条分缕析话穿越(上)

2016-07-25 08:59杨旸
航空模型 2016年5期
关键词:飞控机架控系统

杨旸

穿越飞行是近几年流行起来的一种多旋翼飞行器的新玩法,指的是操纵多旋翼飞行器在各种复杂地形和障碍物间进行穿越。用于穿越飞行的飞行器被称为“穿越机”,它结合了FPV(第一视角)和多旋翼飞行器的特点,不仅能以第一视角操纵,而且飞行速度快、机动性好。穿越机的出现打破了以往人们对多旋翼飞行“求稳求静”的固有观念,增添了操纵飞行的乐趣。下面结合笔者的组装实例,介绍一下250级穿越机的选配和组装。

穿越机主要由两部分组成:一是机体部分,包括飞控系统、遥控系统、动力系统、机架等;二是视频传输部分,包括摄像系统、图传系统、屏显系统等。

1.飞控系统

穿越机对飞控系统的要求不高,具备最基本的功能即可。目前市面上的飞控系统有开源和非开源之分。开源飞控的优势是设置灵活、扩展性强,但设置起来较为复杂,可供参考的中文资料少,上手难度较大。非开源的品牌飞控质量可靠、上手简单,缺点是调整余地很小,无法满足穿越机操纵灵活性的要求。

现在穿越机上最常用到的开源飞控是OpenPilot CC3D,比较常用的是naze、apm、mwc、naza等。经再三比较,笔者为自制的250级穿越机选用了Mini CC3D飞控,其功能与常规大小的CC3D完全相同,不仅有多达几十项的参数可供自由调整,还可扩展OSD、GPS等组件,而且体积缩小了一半多,非常适合装在穿越机较为狭小的机架内。

2.遥控系统

穿越机对遥控系统的功能要求不高,因为几乎所有的设置都在飞控中完成,所以一台四通道的遥控器就能满足其基本的飞行需求。当然,遥控器的通道数越多,所能实现的功能也多,如空中切换飞行模式、直接控制摄像云台等。

飞控可通过4种方式与遥控器相连:

(1)传统的PWM多线连接方式;

(2)PPM单线连接(所有通道的数据通过同一条连接线传输);

(3)Futaba的S.BUS单线连接;

(4)使用Spektrum的卫星接收机直接连接。

笔者在组装时,曾尝试过PPM单线连接和S.BUS单线连接两种方式。相比传统的PWM多线连接方式,布线更加简洁。

3.动力系统

穿越机均采用电机作为动力,250级的一般适用标号为1806-2206的电机。其中1806电机的功率较小、动力比较柔和,也很省电,适合刚入门的新手选配;2206电机的功率相对较大、动力强劲,能够满足有经验的爱好者对“暴力”飞行的追求,缺点是自重大、耗电快。

笔者为250级穿越机选配的是KV值2 300的2204多旋翼专用电机。这款电机采用了桨夹与外转子一体化设计,既保证了二者的同心度,又方便了螺旋桨的安装;桨夹上有正反两种螺纹,不仅能配合电机的两种旋转方向,且可实现桨夹螺母自紧。此外,这款电机使用了较粗的铜线绕制线圈,能耐受较大电流,配合大直径、大螺距的螺旋桨,使穿越机飞行更加“暴力”。

穿越机电调的选配有其特殊性。常规电调(PWM频率50Hz)已很少被穿越机使用了,取而代之的是多旋翼专用电调。这类电调的PWM频率高,对多旋翼专用电机的转速控制效果非常好。常用的有BLheli、Simonk等开源电调,以及一些PWM频率在500Hz以上的非开源高速电调。

在选定了2204多旋翼专用电机后,笔者又为穿越机选配了工作电流10A的电调。螺旋桨的规格是6045,安装孔直径5mm,与电机桨夹直径一致,方便装配。电池则是容量1 500mAh的3S锂电池,兼顾了续航时间与起飞重量。这块电池同时还为电压12V的摄像头和图传发射机供电。

4.机架

为了能够穿过狭小空间,穿越机的机架尺寸通常较小,轴距为200-300mm。一般来说,轴距越小、穿越机的可操纵性越好,“穿越”能力越强;轴距越大、穿越机的稳定性越好,可选配大直径螺旋桨,飞行速度更快、飞行更“暴力”。

穿越机机架的常见结构布局有“Y”形三旋翼、“X”形四旋翼、“H”形四旋翼、“米”字形六旋翼等,所用材料一般为工程塑料、玻璃纤维、碳纤维等。

由于在飞行中免不了磕碰,因此在选择穿越机机架时应特别注意几点:

(1)布局合理,考虑好各个模块对应的安装位置;

(2)空间大,能将全部设备容纳于机架内;

(3)结构坚固,抗“炸机”能力强。

笔者为250级穿越机选用了一款轴距280mm的四旋翼机架。这款机架的结构布局介于“X”形和“H”形之间,受力结构优于“H”形布局,又不会出现“X”形布局多旋翼的螺旋桨容易被摄像头拍到的问题。

机架共有3层,全为框架结构,内部空间较大,便于容纳安放各类设备。由于框架采用1.5mm厚的碳纤板、机臂采用3mm厚的碳纤板制作,因此整副机架强度高、重量轻(空机重量仅125g)。在机架的最前方设有摄像头专用安装位,既能为摄像头提供良好的视野,又可避免其在碰撞时受损。(未完待续)

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