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多旋翼飞行器不完全安装指南 | SB

 盛盛ln09xq3wlt 2016-01-12


因多轴飞行器构造简单,不存在直升机复杂的机械、螺距、电子联调过程,普通飞行亦不需要耗时费力培养舵面反射,且垂直起降对场地几乎无要求,对飞手基础知识要求的广泛性更是大大降低,促进了近年在航模爱好者和拍摄领域的流行。
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流行同时,因为飞行门槛降低,很多不具备足够经验的新手在安装多轴飞行器过程中缺乏相关知识,摔机事故频发。某些调试盲点甚至是已入模多年的模友也难以避免。
本文以作者自身经验,在组装六轴飞行器过程中,边装边写。针对目前绝大部分多轴装机用户存在的安装和测试盲区,做诠释和补充。
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多轴飞行器摔机、丢机的原因,绝大部分与飞控并无任何关系,本文只有不到两节内容与飞控有关。(注:各类开源、山寨飞控均不在此列)
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特别提醒,航模非玩具,操作需谨慎!在所有调试环节结束后,正式试飞前再安装螺旋桨!
绝不手抓飞机!

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选择机架
镂空过多、中心板薄、电机臂碳管过小的机架会带来无法消除的震动,使航拍画面产生水波纹而无法忍受,且给飞控带来负作用较大的信号噪声,影响姿态数据采集和动力输出。如飞行器起飞重量大于4KG,建议电机臂碳管不小于16mm或以上,机架碳板厚度达到1.5mm或以上。
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市面上不少碳纤机架边缘过于锋利,不加以处理,长时间与线材摩擦,会造成绝缘皮破损,甚至短路。动力线、信号线等需要穿越碳纤机架边缘、开槽、开孔处时,建议用胶布先覆盖线材需要穿越区域或套上蛇皮管一类,保护线材绝缘皮不会磨损。
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如有耐心再次打磨机架边缘并用502封边则更佳。

 

选择遥控器与接收机
至少为多轴飞行器配备PCM或2.4G遥控器系统,根据经济能力,尽量选择全球市场占有率高的品牌,如FUTABA、JR、Spektrum。
品质不佳的遥控器PPM接收机用于多轴将是一场噩梦,不管你调整如何精细,PPM不抗干扰抖舵特性会让所有努力付之一炬。没有失控保护或没有稳定失控保护触发(部分二次变频PPM接收机支持失控保护,但触发不稳定),都会导致丢机和摔机。
高品质遥控器和接收机的信号输出都有很高稳定性,接收机丢失信号时亦能即时触发失控保护,在遥控器发射信号达到要求时,也可更快恢复受控。
而质量不佳的接收则存在触发延时,恢复受控缓慢的问题。在特定场景下,可能引发意想不到的事故。
PCM,PPM见名词解释(1)
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PCM接收机与定频433接收机,因为并不像2.4G系统每个接收机分配独立ID,而是用接收机晶体频率或拨码开关决定,所以从理论上存在撞频可能,尤其在模友众多的飞行场地尤其如此,空旷的野外场合则基本没有撞频的可能。
飞行前务必在未安装螺旋桨时,测试关控后飞控是否进入正确状态,接收机失控保护是否正确运转。
商用数传电台抗干扰、支持跳频、带数据效验和冗余,在数据回传、失控保护方面也非常稳定,配合飞控支持的地面站能定航点定航路完成预定任务,同样是好选择。但APC250之类稳定性欠佳的低端定频数传则不建议采用。
市面上流行的飞控如NAZA、Wookong-M、SuperX、X4、X6在遥控器校准界面皆可观察接收机的舵量输出,如未打舵情况下任何通道跳动,很不幸你的接收机质量欠佳或控的电位器已经磨损,导致了抖舵。接收机输出抖舵严重会导致直接摔机,模式切换不受控等一系列问题。未排除故障前,不建议做任何校准和飞行。
(笔者2014-10月份因培训原因采购了一批天9、8X,都存在较轻微的抖舵问题,飞行无碍,用于云台控制可能出现震颤)
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---------------------------------------航拍机请留意--------------------------------------------

市面上不少云台控制都需要独立的舵机通道控制,视频切换器同样需要,建议采购至少7通或以上拥有PWM输出的接收机。
FUTABA 6203SB,6303SB之类接收机用于飞行虽无问题,但仅有3路无法用于云台的舵机通道输出,因此不建议采用。
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接收机天线摆放
多轴飞行器上天线摆放的重要性,仅次于选择质量优良的接收机。就市面流行的接收机而言,存在FM、2.4G、433M、900M几种,统一遵循的原则是,尽可能远离信号发射和接收装置,尤其是远离图传、碳纤材料、和金属,使用泡沫材料把天线与碳纤材料隔开3~5厘米。
FM天线摆放需不缠绕,不重叠,尽可能舒展天线长度。能在确保不会缠绕到螺旋桨的情况下,耷拉在机体下方一段长度最好。
433M、900M接收天线须垂直或竖立,且尽量避免碳纤、导体遮挡,2.4G接收两根天线互为90度摆放即可。
FUTABA的接收机说明书中,有明确写到接收机应远离碳纤、导体,可能的话将接收机与碳纤材料隔开15厘米以上距离。当然这在多轴上是很难做到的,但~ 尽你所能,为接收机创造良好的收讯条件。
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电机与电调匹配
靠谱的厂家,会为电机做动平衡校正,因此电机内在某个角落,会出现蓝色或白色硬块,用于平衡电机在转动下的震动。同时现在市面上销售的多轴电机,基本都提供电机搭配各种桨在不同油门下的测试曲线图或表格(挺奇怪,双天盘式电机都无此类测试)。
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按最大推荐螺旋桨配置,并100%油门时消耗电流的大约一倍配置电调,只要飞行器不超载,是安全的。
如朗宇X4112S配DJI 15X5碳纤桨在6S电池下最大电流能到17A,配置30A电调就能满足需要。如挂载大负载,还可适当提高电调电流配置。
因为电调进角与驱动模式的关系,多轴飞行器选用电调尽量选用一个厂家的同规格产品。
需要注意!电机连接电调尽量不使用香蕉头,焊接能消除接触不良的隐患。
电调延长电源线只需采购与电调相同号数的硅胶线即可,多之无用。并联到插头时需要采用更高电流规格的硅胶线,多轴常用硅胶线在14~12号之间。
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--------------------------------------------------超级坑爹----------------------------------------
多轴飞行器电机与电调的兼容适配和测试是一大难题,且因电调输出驱动交流相位与电机设计不匹配,会导致严重后果。

更让人无奈的是,在常规飞行和负载情况下,很多电机与电调的不兼容表现不明显。甚至一些飞行器在多次全负载温和航线下也顺利飞行,但在做大机动时才显露问题,表现为瞬间一个或多个电机驱动缺相,直接跌落(排除电源接触不良,香蕉头接触问题等)。
在我好友的四轴上就遇到了:DJI 30A电调与双天盘式电机存在严重兼容性问题,启动后电机会发出明显的转动异响和啸叫,1分钟内电机滚烫,且其中一个电机线圈开始冒烟。
要完全杜绝和排除此问题也较困难,因航模民用领域多轴,几乎100%是开环结构,无法检测到每个电机是否转速正常。(工业用多轴不少电机是内置转速计并输出给飞控)单独给每个电机安装转速计和电流计来测试实现成本又太高。
最基础测试电机与电调兼容性问题,我的建议方案是:
在地面拆除螺旋桨,姿态或增稳模式启动,启动后油门推至50%,大角度晃动机身、快速大范围变化油门量,使飞控输出动力。仔细聆听电机转动声音,并测量电机温度。测试需要逐渐增加时间,如电机温度正常,一开始测试10秒~1分钟递增。以上测试并不能完全杜绝因电机与电调兼容性的摔机,只能在一定程度上排除可能性。

 

电机与螺旋桨匹配
根据飞行器全重和电机厂家配以各类螺旋桨的测试曲线图或表格,选择挂载全套设备后依旧有动力冗余的配置。
-----------------------------四轴或不考虑缺轴下返航的动力冗余可忽略此段--------------------
选择挂载设备全重后,依旧有40%或以上动力冗余的螺旋桨与电机配置。动力富裕对于多轴飞行器来说,如一轴出现问题,还能保留动力完成降落或返航。
如挂载设备后重量已经接近螺旋桨与电机配置的极限,如其中一轴出现问题,飞控尝试其他几轴输出更大油门来尝试稳定姿态,会直接让其他几轴的电机电调迅速达到保护临界,电调烧毁、电机过热随时会导致摔机,无法为一轴电机故障冗余。
以作者的六轴动力配置:朗宇 X4112S 400KV + APC 1504 + 6S,厂家测试表显示为全油门单轴2.1KG拉力,我只能取85%油门时能够输出的1.7KG拉力作为计算依据,1.7KG X 6=10.2KG为最大全负载。
为保缺轴能顺利回航,带全部设备的机体全重最多就只能在5~6KG左右。
---------------------------------六轴及以上飞行器发生烧毁电调时的处理-----------------------
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如在装机时并未考虑全载重缺轴动力冗余问题,建议在发现飞行器自旋并不可控时,尽快降落!除非降落点在水面或其他无法降落区域,才打舵微调。否则应就地降落。
已考虑全载重动力冗余的多轴飞行器,如发生一电调烧毁开始自旋:
支持返航点锁定的飞控,直接拨开关启动返航点锁定,拉起仰俯即可完成返航。
不支持航点锁定或未打开此功能的飞控,可以先打舵仰俯前后、横滚左右测试哪边可以停止自旋,再旋转改变朝向,用那个角度返航。因缺轴飞行会给其他电调带来较大负担,需控制好速度和高度。

六轴空中烧毁电调,手控完成返航

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另需注意,尽量不使用固定翼上常见,通过子弹头旋紧挤压电机轴固定的桨夹,子弹头桨夹打滑的概率远高于螺丝固定的电机座,桨座如再有滚花则固定效果更佳,同时给螺丝打螺丝胶2~3扣也是必不可少的步骤。
但成本更高直接采用带螺丝孔的多轴专用碳纤桨,则可彻底杜绝螺旋桨打滑。
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顺带说一下用于航拍的多轴飞行器,尤其要注意选择质量优良,动静平衡过关的产品。动静平衡不过关的产品,会让航拍画面毫无意义。
APC系列螺旋桨在性价比、动静平衡上的优势,大量在航拍机中采用。
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而大负载的场合,进口木桨和碳纤桨几乎是必选。
塑料自紧桨则在400mm轴距以内的小机器上经常采用,因注塑质量差异巨大,很多桨天然就存在对称性、偏孔、双桨问题,震动大、耗电,需谨慎选择。
下面用直升机双桨图来示意,质量差的自紧桨也同样存在的双桨现象(原厂桨同样根据批次随机存在):
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-------------------------------------!!!大坑来了!!!----------------------------------------
多旋翼螺旋桨的重量往往不被重视,轻、重不仅仅是飞行时间差异,对飞行器感度,抗风效果也有较大影响。
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由于物理惯性,电调直驱变速本来就存在滞后,桨重惯性越强,在固定翼上尺寸大的重桨会带来严重反扭,在多轴上表现为变速响应不及时,重桨只能选用更低感度,抗风、稳定性双降。
轻巧的碳纤桨则可在高效提供升力同时,及时完成电调加减速响应,高感度飞行抗风更加、姿态更稳定。但飞控厂家只想到感度越高越稳定,缺忽略了说明书中并无提到螺旋桨重量与感度响应的关系。以至于模友由较轻碳纤桨更换为较重尼龙或木桨时,依旧使用以前的高感度飞行。起飞后由于桨惯性大大增加,动力系统无法及时响应飞控输出,飞控又对电调持续输出修正信号=严重自激=秒炸!
综上所述,如果更换螺旋桨,尤其是更换更大尺寸的,建议先恢复飞控默认感度或调低感度试飞,无自激情况再逐步增加感度,直至姿态稳定。也就是说非同规格桨替换,绝大部分情况都需要调整飞控感度。
在负重能力接近情况下,选择小一寸的螺旋桨,高转速、惯性输出往往会带来更好的稳定度。

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