第2章　多旋翼无人机机架设计

在动手制作一架多旋翼无人机前，我们要对无人机的机架进行总体设计。机架需要承载无人机的全部设备，包括飞行控制器、电调、电机、螺旋桨、遥控器接收机、电池、云台等。因此，机架设计的好坏直接影响到整个无人机的性能与安全。

机架最重要的一个参数就是其自身的质量，为了减轻机身的自重，机架需要被设计得尽可能轻。因为在总质量不变时，机身质量越小，可承载的其他部件质量便可越大，所以在对机身的材料选择上需要谨慎考虑。常见的机身材料有塑料和碳纤维。塑料的密度较小，质量较轻，但强度和刚度不高，制作比较容易，多个机身部件在组装时通常采用螺丝固定，在螺旋桨高速转动时产生的振动可能会使螺丝松动，从而导致机身的轴臂有脱落的危险。碳纤维的密度小，强度和刚度都很高，非常适合作为无人机的机架材料。本书所设计的多旋翼无人机机架以使用碳纤维材料为主。

常见的多旋翼布局有三旋翼、四旋翼、六旋翼和八旋翼，当然也有一些比较奇怪的布局，例如五旋翼。在开源飞行的控制程序中，按飞行方向与机身关系通常分为两大类，I形和X 形，也就是我们常说的“十”字形布局和叉形布局，如图2-1 所示。

图2-1　“十”字形布局和叉形布局图

本章以SOLIDWORKS 软件（下简称SOLIDWORKS）为平台工具，以图2-2 所示的四轴多旋翼无人机为样例，分解无人机各部分的设计过程。

图2-2　四轴多旋翼无人机

机体的基本设计原则：

（1）刚度、强度满足无人机的负载要求，机体不会发生晃动、弯曲。

（2）在满足其他设计的原则下，质量越轻越好。

（3）合适的长宽高比，各轴间距、结构布局适宜。

（4）飞行过程中，在满足其他设计的原则下，保证机体振动越小越好。

（5）美观耐用。