飞行器的原理非常简单,只要产生足够的升力减去自重就可以起飞了,但是我们都知道螺旋桨旋转时会产生反扭力,因此一般会使用两个以上的螺旋桨反方向旋转(直升机),这样就可以消除反扭力造成的影响。而四轴(或以上)的飞行器为了实现更多姿态会使用相邻两个方向相反,相对两个方向相同,如果要水平移动只需要让相对的两个螺旋桨加速,另外两个减速,是反扭力失衡,但总升力保持不变,这样飞行器就可以慢慢旋转了。

机架

我们上面提到,为了实现更多姿态控制我们通常会制作四轴以上的飞行器,以四轴为例一般会使用X形或者十字形,两种从外观上没什么区别,只是在飞行时前进方向(即:头)不太一样。理论上只要宽高相等,四个螺旋桨大打架就可以,你甚至可以自制机架,购买成品的话,比较成熟的方案是DJI大疆的F450,轴距是450mm,材料是工程塑料,为了简化布线F450机架自带了两块PCB主板,为了容易分辨飞行器升空以后的前后方向,机臂使用两种不同的颜色,因为白色与天空颜色对比不明显,我们一般建议选择红色和黑色。

每个机臂需要6颗M2.56的螺丝与主板链接,4颗M38螺丝用来固定电机,需要注意的是电机螺丝不要太长,否则可能会顶到电机定子的线圈,发生短路,损坏电机。

电机

如果玩过遥控飞机或者遥控汽车的人对电机应该不会陌生,电机一般分为有刷电机和无刷电机两种,有刷电机转子上带有线圈,通过电刷不断切换相位来产生磁场使转子旋转。而无刷电机则将线圈放到定子上,通过电调产生磁场使转子旋转。

为了产生更高的速度和力量我们通常会选择使用无刷电机,无刷电机相对有刷电机寿命更长,性能更稳定。

无刷电机型号目前没有一个统一的标准,比较通用的一种是内径标示法,即标示电机外转子内径,从一定程度上可以反映出电机的线圈直径和匝数。

一般我们会选择 2212或者2216电机等,其中前两位表示转子的直径,后两位表示转子的高度,简单来讲,前来两位越大,电机越肥,后面两位越大,电机越高。又高又大的电机功率就越大,耗电也越高。

一般电机会表示KV值,KV值是电机输入电压每提高1V电机空载转速提高的量。比如1400KV就表示在电机空载的情况下,加1V电压,转速为每分钟1400转,2V电压每分钟转速2800转,以此类推。同电机型号低KV值比高KV值的电机提供的扭力大,类似于汽车的1档虽然慢,但是爬坡更容易。但由于低KV值电机为了克服反扭力需要配大浆才能起飞,也就需要大机架,所以我们通常会选择800KV以上1400KV以下的电机。

国产电机品牌比较便宜,新西达,朗宇等是性价比比较高的电机品牌,比较适合新手。

电调

电调全称是电子调速器,针对电机结构不同分为有刷电子调速器和无刷电子调速器,它根据控制信号调节电机的转速。简单来讲就是将电池的直流电转换为三相交流电,并按照输入的指令调整供给电机的电压。实现电机转速可控。

主控

QQ飞控, APM

飞行控制板简称飞控,如果没有飞控板,四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致型等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左右、上下的胡乱翻滚,根本无法飞行,飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪,对四轴飞行状态进行快速调整,如发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢,升力变小,达到平衡的状态。

    购买飞控的时候老板会问你买X模式还是+模式,简单来说X模式要难飞一点,但动作更灵活。+模式要好飞一点,动作灵活差一点,如果飞控板安装错误,会剧烈的晃动,根本无法飞。常见的有KK、FF、玉兔、MMC等品牌,我购买的是MWC10 四轴飞控.

螺旋浆

    同电机类似,桨也有如1045,7040等4位数字,前面2位代表桨的直径,也就是从桨的一头到另一头的长度,单位是英寸。后面两位数是指几何螺距,螺距原指螺纹上相邻两牙对应点之间的轴向距离,可以理解为螺丝转动一圈,前进的距离。而螺旋桨的螺距,是螺旋桨在固体介质内无摩擦旋转一周所前进的距离。简单来说可以理解为螺旋桨桨叶的“倾斜度”,螺距标称越大,倾斜度越大。桨长度和螺距越大,所需要的电机或发动机级别就越大,桨的长度越大,某种程度上能够保证飞机俯仰稳定性越高,螺距越大,飞行速度越快。

   四轴飞行为了抵消螺旋桨的自旋,相隔的桨旋转方向是不一样的,所以需要正反桨。正反桨的风都向下吹。顺时针旋转的叫正浆、逆时针旋转的是反浆。安装的时候,一定记得无论正反桨,有字的一面是向上的。

遥控器,接收器

  遥控器从几百到数千不等,常见品牌有国产天地飞,日本futaba等,根据所需通道和预算购买即可。通道就是遥控器控制的动作路数,比如遥控器只能控制四轴上下飞,那么就是1个通道。但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有:上下、左右、前后、旋转,所以最低得4通道遥控器。

电池,充电器

由于同样的电池容量锂电最轻,起飞效率最高,所以电池一般使用锂聚合物电池,锂聚合物电池单片电压为3.7V,两片或三片串联得到的电压即为上面说到的7.4V或者11.1V。mah表示电池容量,如1000mah电池,即如果以1000ma放电,可持续放电1小时。如果以500mh放电,可以持续放电2小时。

   在实际选购过程中电池后面有2S、3S、5C等字样,S代表锂电池的节数,锂电池1节标准电压为3.7v,那么3S电池,就是代表有3个3.7v电池在里面,电压为11.1v。C代表电池放电能力,这是普通锂电池和动力锂电池最重要区别,动力锂电池需要很大电流放电,这个放电能力就是C来表示。如1000mah电池标准为5c,那么用5x1000mah,得出电池可以以5000mh的电流强度放电。这很重要,如果用低C的电池,大电流放电,电池会迅速损坏,甚至自燃。与上面的C一样,多少C快充即快速充电的能力,如1000mah电池,2C快充,就代表可以用2000ma的电流来充电。千万不要图快冒然用大电流,超过规定参数充电,电池很容易损坏。

    有了电池,充电器自然必不可少,一般选用平衡充。如3s电池,内部是3个锂电池,因为制造工艺原因,没办法保证每个电池完全一致,充电放电特性都有差异,电池串联的情况下,就容易造成某些放电过度或充电过度,充电不饱满等,所以解决办法是分别对内部单节电池充电,而平衡充则很好的解决了这个问题。

    至于怎么配电池这与选择的电机、螺旋桨,想要的飞行时间相关。容量越大,c越高,s越多,电池越重;基本原理是用大桨,因为整体搭配下来功率高,自身升力大,为了保证可玩时间,可选高容量,高c,3s以上电池。常用的四轴电池为20C、3S电池。