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无人机飞行与气象(持续更新)

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关于无人机飞行与气象的文章在坛子里不多见,而风、云、雾恰恰又是对飞行安全影响重大的因素。已经有不少飞友因为大风而丢机、因为穿云而失联。本人是滑翔伞飞行员,对低空气象知识略知一二,今天就结合多轴无人机的特点来分析一下,各种天气条件究竟会对我们的飞机造成什么样的影响,未知的危险隐藏在何处,以及如何来规避。

关于风,从一个气球开始。

关于风,有一个惯常的误解需要消除。

我们看到树枝在小风中摇摆;我们大风天行走困难;我们看到狂风能掀翻汽车。风给我们的直观印象它是一股力。因此,当我们一只气球在风中飘走的时候,我们认为是一股力在推着它移动。但事实真的这样吗?

风并没有以任何力在“推动”气球,你所看到气球在风中飘走,实际上是包围气球的一大团空气介质在整体移动。就像你站在机场的传送带上在候机厅内移动。空气和传送带都是介质,只不过前者无形无相,让人忽视它的存在。

运动的介质还有一个特点,它倾向于把被裹挟的东东带入和它一致的步调,步调不一致时,介质会对其施力,迫使东东顺从,当东东终于与它步调一致时,介质与它之间便没有作用力。树枝、行人和房子因为固定在地上,无法被风轻易带走,所以会受到风力的吹拂;气球无依无靠,只能乖乖被带着走,它与其周边的空气没有相对速度,也没有作用力。

对空速度与对地速度

飞行器相对于其周边空气介质的速度,称为对空速度,简称“空速”,而相对于地面的速度简称“地速”。前面举的例子中,气球相对于周围空气没有移动,因此空速为0。在平静无风的环境里(比方说室内),空速恒等于地速。而在有风的时候,空速与地速就不同了。

无人机在空气中飞行,依靠螺旋桨对周围的空气介质施加作用力而前进,你用遥控器进行的任何打杆操作,影响的只是飞机相对于空气的运动状态,或者说,只影响空速。

风,即空气介质团的整体移动,是快是慢,朝东朝西,不会影响无人机的飞行状态,不会改变它的空速,影响空速的唯一因素,是你手上的遥控器。就像你坐在高铁上,无论它跑每小时100公里还是300公里还是停着,你看书、走动、吃饭都没有任何不同。

但是,一旦无人机需要和地面产生关系,情况就会不同。你必须关注它与地面的相对速度和位置关系。什么情况下无人机需要和地面产生关系?起飞降落和拍摄固定目标时,我们希望无人机和地面尽量保持相对静止;飞往拍摄目标和返航时,我们关注它跑完航程所花的时间,因为这关系到拍摄任务能否顺利完成,以及能否安全返航。这个时候,“对地速度”的重要性就显现出来了。

地速是空速与风速共同影响的结果,简单地说,顺风飞行时,地速=空速+风速;逆风飞行时,地速=空速-风速。原理与顺水行舟逆水行舟一模一样。物理学得好的同学一眼就能看出,地速实际是空速与风速的矢量和,矢量合成原理也适用于在侧风等更复杂的情况计算飞机的速度与航向,这里就不展开了。

回到刚刚说的两种情况,起飞降落和拍摄固定目标时,我们希望地速为0,那么就要设法让空速=风速,且方向与风向相反;飞往拍摄目标与返航时,我们希望飞机能够顺风飞行,加快转场速度。但去程与回程通常是相同航线,总有一个顺风一个逆风,如果有可能,优先选择下风向的起飞点,逆风去顺风回,保证返航安全。也可以利用不同高度层风速不同的自然现象,让去程与回程选择不同的飞行高度。

熟用这些技巧需要有丰富的气象学知识,我会在后面的章节详细讨论这个话题。现在先让我们把目光聚焦在人为可控的首要因素:飞机的空速。

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职业小飞手  Phantom 3 Advanced认证用户 2016-1-31 2#
码字绝对
DJI-地瓜蔓儿   2016-2-1 3#
坐等更新
LJL9966  Osmo认证用户 2016-2-2 4#
好专业
89602650   2016-2-2 5#
学习,等更新。
zy2061605  Mavic 2 Zoom认证用户 2016-2-2 6#
逆风去顺风回,保证返航安全。
get
zhoupin  Osmo Mobile 3认证用户 2016-2-2 7#
坐等更新……
在身边   认证飞友 2016-2-3 8#
从来没想过风向的问题,就想过今天风大不大
474883201  Osmo+认证用户 2016-2-3 9#
涨知识了
TTXS   2016-2-3 10#
物理没有及格过
好好学习,天天向上!
神思铭  Osmo认证用户 2016-2-3 12#
期待更新
Snow dragon  Osmo Mobile 2认证用户 2016-2-3 13#
向专业人士学习!~~
ArSui Li  Air 2s认证用户 2016-2-3 14#
最新版的动力系统不是防水么…哈哈  希望早点应用到精灵系列
smxyue  Inspire 1 V2.0认证用户 2016-2-4 15#
谢谢,再精炼些,等下集
Pi_31415926   2016-2-10 16#
持续关注
2924571149@qq.c  Phantom 3 Advanced认证用户 2016-2-13 17#
废话连篇
249181396  Mavic Pro认证用户 2016-2-13 18#
多少风速飞行安全呢?比如四级风会不会影响?
leiqianhong   2016-2-15 19#
还有几种情况没有说到。
1) 像深圳等珠三角的东边日出西边雨(太阳雨 )的情况。起飞地是太阳而拍摄地忽然大雨。    这个情况我遇到过,很突然的。
    当你发现下大雨要收回精灵时,会花费不少时间。
2) 气旋。
更新呢?!!!
苟利国家生死以,岂因祸福避趋之!
阿恒  Mavic Mini认证用户 2016-2-28 21#
谢谢楼主分享,学习......
D&B  Phantom 3 Standard认证用户 2016-3-2 22#
很专业的分析
wenroudeshaoye   2016-3-20 23#
酷炫赞
Lezhi  Phantom 4认证用户 2016-3-24 24#
学习 坐等更新
style-one@163.c  Mavic 2 Pro认证用户 2016-3-25 25#
很有心得!!!!!!
305077951  Phantom 3 Professional认证用户 2016-6-24 26#
多谢指教
该隐  Inspire 1认证用户 2016-9-22 27#

逆风去顺风回,保证返航安全。
爱德华艾尔力克  Mavic Pro认证用户 2017-6-13 28#
好专业,感觉应该复习下物理了
认证设备
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