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无人机SRRC认证 无人机安全飞行的条件
无人机安全飞行注意事项
1.安全飞行的定义
飞行安全是指航空器在运行过程中，不出现由于运行失当或外来原因而威胁航空器上人员安全或者航空器损坏的事件。事实上，由于航空器的设计、制造与维护难免有缺陷，其运行环境包括起降场地、运行空域、助航系统、气象情况等又复杂多变，机组人员操纵也难免出现失误。
2.飞行前，注意气象观察
影响无人机飞行的气象环境主要包括风速、雨雪、大雾、空气密度、大气温度等。
(1)风速。建议飞行风速在4级(5.5～7.9m/s)以下，遇到楼层或者峡谷时注意突风现象。通常起飞重量越大，抗风性越好。
(2)雨雪。市面上多数无人机设备无防水功能，故雨雪形成的水滴会影响飞行器电子电路部分，导致短路或漏电的情况；其次，机械结构部分零件为铁或钢等金属材料，进水后会腐蚀或生锈，影响机械运动正常运行。
(3)大雾。主要影响操纵人员的视线和镜头画面，难以判断实际安全距离。
(4)空气密度。随着海拔高度的增加，空气密度减小。在空气密度较低的环境中飞行时，飞行器的转速增加，电流增大，进而减少续航时间。
(5)大气温度。飞行环境温度非常重要，主要不利于电机/电池/电调等散热，大多数无人机采用风冷自然散热。环境温度与飞行器运行温度温差越小，散热越慢。
3.飞行前，注意观察飞行区域周边电磁干扰源情况
现在主流的飞行器无线电遥控设备采用2.4G频段，面家用的无线路由也均采用2.4C模段，发射功率虽然不高，但城市使用数量大，难免会干扰遥控器的无线操控，导致失控。
大疆 无人机应用基础
共次，为保证手机信写的覆盖宰。因内三大电信运营公司《电你、移动，联通城市或多试地区密集性建设地面基站网络。由于地面基站发射功率较大，无人机事的会直接影响飞控的正常工作。
提后，部分较大型无线电设备直接影响飞行。例如，雷达、广播电视信号塔、高的(电弧区)等。
分外，尽量避免在人群稠密或用市区飞行，如公园、树多、空间读小的地方。往意写面相对环境的变化，起飞和降落时，注意儿童、宠物的位置。
4.飞行前注意事项
(1)飞行前进行全面的设备检查。
(2)检查确保设备电量充足。
(3)飞行前应对飞行区地形地势进行一个初步的了解，选择一个开阔无遮挡的汤能进行飞行。请勿超过安全飞行高度(相对高度120 m)。
(4)飞机要在视线范围内飞行，时刻保持对飞机的控制。
(5)在GPS信号良好的情况下飞行。
(6)遵守当地法律法规(不要在禁飞区飞行，如机场附近、军事基地周边等)。
5. 无人机的飞行前检查
(1)对飞机的检查。部件的衔接是否牢靠(检查螺旋桨和电机是否安装正确和稳固，并确认正旋和反旋螺旋桨安装位置是否正确。检测时切勿贴近或接触旋转中的电机或螺旋桨，避免被螺旋桨割伤)。确认布线是否安全，机载设备是否工作正常(遥控器、电池以及所有部件供电量是否充足)。
(2)对遥控器的检查。检查遥控器操控模式(美国手、日本手、中国手等)、信号连接情况、电量情况、各键位的复位情况、天线位置等。
(3)对地面的检查。地面通信、操作系统(地面站)工作是否正常。
(4)对环境的检查。周围环境是否适合作业[恶劣天气下请勿飞行，如大风(风速五级及以上)、下雪、下雨、有雾天气等]，起降场地是否合理(选择开阔、周围无高大建筑物的场所作为飞行场地。大量使用钢筋的建筑物会影响指南针工作，而且会遮挡GPS信号，导致飞行器定位效果变差甚至无法定位)，以及空域有无申报。
6.无人机的开关机顺序
(1)开机顺序；先开启遥控器，后开启飞机。
(2)关机顺序：先关闭飞机，后关闭遥控器。
(3)以上顺序非常重要，一定不要搞反了，不然会失控。
7.飞行时注意事项
飞行时，保持良好心态。请保持在视线内控制，远离障碍物、人群密集区、水面等；不要在有高压线、通信基站或发射塔等区域飞行，以免遥控器受到干扰。
8.飞行时碰撞障碍物的处理方法
当飞机的机翼打到障碍物卡住时，需立刻关闭油门，关闭动力，否则因为电机卡死
无人机法规与安全飞行慧飞
造成大电流会烧坏电池、线路板、电机等设备。
9.飞机失联后的处理方法
飞机失去信号时，等待航拍飞机返航或重新获得信号，若信号丢失5分钟后飞机还未返回，则根据手机录的视频确定航拍飞机失联位置，将开启的遥控器及手机带至失联地附近，观察是否能连接上坠毁失事的航拍飞机。若可以连接上，通过手机屏幕的定位及飞机摄像头的内容确定飞机的坠落地点。
无人机飞行原理
3.1大气层的基本性质
不论是轻于空气的飞行器还是重于空气的飞行器，都要在大气层中飞行。航天器在发射和返回地球时，也要通过大气层。大气层包围着地球并随地球旋转着，从地面以上，随着高度的增加，大气密度、压力、温度和声速也在变化着。大气这些物理性质的变化，首先直接影响飞行器的空气动力性能，大约在50-100 km的高度上，空气升力就基本上消失。其次，气象是与大气运动直接有关的十分复杂的现象，在高度32km以下与飞行有着密切的联系。再者，飞行器动力装置的工作状况也受大气的影响，特别是空气密度随着高度的增加而减小，发动机功率会相应减小并产生其他方面的变化。最后，飞行高度愈高，周围环境与地面的差异也愈大，对人体的影响也愈大。为了保证飞行器中乘员的生命安全及正常的生存条件，有必要创造一个适合人体需要的舱内环境。基于上述原因，在研究空气动力学和飞行器时，要先对空气的基本性质和大气的状况有所了解。
3.1.1 大气的结构和气象要素
在讨论大气中的气象现象及天气过程时，可将大气看作一种混合物，它由三个部分组成，即干洁空气、水汽和大气杂质。
干洁空气是构成大气的最主要部分，一般
意义上所说的空气就是指这一部分。空气是由
不同成分的气体分子组成的。这些分子不停地、 氧气21% 其他气体1%
无规则地运动着，分子之间有着很大的自由距 ·氩 二氧化碳
离。分子以不同的运动速度向不同方向运动， ·氛
·氦
并且互相碰撞，它们的动能以热能和压力的形
式表现出来。按体积计算，空气中的氮气约占 氮气78%
78%，氧气约占21%，其余为二氧化碳、氢、
氩、氖、氦等气体。
在构成空气的多种成分中，对天气影响较 图3.1 空气的成分
大的是二氧化碳和臭氧。二氧化碳对地球具有温室效应，对地球起到了保温作用。臭氧能强烈吸收太阳紫外线，臭氧层通过吸收太阳紫外辐射而增温，改变了大气温度的垂直分布，同时，也使地球生物免受了过多紫外线的照射。
地表和潮湿物体表面的水分蒸发进入大气，就形成了大气中的水汽。大气中的水汽含量平均约占整个大气体积的0~5%左右，并随着高度的增加而逐渐减少。
水汽是成云致雨的物质基础，因此大多数复杂天气都出现在中低空，高空天气往往很晴朗。水汽随大气运动而运动，并可在一定条件下发生状态变化，即气态、液态和固态之间的相互转换。
大气杂质又称为气溶胶粒子，是指悬浮于大气中的固体微粒或水汽凝结物。固体微粒包括烟粒、盐粒、尘粒等。烟粒主要来源于物质燃烧，盐粒主要是溅入空中的海水蒸发后留下的盐核，而尘粒则是被风吹起的土壤微粒和火山喷发后在空中留下的尘埃。水汽凝结物包括大气中的水滴和冰粒。在一定的天气条件下，大气杂质常聚集在一起，形成各种天气现象、如云、雾、雨、雪、风沙等，它们使大气透明度变差，并能吸收、散射和反射地面和太阳辐射，影响大气的温度。
为了描述大气状态的变化，引入了气温、气压、湿度、能见度和风、云等基本气象要素。
1.气温的概念
气温是指空气的冷暖程度。空气冷热程度的实质是空气分子平均动能大小的表现。当空气获得热量时，它的分子平均动能增加，气温也就升高；反之则减小，气温随之降低。所以，气温的高低反映了空气分子平均动能的大小。
气温通常用三种温标来量度，即摄氏温标(℃)、华氏温标(F)和绝对温标(K)。摄氏温标将标准状况下纯水的冰点定为0℃，沸点定为100℃，其间分为100等分，每一等分为1℃。华氏温标是将纯水的冰点定为32F，沸点定为212F，其间分为180等分，每一等分为1F，可见1℃与1T是不相等的。将摄氏度换算为华氏度的关系式为：F=9/5℃+32 (3-1)
℃=5/9(F-32) (3-2)
在绝对温标下，以冰、水和水汽平衡共存的三相点为此温标的373.16K。此温标多用于热力学理论研究。
气温的变化直接影响着飞机的飞行性能，例如，当气温升高时，大气密度必然会减小，空气的压缩性差，使发动机的推力减小；当气温降低时，空气密度加大，自然发动机功率也加大，平飞最大速度也增加。经过试验，气温由+30℃下降到-30℃，发动机功率可以相差45%。
气温的高低还会影响升限。当气温升高后，如果在升温高度上飞行会出现掉高现象，而在降低气温的条件下飞行时，可以增大升限。气温的高低最为主要的是影响飞机的起飞和着陆。在低气温条件下，空气密度大，飞机增速快，升力也大，起飞滑跑距离要短一些；当气温较高时，空气密度小，发动机功率减小，飞机增速慢，升力也减小，因此需要的起飞滑跑距离要增长。同样的道理，在高气温条件下着陆时，空气密度小、阻力小，飞机减速慢，需要的滑跑距离长，反之则短。
此外，气温的高低还影响飞机的燃油消耗。一般情况下，气温升高，燃油消耗也会增加；气温下降，燃油消耗率也跟随下降。
2. 气压
气压就是大气压强，是指任何表面的单位面积上，承受空气柱的重量。度量气压的单
第3章 无人机飞行原理慧飞
位为帕斯卡，简称帕，符号是Pa。另一常用的气压单位是毫米水银柱高(mmHg)，气象
学上规定，气温为0℃、纬度为45°的海平面气压，称作一个大气压，其值为760 mmHg.该值相当于10130.25 Pa。
气压的大小和高度、温度、密度有关，一般情况下随高度的升高而降低。通常在标准条件下高度每升高11 m，气压降低1 mmHg，并依此规律来测量飞行高度。因而气压也就成了重要的大气资料。
3. 湿度
湿度是指空气中水汽的含量，即潮湿的程度。湿度通常用绝对湿度、水汽压、比湿、相对湿度和露点温度来表示。
绝对湿度：单位体积中所含水汽的质量。又称水汽密度。
水汽压：潮湿空气中水汽的分压。它是气压的一部分。在温度一定的情况下，单位体积空气中能容纳的水汽量有一定的限度，如果水汽含量达到了这个限度，就是饱和空气。此时的水汽压叫饱和水汽压。
比湿：湿空气中水汽质量和潮湿空气质量之比。即在1000 g湿空气中含有多少克水汽。
上述数据就是分析天气形势的重要参数，在这些参数中，核心是水汽。水汽由地球表面蒸发而来，水汽进入大气后，在一定条件下会凝结，产生云、雾、雨、雪等天气现象，从而影响飞机的飞行。
4.能见度
能见度是指正常视力者能看清目标轮廓的最大水平距离。能见度分水平和垂直两种，而飞行员在空中报告的能见度并不是垂直观测目标的结果，应该是倾斜能见度。
对于飞行来说，最重要的是在着陆阶段能否看清跑道。因此，在航空气象上还有一种反映沿跑道方向的能见度，即跑道能见度，又称着陆能见度。它是指飞机在下滑着陆过程中，飞行员能看清跑道近端的最远距离。观测的地段通常在远距导航台和近距导航台之间。
跑道能见度与跑道的颜色、标志有关，在夜间与跑道灯光亮度、颜色也有很大关系，如红色能看得远一些，紫色就看得近。所以，机场附近的建筑物高处都用红色做重要标记，目前已用专门设备来测定跑道能见度。
能见度与飞行活动的关系极为密切，它是机场、驾驶员、飞机和航线最低天气标准的关键内容之一，也就是决定机场是开放还是关闭，是使用目视飞行还是使用仪表飞行规则的重要依据。所以，能见度是经常影响飞行活动的一个气象要素。
当前，虽然先进的仪表着陆设备能帮助驾驶员在复杂气象条件下进近着陆，但是，完全依靠设备(像仪表着陆系统和精密进近雷达等)使将要接地的飞机准确对准跑道并保持规定高度是比较困难的。特别是在接地阶段，需要用目视控制飞机，在起飞时，也要用目视跑道标志和跑道灯来定向和判断高度。总之，飞行离不开能见度这一重要的天气标准。
影响能见度的因素很多，主要是受大气透明度(如云、雾、烟、沙尘及水滴等直接
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影响大气透明状况的因素)、目标与背景的亮度对比、夜间的灯光强度等的影响。
5. 风
空气相对于地球表面运动的水平分量，即空气的水平流动称为风。风是人们最熟悉的一种大气运动形式。风的成因很复杂，有空气受到水平方向力的作用而出现的地转风，也有自由大气中的空气在曲线运动时形成的梯度风，还有因地区特点而出现的地方性风(如海陆风、山后风、峡谷风等)。风是一个矢量，既有方向(用0°～360°表示，气象上风向是指风的来向，飞行中的航行风向是指风的去向)又有速率变化(用km/h或m/s表示)。风的存在使飞机的飞行增加了一定的复杂性，它直接影响着飞机的起飞、着陆、航和油量的消耗。例如，飞机在起飞时必须是逆(顶)风条件，因为逆风可以使在地面(跑道)上滑行的飞机获得更大的相对运动速度，只需要较短的滑跑距离就能保证飞机离地升空；相反，若顺风起飞，就会增长滑跑距离。
飞机着陆时同样需要逆风进行，因为飞机着陆接地后，逆风可以增大滑行阻力而缩短滑行距离。相反，在顺风条件下着陆时，将会增加滑行距离，造成冲出跑道的可能。
机场跑道方向是固定的，而风的矢量是经常变化的，因此，实际上起飞、着陆往往是在侧风条件下进行。侧风对起飞、着陆的影响，类似于江河水流对船舶的影响，使飞机偏离跑道，而且侧风角度越大或者风速越大，偏离得越厉害。所以在侧风中，需根据具体情况做必要的修正，才能保证对准跑道，安全起降。对于不同的飞机、不同的驾驶水平、在什么样的条件下可以起降，都有明确规定。
6.云
云是空中水汽的凝结物，云和飞行活动有着非常密切的关系。云的不同形状和变化，既能反映当时大气运动的状态，又能预示未来的天气变化。所以，云的不同形状和变化能指示哪里飞行会安全、舒适，哪里是空中险区(如雷雨云)不能穿越。有经验的飞行人员把云称为“空中地形”和“空中的路标”。
云的分类：云复杂多样、千变万化，在气象学上将其分成三族十二类，各类又有若干种，本书只做简要介绍。例如，按高度不同可将云分为低云、中云、高云三种。按形态不同又可将云分成积状云、层状云和波状云。积状云是由空气对流运动形成的，所以又叫对流云，因对流的强弱不同，就有淡积云、浓积云和积雨云的差别。层状云是由大范围的空气做缓慢上升运动而形成的，云底最高、厚度最薄的是卷云和卷层云，其次是高层云，云底最低、厚度最厚的是雨层云。波状云是由空气波动和扰动(起因于山地和空中逆温层)而形成的，波状云的厚度较薄，按出现的高度不同，可分为卷积云、高积云、层积云和层云四种。
云量：云量是指云遮蔽天空的程度。观测时，把天空划为10等份，其中云遮蔽了几份，云量就是几成。例如，云层布满天空时，云量为10。在飞机上观测云量时会有所差别，在云上飞行、向下观测云量时，是以云遮蔽地面的程度来表示的，但由于观测的位置和地面不同，而且飞机又在运动中，所以地面和空中观测的结果不一定一致。
云高：通常云高应分为云的底部高度和云的顶部高度。测定云底高的目的是确定飞的出云飞行的高度，这是驾驶操纵飞机穿云着陆的基本天气条件，又是二项重要的飞行准。云顶高则是在不能飞越某云形时，决定爬升、绕飞或返航的依据。云高可通过地面
第3章 无人机飞行原理 慧飞
量、空中观测及机载雷达等方法测定。
云对飞行的影响有以下几点：
(1)低云妨碍飞机的起飞、降落。当云底高很低、能见度很差时，飞行将被迫停止，机场关闭。
(2)云中飞行可能出现颠簸。各种升、降气流都有可能产生或强或弱的颠簸，强烈的颠簸还会威胁飞行安全。
(3)云中飞行还可能造成飞机积冰。飞机结冰通常是云中的过冷水滴在飞机表面冻结而形成冰层，严重的结冰会影响飞行安全。
(4)云中飞行还会产生错觉。云中飞行时看不见习惯用于掌握飞机姿态的“天地线”。当云中明暗不一时会误认为是飞机姿态的问题，以习惯来控制飞机，就出现错觉。
一般而言，很多云虽有影响，仍能继续飞行，但是，特别要注意浓积云和积雨云。浓积云个体高大，底部为黑色，有时有阵雨。在浓积云中能见度很差，有强烈的颠簸，还会遇到中度到强度结冰。所以，浓积云对飞行危害较大，不能进入该云中飞行。积雨云是最复杂的一种云，它常常带来雷电、大风、暴雨和冰雹等灾害。云中有强烈颠簸和积冰，航空史上已发生了多次由积雨云引起的飞行事故，有的还是重大飞行事故。所以，把积雨云视为空中禁区，千万不能入云，而且也不要离云体太近(距云体1000 m内都会有强烈的颠簸)，更不能在云下起飞、着陆。还有，龙卷云俗称漏斗云，它是由积雨云中产生强烈的旋涡往下伸展而形成的。它有时挂在半空，有时伸到地面或水面。龙卷云的风速可达100 m/s，面积不大但破坏性很强，它可以把大树连根拔起，把大物件吸到空中，因此飞行中必须避开龙卷云，以免发生危险。
7.降水
降水是云雾中的水滴或冰晶降到地面的现象，降水通常指雨、雪、冰、雹等。降水的性质取决于大气温度，当云中气温在0℃以上时，一般为毛毛细雨；当云中温度低于0℃，而云下温度高于0℃时，则降的是冰晶；当云中和云下气温都在0℃以下时，就会下雪；在遇到强烈发展的积雨云时，就可能降下冰雹。人们把雨称作液态降水，把雪和冰雹叫固态降水。
降水对飞行的影响如下：
(1)降水使能见度减小。这是因为雨水打在飞机座舱玻璃上，形成的水膜折射光线(夜间水膜会引起光晕)，使能见度变坏。降水越大，对飞行影响也就越大。
(2)过冷雨滴会造成飞机结冰。大气温度在0℃以下时，雨滴打在飞机上会产生积冰。飞行中遇到这种情况时，除正常的防冰、除冰外，也可改变飞行高度脱离积冰层飞行。
(3)低空降水产生的碎雨云，直接影响着飞机的起飞、着陆。
(4)降水影响跑道的正常使用。不管是何种降水，都是改变了滑行阶段的摩擦系数，增长了滑跑距离。跑道可分为干跑道和湿跑道两类，干跑道属于正常起降，湿跑道则要分
下面四种情况。
①湿跑道——虽经降水，并无积水时，可以正常起、降。
②积水跑道——因降水太大或道面排水不良引起跑道积水时，飞机轮胎与道面间有一层极薄的水膜，使摩擦力显著减小，滑跑距离增大，造成所谓的“滑水”现象。此时，
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极易改变滑行方向，甚至冲出跑道，喷气发动机的客机更要引起注意。
③结冰跑道——跑道结冰后改变了摩擦系数，不仅延长了滑跑距离，而且方向也不好掌握。 化
④积雪跑道——积雪和积水相似，但要分干雪、湿雪和融雪。积雪情况下不能起飞， 地也不能着陆。所以要尽快除雪，否则可到备降场着陆。所有积水、结冰和积雪都是不良天 高气。
1.安全飞行的定义
飞行安全是指航空器在运行过程中，不出现由于运行失当或外来原因而威胁航空器上人员安全或者航空器损坏的事件。事实上，由于航空器的设计、制造与维护难免有缺陷，其运行环境包括起降场地、运行空域、助航系统、气象情况等又复杂多变，机组人员操纵也难免出现失误。
2.飞行前，注意气象观察
影响无人机飞行的气象环境主要包括风速、雨雪、大雾、空气密度、大气温度等。
(1)风速。建议飞行风速在4级(5.5～7.9m/s)以下，遇到楼层或者峡谷时注意突风现象。通常起飞重量越大，抗风性越好。
(2)雨雪。市面上多数无人机设备无防水功能，故雨雪形成的水滴会影响飞行器电子电路部分，导致短路或漏电的情况；其次，机械结构部分零件为铁或钢等金属材料，进水后会腐蚀或生锈，影响机械运动正常运行。
(3)大雾。主要影响操纵人员的视线和镜头画面，难以判断实际安全距离。
(4)空气密度。随着海拔高度的增加，空气密度减小。在空气密度较低的环境中飞行时，飞行器的转速增加，电流增大，进而减少续航时间。
(5)大气温度。飞行环境温度非常重要，主要不利于电机/电池/电调等散热，大多数无人机采用风冷自然散热。环境温度与飞行器运行温度温差越小，散热越慢。
3.飞行前，注意观察飞行区域周边电磁干扰源情况
现在主流的飞行器无线电遥控设备采用2.4G频段，面家用的无线路由也均采用2.4C模段，发射功率虽然不高，但城市使用数量大，难免会干扰遥控器的无线操控，导致失控。
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提后，部分较大型无线电设备直接影响飞行。例如，雷达、广播电视信号塔、高的(电弧区)等。
分外，尽量避免在人群稠密或用市区飞行，如公园、树多、空间读小的地方。往意写面相对环境的变化，起飞和降落时，注意儿童、宠物的位置。
4.飞行前注意事项
(1)飞行前进行全面的设备检查。
(2)检查确保设备电量充足。
(3)飞行前应对飞行区地形地势进行一个初步的了解，选择一个开阔无遮挡的汤能进行飞行。请勿超过安全飞行高度(相对高度120 m)。
(4)飞机要在视线范围内飞行，时刻保持对飞机的控制。
(5)在GPS信号良好的情况下飞行。
(6)遵守当地法律法规(不要在禁飞区飞行，如机场附近、军事基地周边等)。
5. 无人机的飞行前检查
(1)对飞机的检查。部件的衔接是否牢靠(检查螺旋桨和电机是否安装正确和稳固，并确认正旋和反旋螺旋桨安装位置是否正确。检测时切勿贴近或接触旋转中的电机或螺旋桨，避免被螺旋桨割伤)。确认布线是否安全，机载设备是否工作正常(遥控器、电池以及所有部件供电量是否充足)。
(2)对遥控器的检查。检查遥控器操控模式(美国手、日本手、中国手等)、信号连接情况、电量情况、各键位的复位情况、天线位置等。
(3)对地面的检查。地面通信、操作系统(地面站)工作是否正常。
(4)对环境的检查。周围环境是否适合作业[恶劣天气下请勿飞行，如大风(风速五级及以上)、下雪、下雨、有雾天气等]，起降场地是否合理(选择开阔、周围无高大建筑物的场所作为飞行场地。大量使用钢筋的建筑物会影响指南针工作，而且会遮挡GPS信号，导致飞行器定位效果变差甚至无法定位)，以及空域有无申报。
6.无人机的开关机顺序
(1)开机顺序；先开启遥控器，后开启飞机。
(2)关机顺序：先关闭飞机，后关闭遥控器。
(3)以上顺序非常重要，一定不要搞反了，不然会失控。
7.飞行时注意事项
飞行时，保持良好心态。请保持在视线内控制，远离障碍物、人群密集区、水面等；不要在有高压线、通信基站或发射塔等区域飞行，以免遥控器受到干扰。
8.飞行时碰撞障碍物的处理方法
当飞机的机翼打到障碍物卡住时，需立刻关闭油门，关闭动力，否则因为电机卡死
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造成大电流会烧坏电池、线路板、电机等设备。
9.飞机失联后的处理方法
飞机失去信号时，等待航拍飞机返航或重新获得信号，若信号丢失5分钟后飞机还未返回，则根据手机录的视频确定航拍飞机失联位置，将开启的遥控器及手机带至失联地附近，观察是否能连接上坠毁失事的航拍飞机。若可以连接上，通过手机屏幕的定位及飞机摄像头的内容确定飞机的坠落地点。
无人机飞行原理
3.1大气层的基本性质
不论是轻于空气的飞行器还是重于空气的飞行器，都要在大气层中飞行。航天器在发射和返回地球时，也要通过大气层。大气层包围着地球并随地球旋转着，从地面以上，随着高度的增加，大气密度、压力、温度和声速也在变化着。大气这些物理性质的变化，首先直接影响飞行器的空气动力性能，大约在50-100 km的高度上，空气升力就基本上消失。其次，气象是与大气运动直接有关的十分复杂的现象，在高度32km以下与飞行有着密切的联系。再者，飞行器动力装置的工作状况也受大气的影响，特别是空气密度随着高度的增加而减小，发动机功率会相应减小并产生其他方面的变化。最后，飞行高度愈高，周围环境与地面的差异也愈大，对人体的影响也愈大。为了保证飞行器中乘员的生命安全及正常的生存条件，有必要创造一个适合人体需要的舱内环境。基于上述原因，在研究空气动力学和飞行器时，要先对空气的基本性质和大气的状况有所了解。
3.1.1 大气的结构和气象要素
在讨论大气中的气象现象及天气过程时，可将大气看作一种混合物，它由三个部分组成，即干洁空气、水汽和大气杂质。
干洁空气是构成大气的最主要部分，一般
意义上所说的空气就是指这一部分。空气是由
不同成分的气体分子组成的。这些分子不停地、 氧气21% 其他气体1%
无规则地运动着，分子之间有着很大的自由距 ·氩 二氧化碳
离。分子以不同的运动速度向不同方向运动， ·氛
·氦
并且互相碰撞，它们的动能以热能和压力的形
式表现出来。按体积计算，空气中的氮气约占 氮气78%
78%，氧气约占21%，其余为二氧化碳、氢、
氩、氖、氦等气体。
在构成空气的多种成分中，对天气影响较 图3.1 空气的成分
大的是二氧化碳和臭氧。二氧化碳对地球具有温室效应，对地球起到了保温作用。臭氧能强烈吸收太阳紫外线，臭氧层通过吸收太阳紫外辐射而增温，改变了大气温度的垂直分布，同时，也使地球生物免受了过多紫外线的照射。
地表和潮湿物体表面的水分蒸发进入大气，就形成了大气中的水汽。大气中的水汽含量平均约占整个大气体积的0~5%左右，并随着高度的增加而逐渐减少。
水汽是成云致雨的物质基础，因此大多数复杂天气都出现在中低空，高空天气往往很晴朗。水汽随大气运动而运动，并可在一定条件下发生状态变化，即气态、液态和固态之间的相互转换。
大气杂质又称为气溶胶粒子，是指悬浮于大气中的固体微粒或水汽凝结物。固体微粒包括烟粒、盐粒、尘粒等。烟粒主要来源于物质燃烧，盐粒主要是溅入空中的海水蒸发后留下的盐核，而尘粒则是被风吹起的土壤微粒和火山喷发后在空中留下的尘埃。水汽凝结物包括大气中的水滴和冰粒。在一定的天气条件下，大气杂质常聚集在一起，形成各种天气现象、如云、雾、雨、雪、风沙等，它们使大气透明度变差，并能吸收、散射和反射地面和太阳辐射，影响大气的温度。
为了描述大气状态的变化，引入了气温、气压、湿度、能见度和风、云等基本气象要素。
1.气温的概念
气温是指空气的冷暖程度。空气冷热程度的实质是空气分子平均动能大小的表现。当空气获得热量时，它的分子平均动能增加，气温也就升高；反之则减小，气温随之降低。所以，气温的高低反映了空气分子平均动能的大小。
气温通常用三种温标来量度，即摄氏温标(℃)、华氏温标(F)和绝对温标(K)。摄氏温标将标准状况下纯水的冰点定为0℃，沸点定为100℃，其间分为100等分，每一等分为1℃。华氏温标是将纯水的冰点定为32F，沸点定为212F，其间分为180等分，每一等分为1F，可见1℃与1T是不相等的。将摄氏度换算为华氏度的关系式为：F=9/5℃+32 (3-1)
℃=5/9(F-32) (3-2)
在绝对温标下，以冰、水和水汽平衡共存的三相点为此温标的373.16K。此温标多用于热力学理论研究。
气温的变化直接影响着飞机的飞行性能，例如，当气温升高时，大气密度必然会减小，空气的压缩性差，使发动机的推力减小；当气温降低时，空气密度加大，自然发动机功率也加大，平飞最大速度也增加。经过试验，气温由+30℃下降到-30℃，发动机功率可以相差45%。
气温的高低还会影响升限。当气温升高后，如果在升温高度上飞行会出现掉高现象，而在降低气温的条件下飞行时，可以增大升限。气温的高低最为主要的是影响飞机的起飞和着陆。在低气温条件下，空气密度大，飞机增速快，升力也大，起飞滑跑距离要短一些；当气温较高时，空气密度小，发动机功率减小，飞机增速慢，升力也减小，因此需要的起飞滑跑距离要增长。同样的道理，在高气温条件下着陆时，空气密度小、阻力小，飞机减速慢，需要的滑跑距离长，反之则短。
此外，气温的高低还影响飞机的燃油消耗。一般情况下，气温升高，燃油消耗也会增加；气温下降，燃油消耗率也跟随下降。
2. 气压
气压就是大气压强，是指任何表面的单位面积上，承受空气柱的重量。度量气压的单
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位为帕斯卡，简称帕，符号是Pa。另一常用的气压单位是毫米水银柱高(mmHg)，气象
学上规定，气温为0℃、纬度为45°的海平面气压，称作一个大气压，其值为760 mmHg.该值相当于10130.25 Pa。
气压的大小和高度、温度、密度有关，一般情况下随高度的升高而降低。通常在标准条件下高度每升高11 m，气压降低1 mmHg，并依此规律来测量飞行高度。因而气压也就成了重要的大气资料。
3. 湿度
湿度是指空气中水汽的含量，即潮湿的程度。湿度通常用绝对湿度、水汽压、比湿、相对湿度和露点温度来表示。
绝对湿度：单位体积中所含水汽的质量。又称水汽密度。
水汽压：潮湿空气中水汽的分压。它是气压的一部分。在温度一定的情况下，单位体积空气中能容纳的水汽量有一定的限度，如果水汽含量达到了这个限度，就是饱和空气。此时的水汽压叫饱和水汽压。
比湿：湿空气中水汽质量和潮湿空气质量之比。即在1000 g湿空气中含有多少克水汽。
上述数据就是分析天气形势的重要参数，在这些参数中，核心是水汽。水汽由地球表面蒸发而来，水汽进入大气后，在一定条件下会凝结，产生云、雾、雨、雪等天气现象，从而影响飞机的飞行。
4.能见度
能见度是指正常视力者能看清目标轮廓的最大水平距离。能见度分水平和垂直两种，而飞行员在空中报告的能见度并不是垂直观测目标的结果，应该是倾斜能见度。
对于飞行来说，最重要的是在着陆阶段能否看清跑道。因此，在航空气象上还有一种反映沿跑道方向的能见度，即跑道能见度，又称着陆能见度。它是指飞机在下滑着陆过程中，飞行员能看清跑道近端的最远距离。观测的地段通常在远距导航台和近距导航台之间。
跑道能见度与跑道的颜色、标志有关，在夜间与跑道灯光亮度、颜色也有很大关系，如红色能看得远一些，紫色就看得近。所以，机场附近的建筑物高处都用红色做重要标记，目前已用专门设备来测定跑道能见度。
能见度与飞行活动的关系极为密切，它是机场、驾驶员、飞机和航线最低天气标准的关键内容之一，也就是决定机场是开放还是关闭，是使用目视飞行还是使用仪表飞行规则的重要依据。所以，能见度是经常影响飞行活动的一个气象要素。
当前，虽然先进的仪表着陆设备能帮助驾驶员在复杂气象条件下进近着陆，但是，完全依靠设备(像仪表着陆系统和精密进近雷达等)使将要接地的飞机准确对准跑道并保持规定高度是比较困难的。特别是在接地阶段，需要用目视控制飞机，在起飞时，也要用目视跑道标志和跑道灯来定向和判断高度。总之，飞行离不开能见度这一重要的天气标准。
影响能见度的因素很多，主要是受大气透明度(如云、雾、烟、沙尘及水滴等直接
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影响大气透明状况的因素)、目标与背景的亮度对比、夜间的灯光强度等的影响。
5. 风
空气相对于地球表面运动的水平分量，即空气的水平流动称为风。风是人们最熟悉的一种大气运动形式。风的成因很复杂，有空气受到水平方向力的作用而出现的地转风，也有自由大气中的空气在曲线运动时形成的梯度风，还有因地区特点而出现的地方性风(如海陆风、山后风、峡谷风等)。风是一个矢量，既有方向(用0°～360°表示，气象上风向是指风的来向，飞行中的航行风向是指风的去向)又有速率变化(用km/h或m/s表示)。风的存在使飞机的飞行增加了一定的复杂性，它直接影响着飞机的起飞、着陆、航和油量的消耗。例如，飞机在起飞时必须是逆(顶)风条件，因为逆风可以使在地面(跑道)上滑行的飞机获得更大的相对运动速度，只需要较短的滑跑距离就能保证飞机离地升空；相反，若顺风起飞，就会增长滑跑距离。
飞机着陆时同样需要逆风进行，因为飞机着陆接地后，逆风可以增大滑行阻力而缩短滑行距离。相反，在顺风条件下着陆时，将会增加滑行距离，造成冲出跑道的可能。
机场跑道方向是固定的，而风的矢量是经常变化的，因此，实际上起飞、着陆往往是在侧风条件下进行。侧风对起飞、着陆的影响，类似于江河水流对船舶的影响，使飞机偏离跑道，而且侧风角度越大或者风速越大，偏离得越厉害。所以在侧风中，需根据具体情况做必要的修正，才能保证对准跑道，安全起降。对于不同的飞机、不同的驾驶水平、在什么样的条件下可以起降，都有明确规定。
6.云
云是空中水汽的凝结物，云和飞行活动有着非常密切的关系。云的不同形状和变化，既能反映当时大气运动的状态，又能预示未来的天气变化。所以，云的不同形状和变化能指示哪里飞行会安全、舒适，哪里是空中险区(如雷雨云)不能穿越。有经验的飞行人员把云称为“空中地形”和“空中的路标”。
云的分类：云复杂多样、千变万化，在气象学上将其分成三族十二类，各类又有若干种，本书只做简要介绍。例如，按高度不同可将云分为低云、中云、高云三种。按形态不同又可将云分成积状云、层状云和波状云。积状云是由空气对流运动形成的，所以又叫对流云，因对流的强弱不同，就有淡积云、浓积云和积雨云的差别。层状云是由大范围的空气做缓慢上升运动而形成的，云底最高、厚度最薄的是卷云和卷层云，其次是高层云，云底最低、厚度最厚的是雨层云。波状云是由空气波动和扰动(起因于山地和空中逆温层)而形成的，波状云的厚度较薄，按出现的高度不同，可分为卷积云、高积云、层积云和层云四种。
云量：云量是指云遮蔽天空的程度。观测时，把天空划为10等份，其中云遮蔽了几份，云量就是几成。例如，云层布满天空时，云量为10。在飞机上观测云量时会有所差别，在云上飞行、向下观测云量时，是以云遮蔽地面的程度来表示的，但由于观测的位置和地面不同，而且飞机又在运动中，所以地面和空中观测的结果不一定一致。
云高：通常云高应分为云的底部高度和云的顶部高度。测定云底高的目的是确定飞的出云飞行的高度，这是驾驶操纵飞机穿云着陆的基本天气条件，又是二项重要的飞行准。云顶高则是在不能飞越某云形时，决定爬升、绕飞或返航的依据。云高可通过地面
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量、空中观测及机载雷达等方法测定。
云对飞行的影响有以下几点：
(1)低云妨碍飞机的起飞、降落。当云底高很低、能见度很差时，飞行将被迫停止，机场关闭。
(2)云中飞行可能出现颠簸。各种升、降气流都有可能产生或强或弱的颠簸，强烈的颠簸还会威胁飞行安全。
(3)云中飞行还可能造成飞机积冰。飞机结冰通常是云中的过冷水滴在飞机表面冻结而形成冰层，严重的结冰会影响飞行安全。
(4)云中飞行还会产生错觉。云中飞行时看不见习惯用于掌握飞机姿态的“天地线”。当云中明暗不一时会误认为是飞机姿态的问题，以习惯来控制飞机，就出现错觉。
一般而言，很多云虽有影响，仍能继续飞行，但是，特别要注意浓积云和积雨云。浓积云个体高大，底部为黑色，有时有阵雨。在浓积云中能见度很差，有强烈的颠簸，还会遇到中度到强度结冰。所以，浓积云对飞行危害较大，不能进入该云中飞行。积雨云是最复杂的一种云，它常常带来雷电、大风、暴雨和冰雹等灾害。云中有强烈颠簸和积冰，航空史上已发生了多次由积雨云引起的飞行事故，有的还是重大飞行事故。所以，把积雨云视为空中禁区，千万不能入云，而且也不要离云体太近(距云体1000 m内都会有强烈的颠簸)，更不能在云下起飞、着陆。还有，龙卷云俗称漏斗云，它是由积雨云中产生强烈的旋涡往下伸展而形成的。它有时挂在半空，有时伸到地面或水面。龙卷云的风速可达100 m/s，面积不大但破坏性很强，它可以把大树连根拔起，把大物件吸到空中，因此飞行中必须避开龙卷云，以免发生危险。
7.降水
降水是云雾中的水滴或冰晶降到地面的现象，降水通常指雨、雪、冰、雹等。降水的性质取决于大气温度，当云中气温在0℃以上时，一般为毛毛细雨；当云中温度低于0℃，而云下温度高于0℃时，则降的是冰晶；当云中和云下气温都在0℃以下时，就会下雪；在遇到强烈发展的积雨云时，就可能降下冰雹。人们把雨称作液态降水，把雪和冰雹叫固态降水。
降水对飞行的影响如下：
(1)降水使能见度减小。这是因为雨水打在飞机座舱玻璃上，形成的水膜折射光线(夜间水膜会引起光晕)，使能见度变坏。降水越大，对飞行影响也就越大。
(2)过冷雨滴会造成飞机结冰。大气温度在0℃以下时，雨滴打在飞机上会产生积冰。飞行中遇到这种情况时，除正常的防冰、除冰外，也可改变飞行高度脱离积冰层飞行。
(3)低空降水产生的碎雨云，直接影响着飞机的起飞、着陆。
(4)降水影响跑道的正常使用。不管是何种降水，都是改变了滑行阶段的摩擦系数，增长了滑跑距离。跑道可分为干跑道和湿跑道两类，干跑道属于正常起降，湿跑道则要分
下面四种情况。
①湿跑道——虽经降水，并无积水时，可以正常起、降。
②积水跑道——因降水太大或道面排水不良引起跑道积水时，飞机轮胎与道面间有一层极薄的水膜，使摩擦力显著减小，滑跑距离增大，造成所谓的“滑水”现象。此时，
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极易改变滑行方向，甚至冲出跑道，喷气发动机的客机更要引起注意。
③结冰跑道——跑道结冰后改变了摩擦系数，不仅延长了滑跑距离，而且方向也不好掌握。 化
④积雪跑道——积雪和积水相似，但要分干雪、湿雪和融雪。积雪情况下不能起飞， 地也不能着陆。所以要尽快除雪，否则可到备降场着陆。所有积水、结冰和积雪都是不良天 高气。
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