資料圖：無人機。

無人機的發展正處于風口，市場價格也不是很貴。我擁有一架，并用它來拍我的狗和其他一些東西。在下文，我要談到的是帶有四個旋翼的遙控型無人機，而不是科學家用來研究氣候變化且價格昂貴的大型無人機。

相比大型無人機，小型無人機操作起來很是方便。熟練的操作者可以使其往任意方向飛行，從而更好地滿足拍攝需要。那么，無人機的飛行原理是什么？

垂直運動

無人機利用旋翼實現前進和停止。力的相對性意味著旋翼推動空氣時，空氣也會反向推動旋翼。這是無人機能夠上上下下的基本原理。進而，旋翼旋轉地越快，升力就越大，反之亦然。

現在的無人機能夠做三件事情：懸停、爬升和降低。當懸停時，無人機四個旋翼產生的推力等于向下的重力。這非常容易理解。那么如何實現爬升？增加四個旋翼的推力從而產生一個大于重力的向上的力。在該動作完成之后，無人機的推力可以相對減少，但為了使其繼續向上飛行，那么仍必須保證向上的力要大于向下的力。使無人機降低的要求則相反：需要減少旋翼的推力速度，此時合力向下。

旋轉

如何使一個正在朝北飛的無人機掉頭向南飛？此時旋翼的運動原理又是什么？

如圖所示，紅色的旋翼呈逆時針旋轉，綠色的旋翼呈順時針旋轉。當這兩組旋翼向相反方向旋轉時，無人機的總動力為零。角動力值與線性動力值很像，可以用角速度乘慣性矩計算得出。可以說，角動力取決于旋翼旋轉的速度。

假設紅色旋翼有一個值為正的角動量，而綠色旋翼有一個值為負的角動量，每個旋翼的值分為+2、+2、-2、-2，那么此時所有的力加起來為零。無人機即能實現懸停。

而要使無人機向右轉，則需要降低旋翼1的角速度。但是，雖然來自旋翼1的推力缺失能使無人機改變運動方向，但與此同時向上的力不等于向下的重力，所以無人機會下降。那么，如何使無人機在改變方向時保持高度不變？

降低旋翼1和3旋轉速度的同時，增加旋翼2和4的旋轉速度。此時旋翼的角動力仍然不為零，所以無人機能夠旋轉。而總力仍然等于重力，則無人機能夠保持在同一高度。由于向同一方向旋轉的旋翼角為對角，所以無人機仍然可以保持平衡。

向前飛行和側向飛行

無人機向前和向后的運動原理有什么區別？其實沒有，因為無人機是對稱的。這同樣適用于側向運動。一架四輪無人機就像一輛每一面都可作為正面的車，所以了如何向前也就解釋了如何向后或向兩側移動的問題。

那么具體該如何操作？