理 深入理解多旋翼无人机的飞行,离不开对空气动力学原理的深刻洞察。本章将系统阐述升力、阻力、推力等基本空气动力学概念,并重点解析多旋翼无人机如何通过旋翼的旋转产生升力。我们将详细介绍翼型(Airfoil)的形状对升力、阻力以及失速特性的影响,探讨不同翼型设计在多旋翼应用中的优势与劣势,但这将是基于理论分析和性能预测,而非具体的DIY操作指南。我们将深入分析旋翼叶片的设计参数,如翼展、弦长、扭角、展向比等,以及这些参数如何影响旋翼的效率和气动性能。同时,本章将重点讲解伯努利原理、牛顿第三定律在旋翼产生升力过程中的作用,以及攻角、迎角等关键概念与升力生成的关系。我们还会探讨旋翼在不同飞行状态下的气动特性变化,例如悬停、前进、后退、侧飞以及垂直爬升和下降时,旋翼所承受的载荷和产生的气动力。 第三章:动力系统与能源管理 多旋翼无人机的核心在于其强大的动力系统。本章将深入剖析无刷直流电机(Brushless DC Motor)的工作原理、性能参数(如Kv值、最大功率、效率曲线)及其在无人机中的选型考量。我们将详细讲解电子调速器(ESC)的作用,包括其工作模式、控制信号以及与电机的匹配关系。电池技术是决定无人机续航能力的关键,本章将重点介绍锂聚合物电池(LiPo Battery)的化学原理、充电与放电管理、安全注意事项以及能量密度、功率密度等核心指标。我们将分析不同类型电机和电池组合对无人机整体性能的影响,并探讨能量回收技术、高效电机设计以及轻量化材料在提升能源利用效率方面的应用前景。本章还将涉及电机的散热设计、传动系统的优化等内容,旨在帮助读者理解动力系统如何为无人机的稳定飞行提供强有力的保障。 第四章:飞控系统与导航技术 飞控系统(Flight Control System)是多旋翼无人机的“大脑”,负责接收传感器数据,执行飞行控制算法,并最终控制电机的转速以实现预定的飞行姿态和轨迹。本章将深入解析飞控系统的硬件组成,包括主控芯片、IMU(惯性测量单元,包含加速度计和陀螺仪)、气压计、GPS等传感器。我们将详细讲解IMU的工作原理,以及如何通过传感器融合技术(如卡尔曼滤波、互补滤波)来估计无人机的姿态(俯仰、滚转、偏航)和位置。本章将重点阐述PID(比例-积分-微分)控制算法在无人机姿态稳定中的应用,并介绍更先进的控制策略,如LQR(线性二次调节器)、模型预测控制等。我们将深入探讨导航技术,包括GPS定位原理、RTK(实时动态差分)高精度定位技术、视觉导航、激光雷达导航等,以及它们在自主飞行、路径规划和避障方面的作用。 第五章:传感器技术与信息融合 现代多旋翼无人机的功能日益强大,这离不开先进的传感器技术。本章将详细介绍各类传感器在无人机上的应用,包括: 视觉传感器: 相机(可见光、红外、多光谱)、深度相机(如ToF、结构光),用于目标识别、环境感知、三维重建和自主导航。 激光雷达(LiDAR): 用于精确测距、地形建模、点云生成和高精度SLAM(同时定位与地图构建)。 惯性测量单元(IMU): 加速度计、陀螺仪,提供姿态和角速度信息。 全球导航卫星系统(GNSS): GPS、GLONASS、Galileo等,提供全球位置信息。 气压计: 用于测量气压,推算高度信息。 磁力计: 用于提供航向参考,辅助GPS进行方位锁定。 本章将重点探讨信息融合(Sensor Fusion)技术,解释如何将来自不同传感器的数据进行整合,以提高状态估计的精度、鲁棒性和可靠性。我们将介绍常用的信息融合算法,如卡尔曼滤波及其变种(扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波),以及粒子滤波等,并分析它们在处理多旋翼无人机动态过程中的优劣。我们还将讨论不同传感器之间的协同工作模式,例如如何利用GPS和IMU数据进行融合,以克服GPS信号弱或丢失时的定位问题。 第六章:飞行控制算法的理论解析 本章将深入探讨多旋翼无人机飞行控制的核心算法。我们将详细解析PID控制器的原理、参数整定方法(如Ziegler-Nichols方法、人工调参法)以及在无人机姿态控制中的具体实现。在此基础上,我们将介绍更高级的控制理论,例如: 状态空间方法: 包括线性二次调节器(LQR)等,提供更优的系统性能。 滑模控制: 强调对外部扰动的鲁棒性。 模型预测控制(MPC): 具备预测能力,能够提前优化控制指令,应对复杂动态环境。 我们将讨论如何将这些控制算法应用于多旋翼无人机的俯仰、滚转、偏航和高度控制。此外,本章还将涉及非线性控制技术,以应对无人机在高速运动或复杂气动环境下出现的非线性动力学特性。对于无人机的路径跟踪控制,我们将探讨如何将位置控制器与姿态控制器相结合,实现精确的航迹保持。 第七章:遥控与通信技术 稳定的遥控和通信是无人机安全可靠飞行的基石。本章将深入研究无人机常用的遥控协议(如PWM、PPM、SBUS)以及无线通信技术。我们将重点介绍2.4GHz和5.8GHz频段的数字遥控系统,分析其工作原理、传输距离、抗干扰能力以及不同编码方式(如FHSS、DSSS)的应用。对于数据链通信,我们将探讨其在遥测(Telemetry)、指令传输和视频回传中的重要性。本章还将涉及网络通信协议(如TCP/IP、UDP)在无人机组网、地面站控制以及数据传输中的应用。我们将分析无线通信中的信道衰落、多径效应等问题,并探讨抗干扰技术和信号优化策略。 第八章:无人机应用领域与未来展望 多旋翼无人机已广泛应用于诸多领域,本章将对其进行系统梳理和深入分析。我们将探讨其在摄影摄像(影视制作、航拍)、测绘地理信息(三维建模、地形测量)、农业植保(喷洒农药、监测作物生长)、安防监控(巡检、侦查)、物流配送(最后一公里配送)等领域的具体应用案例及其技术需求。本章还将聚焦多旋翼无人机技术的未来发展趋势,包括: 自主化与智能化: 深度学习在目标识别、路径规划、决策控制中的应用。 集群协同: 多旋翼无人机之间的协同作业、信息共享与任务分配。 长航时与高载荷: 新型能源技术、高效动力系统以及轻量化结构设计。 小型化与微型化: 在特定场景下的应用潜力,如搜救、侦察。 人机交互: 更自然、直观的控制方式。 我们将探讨这些趋势将如何重塑各行各业,以及多旋翼无人机在构建智能社会中扮演的重要角色。本章还将讨论相关的法律法规、伦理道德以及安全保障等问题,为无人机技术的健康发展提供前瞻性思考。 结论: 本书旨在为读者提供一个关于多旋翼无人机技术的全面、深入的学术视角,从理论到技术,从现状到未来,力求呈现一个系统性的知识体系。我们相信,通过对本书内容的研读,您将能够深刻理解多旋翼无人机“飞起来”背后的科学原理,以及支撑其广泛应用的关键技术,从而为进一步的学习、研究或相关领域的实践打下坚实的基础。

用户评价

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我是在一次无人机展会上偶然了解到这本《多旋翼无人机技术基础 飞行原理 翼型设计DIY 4旋翼无人机组装教程书籍 多旋翼无人机》的。当时听主讲嘉宾提到了书中对4旋翼无人机组装过程的详细教程,我便立刻被吸引住了。作为一个新手,我对组装无人机一直跃跃欲试,但又担心自己动手能力不够,容易出错。这本书的出现,恰好解决了我的顾虑。我听说,它提供了一步一步的图文指导,从零部件的选择,到电池、电机、电调的连接,再到遥控器和飞控的设置,都讲解得非常细致,连我这样的小白也能轻松理解。而且,书中还包含了一些常见的组装问题及解决方法,这对于初学者来说,简直是福音。我非常期待能通过这本书,亲手组装出一架属于自己的4旋翼无人机,体验那种成就感。相信这本书的组装教程,会成为我踏入无人机世界的第一块敲门砖。

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我对《多旋翼无人机技术基础 飞行原理 翼型设计DIY 4旋翼无人机组装教程书籍 多旋翼无人机》这本书的“翼型设计DIY”部分格外感兴趣。目前市面上大多数无人机都是采用固定的翼型设计,而我一直在思考,如果能够根据不同的飞行任务和环境,对翼型进行优化设计,是不是能显著提升无人机的性能?我听说这本书在这一块的内容非常实用,它不仅会介绍一些常见的无人机翼型,还会提供一些DIY的方法和思路,教读者如何通过一些简单的工具和材料,来尝试制作和测试不同形状的翼型,并分析其对升力、阻力等参数的影响。这对我来说,无疑是一个非常具有探索价值的领域。我希望通过这本书,能够学习到一些翼型设计的入门知识,并尝试在自己的模型无人机上进行一些小小的创新,看看能否做出一些具有独特飞行特性的无人机。

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说实话,我购买《多旋翼无人机技术基础 飞行原理 翼型设计DIY 4旋翼无人机组装教程书籍 多旋翼无人机》这本书,主要是冲着“技术基础”和“飞行原理”去的。我本身是一名航空工程专业的学生,对飞行器的工作原理一直有着浓厚的兴趣。虽然目前我主要接触的是固定翼飞机,但多旋翼无人机作为新兴的航空器,其独特的飞行方式和控制原理也深深吸引着我。我听说这本书在理论阐述上非常严谨,并且能够将复杂的空气动力学概念以通俗易懂的方式呈现出来,这对我来说是极大的帮助。我希望通过阅读这本书,能够拓展我对飞行器动力学更广泛的认知,理解多旋翼无人机如何通过改变各个旋翼的转速来实现悬停、上升、下降、前进、后退以及转向等复杂动作。这本书的理论深度,让我有信心能够建立起扎实的理论框架,为我未来更深入的学习和研究打下坚实的基础。

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我是一个比较喜欢动手实践的玩家,所以《多旋翼无人机技术基础 飞行原理 翼型设计DIY 4旋翼无人机组装教程书籍 多旋翼无人机》这本书中关于“4旋翼无人机组装教程”的部分,对我来说具有非常大的吸引力。我知道,市面上有很多关于无人机组装的教程,但通常都比较零散,而且很多都只停留在表面。我听说这本书的组装教程非常系统和全面,它不仅仅是告诉你怎么把零件组装起来,更重要的是,在组装过程中,会穿插讲解相关的原理和注意事项。比如,在安装电机时,会讲解不同电机类型的特点和选择依据;在连接电调时,会解释电调的作用和调参方法。这种理论与实践相结合的教学方式,对我来说非常有益,它能让我更好地理解每一个步骤背后的原因,从而在组装过程中更加得心应手,也更容易在遇到问题时找到解决的办法。我期待通过这本书,能够掌握一套完整的无人机组装技能,并且能够举一反三,为我未来升级或定制无人机打下基础。

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这本《多旋翼无人机技术基础 飞行原理 翼型设计DIY 4旋翼无人机组装教程书籍 多旋翼无人机》我一直想入手,但最近忙于工作,实在抽不出时间仔细阅读。不过,我从一些飞友那里听说了这本书的口碑,他们普遍认为它在理论讲解方面非常扎实,尤其对多旋翼无人机的飞行原理进行了深入浅出的剖析。据说,书中不仅涵盖了基础的空气动力学知识,还对不同翼型的特性进行了详细的介绍,这一点对于我这种对无人机性能优化很感兴趣的读者来说,无疑是极大的吸引力。我尤其期待书中关于“翼型设计DIY”的部分,希望能从中学习到一些如何根据实际需求调整和设计翼型的方法,从而提升无人机的飞行效率和稳定性。虽然我还没有亲自翻阅,但从大家的评价中,我能感受到这本书的专业性和实用性,相信它一定能帮助我更深入地理解无人机背后的科学原理,为我日后的模型制作和飞行实践打下坚实的基础。我计划下周找个周末,好好沉浸在这本书的知识海洋里,我相信它不会让我失望。

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