自制四軸遙控飛行器

如果你想享受飛行的樂(lè)趣，不想被裝機(jī)，修機(jī)折磨，并且又有一定的經(jīng)濟(jì)條件的話，那么大疆精靈是你不二的選擇。如果你想體驗(yàn)飛行和動(dòng)手的雙重樂(lè)趣，或者RMB是個(gè)問(wèn)題，那么自己動(dòng)手制作四軸飛行器吧！

一、 基礎(chǔ)篇

1、理論基礎(chǔ)

首先，你得明白你要做的東西—四軸飛行器的工作原理。四軸飛行器大致由以下幾個(gè)部分構(gòu)成:

①機(jī)架：飛機(jī)的骨架，載有各種設(shè)備

②飛控：飛機(jī)的大腦，載有加速度計(jì)、陀螺儀、氣壓計(jì)、羅盤等傳感器。由它來(lái)控制四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制飛機(jī)的姿態(tài)?；蚴羌由螱PS完成定高定點(diǎn)返航等功能。其本質(zhì)是單片機(jī)。常見的飛控有xaircraft的superX、DJI的NAZAWKMA2、零度的X4雙子星、APM、MWC、QQ飛控、CC3D等

③電調(diào)：全稱電子調(diào)速器，它的輸入是直流，通常由2-6節(jié)鋰電池來(lái)供電。輸出是三相交流，可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。另外航模無(wú)刷電子調(diào)速器還有三根信號(hào)輸出線，用于接接收機(jī)。信號(hào)線可以引出穩(wěn)定的5V電壓，一般可以帶2-4個(gè)舵機(jī)供電。航空模型就是通過(guò)遙控對(duì)航模無(wú)刷電子調(diào)速器的控制以達(dá)到調(diào)整飛機(jī)的各種飛行姿勢(shì)和動(dòng)作。

④無(wú)刷電機(jī)：通過(guò)三相交流電產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。有寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)。無(wú)刷電機(jī)KV值定義為轉(zhuǎn)速/V，意思為輸入電壓增加1伏特，無(wú)刷電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。但對(duì)于無(wú)刷電機(jī)來(lái)說(shuō)不只是說(shuō)明電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓成嚴(yán)格的線性比例關(guān)系，詳見百度百科

⑤遙控、接收：顧名思義

Q：什么是美國(guó)手、日本手？

A：遙控器上油門的位置在右邊是日本手、在左邊是美國(guó)手。個(gè)人推薦美國(guó)手，左手控制油門和轉(zhuǎn)向，右手控制副翼和俯仰，比較符合認(rèn)知規(guī)律

Q：幾通道是什么？

A：通道就是可以遙控器控制的動(dòng)作路數(shù)，比如四軸需要控制油門、轉(zhuǎn)向、俯仰、橫滾四個(gè)動(dòng)作，那么你最少需要一個(gè)四通道的遙控器

⑥電池：鋰電，不同于常見的鋰電池，最大的特點(diǎn)是放電倍率大

Q：電池上的幾S是什么意思？

A：幾S即為幾片串聯(lián)，比如3S2200mAh就是3片2200mAh的電池串聯(lián)，額定電壓11.1V，因?yàn)轱w行器的功率大，所以我們要提高電壓來(lái)減小電流的熱損耗（Q=I2Rt）。又因?yàn)槲覀儼唁囯姵卮?lián)使用，所以我們需要平衡充電器，簡(jiǎn)稱平衡充。就是為了將每一片電池的電壓充到一個(gè)水平以防過(guò)充過(guò)放，鋰電池是很嬌氣的，所以我們平常用的電池都有保護(hù)板來(lái)防止過(guò)充過(guò)放，但是一般的保護(hù)板承受不了這么大的電流，所以在日常使用中必須用平衡充。

Q：電池上的幾C是什么意思？

A：放電倍率。是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所需要的電流值，它在數(shù)據(jù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)，通常以字母C表示。比如3S2200mAh20C，那么它的最大放電電流就是2.2*20=44A

⑦充電器：即為平衡充?？梢詫⒚恳黄囯姵爻涞较嗤碾妷?。有些還有放電、測(cè)內(nèi)阻、繪制放電曲線等功能

那么，四軸飛行器又是怎么運(yùn)動(dòng)的呢？（配圖以“十”模式為例，轉(zhuǎn)自百度百科）

圖（a）中，因有兩對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)向相反，可以平衡其對(duì)機(jī)身的反扭矩，當(dāng)同時(shí)增加四個(gè)電機(jī)的輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當(dāng)總拉力足以克服整機(jī)的重量時(shí)，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時(shí)減小四個(gè)電機(jī)的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實(shí)現(xiàn)了沿z軸的垂直運(yùn)動(dòng)。在旋翼產(chǎn)生的升力等于飛行器的自重時(shí)，飛行器便保持懸停狀態(tài)。保證四個(gè)旋翼轉(zhuǎn)速同步增加或減小是垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。

圖（b）中，電機(jī)1的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)2、電機(jī)4的轉(zhuǎn)速保持不變。為了不因?yàn)樾磙D(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼3轉(zhuǎn)速改變量的大小應(yīng)相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，產(chǎn)生的不平衡力矩使機(jī)身繞y軸旋轉(zhuǎn)（方向如圖所示），同理，當(dāng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，機(jī)身便繞y軸向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)飛行器的俯仰運(yùn)動(dòng)。橫滾同理。

四旋翼飛行器偏航運(yùn)動(dòng)可以借助旋翼產(chǎn)生的反扭矩來(lái)實(shí)現(xiàn)。旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中由于空氣阻力作用會(huì)形成與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個(gè)旋翼中的兩個(gè)正轉(zhuǎn)，兩個(gè)反轉(zhuǎn)，且對(duì)角線上的來(lái)年各個(gè)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，四個(gè)旋翼產(chǎn)生的反扭矩相互平衡，四旋翼飛行器不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不完全相同時(shí)，不平衡的反扭矩會(huì)引起四旋翼飛行器轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖（d）中，當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，旋翼1和旋翼3對(duì)機(jī)身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4對(duì)機(jī)身的反扭矩，機(jī)身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)飛行器的偏航運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向與電機(jī)1、電機(jī)3的轉(zhuǎn)向相反。

要想實(shí)現(xiàn)飛行器在水平面內(nèi)前后、左右的運(yùn)動(dòng)，必須在水平面內(nèi)對(duì)飛行器施加一定的力。在圖（e）中，增加電機(jī)3轉(zhuǎn)速，使拉力增大，相應(yīng)減小電機(jī)1轉(zhuǎn)速，使拉力減小，同時(shí)保持其它兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，反扭矩仍然要保持平衡。按圖（b）的理論，飛行器首先發(fā)生一定程度的傾斜，從而使旋翼拉力產(chǎn)生水平分量，因此可以實(shí)現(xiàn)飛行器的前飛運(yùn)動(dòng)。向后飛行與向前飛行正好相反。當(dāng)然在圖（b）圖（c）中，飛行器在產(chǎn)生俯仰、翻滾運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生沿x、y軸的水平運(yùn)動(dòng)。

2、工具基礎(chǔ)

為了減少不必要的花費(fèi)，推薦大家一次性購(gòu)買以下工具及耗材：

電烙鐵、剝線鉗、剪線鉛（普通鉗子hold不住那么粗的硅膠線）、內(nèi)六角一套、螺絲刀一套（國(guó)產(chǎn)的南旗，極具性價(jià)比?。?、小臺(tái)鉗、零件盒（我知道TB有一家挺便宜需要的可以PM我）、水平泡、熱縮管（4mm和5mm的用的比較多，別的看情況） 、BB響（小東西容易丟買幾個(gè)吧…）

二、 設(shè)備購(gòu)買

大部分模友本地都沒有模型店，所以TB是主戰(zhàn)場(chǎng)，一定不要貪便宜去不知名的小店買，買到假貨得不償失（電機(jī)電調(diào)居多），畢竟天上飛的東西，安全最重要。

1.飛控：QQ飛控，有自穩(wěn)，調(diào)試簡(jiǎn)單，便宜?；蛘逳AZAlite也可。NAZA用戶注意了，在調(diào)參軟件里把低壓保護(hù)關(guān)掉，否則你會(huì)發(fā)現(xiàn)飛行時(shí)間大幅縮水，直接用BB響設(shè)置3.6V報(bào)警。如果新手不能熟練降落那就設(shè)置3.7V報(bào)警吧，報(bào)警后還能撐2分鐘左右

2.電機(jī)：2212 KV980 推薦朗宇A(yù)2212（用的人多，便宜，售后也不錯(cuò)） 銀燕2212（新出的，貌似也不錯(cuò)）。出來(lái)飛，總是要炸的，不用買太好的，先用便宜的設(shè)備練技術(shù)。不過(guò)XXD真心不推薦

3.電調(diào)：如果沒有升級(jí)大電機(jī)的打算，好盈天行者20A足夠。還可以刷blheli固件，完爆鉑金。如果想一步到位可以入鉑金30A或者樂(lè)天（X-roter）吧。不過(guò)還沒上市……不推薦四合一，壞一個(gè)全不能用了

4.槳：8元一對(duì)的仿APC1047，自己做平衡?；蛘?045也行。第一次直接買至少十對(duì)，相信我，新手最容易壞槳。否則郵費(fèi)比東西還貴就不劃算了

5.機(jī)架：可以用仿F450，便宜，炸了不心疼。新手不要配腳架，起降的時(shí)候容易翻?；蛘咦约鹤觯扑]鋁方管材料的，便宜耐炸還輕?？梢詤⒄瘴业募茏?/p>

6.遙控：推薦一步到位，沒錢用華科爾D10或者天地飛9。有錢用futuba。不想一步到位的話天地飛吧，不要買天地飛 ，太坑了，出二手根本沒人要掉價(jià)特別快，天七掉價(jià)還慢點(diǎn)

7.充電器：推薦一步到位，不要買B6，根本就是個(gè)坑。最差也要UNA6吧

8.電池：本套設(shè)備用3S2200 25C 花牌不錯(cuò)，質(zhì)量售后都過(guò)得去，就是小貴。達(dá)普好像也行。不推薦雜牌。有動(dòng)手能力的自己買電芯自己組（電池買3塊左右吧）

三、 設(shè)備組裝

1. 機(jī)架的安裝，詳見說(shuō)明書

2. 電機(jī)與電調(diào)的連接：可以用香蕉頭，不過(guò)不推薦，引起新手炸機(jī)最高的兩個(gè)原因就是香蕉頭松脫和射槳。香蕉頭多次插拔后會(huì)氧化，變松。所以推薦調(diào)整好電機(jī)轉(zhuǎn)向后（將三根線中的任意兩跟對(duì)調(diào)以后即可反轉(zhuǎn)）直接焊死。電機(jī)具體轉(zhuǎn)向請(qǐng)參照飛控的說(shuō)明。

3. 電調(diào)與插頭的鏈接：注意不要出現(xiàn)環(huán)形的線，以免產(chǎn)生電磁場(chǎng)影響電子設(shè)備。無(wú)把握可以用分電板，不過(guò)不推薦。

4. 電調(diào)與飛控、飛控與接收的連接：參照電調(diào)，飛控、遙控器的說(shuō)明書。

5. 裝槳：調(diào)試時(shí)一定不要裝槳！調(diào)試完畢可以起飛時(shí)再裝槳。不要用子 dan頭這種東西，容易射槳，換成防松螺母?？赡軙?huì)不好擰，用普通螺母擰兩個(gè)也行

6.如果是這種電機(jī)座，或者類似這種伸出機(jī)臂的，不推薦安裝，反正我是不看好這種，輕輕一掰就有裂紋，不敢上天。

原裝電機(jī)座既輕又結(jié)實(shí)，搭配鋁方管簡(jiǎn)直絕配，像這樣

四、 裝機(jī)完成后首飛前準(zhǔn)備

1. 確保各個(gè)器件之間連接正確可靠，槳的方向正確，電機(jī)轉(zhuǎn)向正確，如果是管狀機(jī)臂一定要調(diào)水平電機(jī)座。確保遙控電量充足。遙控的通道與飛機(jī)各個(gè)動(dòng)作對(duì)應(yīng)，可以在地面調(diào)參軟件中查看

2. 最好練一下模擬器，隨便什么直機(jī)都行，練會(huì)對(duì)尾懸停就基本可以飛四軸了，有一定的舵面反應(yīng)，別上天以后慌了神不知道手怎么動(dòng)作就行。四軸特別好飛（如果你飛過(guò)直機(jī)），難度比直機(jī)小多了

3. 手法：新手初期飛行時(shí)，推桿時(shí)不要大舵量，畢竟不是玩具，怎么推都沒事。推桿時(shí)一定要一點(diǎn)一點(diǎn)推，要慢要穩(wěn)。起飛時(shí)因?yàn)橛械孛嫘?yīng)飛機(jī)亂晃的話可以適當(dāng)給一個(gè)大油門。（我首飛就是因?yàn)橥茥U太激動(dòng)炸的，死無(wú)全尸）

4. 場(chǎng)地：一定要無(wú)人，空曠，遠(yuǎn)離樓群街道。大疆用戶遠(yuǎn)離一切可能有干擾的地方。最好無(wú)風(fēng)