【科普贴】如何自制固定翼航模？

       首先说一下，本人也是也是一个大学生，也是因为兴趣和童年时的梦想从大一开始研究航模，如果是对航模不求甚解的话知道下面的这些就可以让自己的飞机飞起来了。
----------------------------------------------------更新四轴飞行器的制作---------------
最近四轴飞行器比较火，而且考虑到很多人飞固定翼没有大的场地，四轴飞行器可以在小范围玩，而且四轴飞行器的制作相对比较简单，而且乐趣也不少
-----------------------------------固定翼--------------------------------------------------
一个简单固定翼的需要的材料
主要部件：动力部件、舵机、发射机接收机、陀螺仪、飞控、电池、螺旋桨、舵角、拉杆、子弹头、桨保护器等
外围器件：平衡充电器、常用工具

       下面详细讲一下

       1、机身材料，简单的是Kt板的，就是广告店的写真板，也叫冷板。材料比较轻，而且强度也可以，比较好加工，有些会用轻木做，但是这个加工比较麻烦一点，有些做涡喷的也有用铝片的，那个就不是一般玩家能接受的了
       2、动力设备：
       一般的动力有这几个。电动机、电调、甲醇机、汽油机
       无刷电动机：常用电机为三相六拍无刷电机，每个电周期有6个状态。

       无刷电调：电子变速器(Electronic Speed Control)是"电动遥控模型车(EP CAR 简称电车)"的动力输出控制心脏,我们一般把"电子变速器"简称为"电变/电调或者ESC\" 在电变还没有制造出来的时候,电车是靠机械变速器(Mechanical Speed Control 简称"机变"),来完成"输出电流大小控制"这项任务的.机械变速器,其实就是一个小型"滑动变阻器",电流输入机变,机械变速器靠改变其上面的电阻来控制的电流输出的大小,这样电流最终流向电动机(马达),电流大小影响马达的转速,这样就实现了"车速的(变化)控制了.通过劈相器把直流电劈成三相交流电，根据接收机解码的不同的PWM信号调节电压的输出。一般电调都会有bec模块，用来把12V稳定输出5V给其他部件供电。

       无刷电机的技术优势：
1）良好的可控性、宽调速范围。
2）较高的可靠性、工作寿命长、无需经常维护。
3）功率因数高、工作效率高、功率密度大。
命名：2212    KV1400
   22：定子直径22mm
   12：定子高度12mm
KV：每给电机通1V的电，电机的转速。
电机转速=KV值*工作电压。
如 KV1400    即给他通2V的电他的转速就是
   1400*2=2800r/min

       3、舵机
       舵机最早出现在航模运动中。在航空模型中，飞行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。举个简单的四通飞机来说，飞机上有以下几个地方需要控制：
       1）发动机进气量，来控制发动机的拉力（或推力）；
       2）副翼舵面（安装在飞机机翼后缘），用来控制飞机的横滚运动3.水平尾舵面，用来控制飞机的俯仰角；
       4）垂直尾舵面，用来控制飞机的偏航角；
       遥控器有四个通道，分别对应四个舵机，而舵机又通过连杆等传动元件带动舵面的转动，从而改变飞机的运动状态。舵机因此控制舵面的伺服电机。
       5）不仅在航模飞机中，在其他的模型运动中都可以看到它的应用：船模上用来控制尾舵，车模中用来转向等等。由此可见，凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现。

       4、发射机和接收机
       什么是比例遥控？

       这是指受控模型的动作幅度（或速度）与操纵者扳（转）动发射机操纵杆的动作成比例关系。例如扳动操纵舵角的操纵杆到一半角度，那么船或飞机的方向舵也会转动到最大舵角的一半。
       什么是通道？
       通道也称Ch，简单地说就是指控制模型的一路相关机能。例如前进和后退是一路； 左右转向是一路；空模中的升降也是一路；还可以是一组控制其他动作的（如炮塔的左右；上下俯仰；鸣笛、亮灯等），但是各个通道应该可以同时独立工作，不能互相干扰。

       什么是美国手、日本手？  
       遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手。个人推荐美国手，左手控制油门和转向，右手控制副翼和俯仰，比较符合认知规律

       （此为土豪控18mz，低频率神控）
       现在用的比较多的是2.4G的遥控器，抗干扰能力比较强，距离一般能达到1KM左右，满足了大多数人的要求，当然也可以加功放进行增程，我见过20多KM不失控的。

       5、桨
作用：产生拉力
分类：可变距、不可变距
材料：塑料、木头、碳纤
主要参数：比如1047     10 指桨的直径
    47指的是桨的螺距
       一般电机与浆是 这样配的：  3S电池下：
       KV900-1000的电机配1060或1047浆，9寸浆也可 KV1200-1400配 9050（9寸浆）至8*6浆 KV1600-1800左右的7寸至6寸浆 KV2200- 2800左右的5寸浆 KV3000-3500左右的4530浆
       l 2S电池下：   
       KV1300-1500左右用9050浆 KV1800左右用7060浆  KV2500- 3000左右用5X3浆 KV3200-4000左右用4530浆




       机型与电机、浆的关系： 一般来说：浆越大对飞机 所产生的反扭力越大，所以浆的大小与机的翼展大小有着一定关系，但浆 与电机也有着上面所讲的关系。 例如用1060浆 ，机的翼展就得要在80CM以上为合适，不然的话机就容易造成反扭；又如 用8*6的浆翼展就得在60以上。再比如：用4530浆做翼展1米以上机行否？   是可以， 但飞机飞起来会很耗电，因为翼展大飞行的阻力大，而 4530浆产生的推力相对情况下小
       6、其他小配件




       舵角、拉杆、子弹头、桨保、插头（ 不明白的自行百度吧）

       香蕉头  一般作电机和电调之间的连接插头

       XT60 一般用作动力电的接头


       7、电池以及充电器
       现在用的比较多的电池是聚锂离子电池，重量轻，能量密度比较大。可不要小瞧电池一块电池的放电能力是很可怕的，八九百瓦的功率也不在话下，几千瓦的功率也可以找到，有人自己家汽车电瓶没电，就直接用航模的电池打着的汽车。。

       锂离子电池的安全放电电压是5~10C，所以有些朋友用手机电池做动力电池是很不明智的做法，相当危险，因为锂离子不够安全，当发生虐待行人，可能发生爆炸。不过用在控上，锂离子电池还是有优势的！
       锂聚电池则相对安全多，只要给它足够的膨胀空间，就不会造成内部短路，再怎么虐待都不会发生爆炸等危险，即使用明火去点它的基制，最多也是像塑料那样烧糊掉。

       （这就是一片电芯）

       （这就是2S即7.4V的最大放电电流是15A的电池）



       下面说一下充电
       平衡式充电

       目前市场上销售的“平衡式充电器”的质量也不相同，这里也不多做说明。
       平衡式充电的研发的最终结果就是“并行式充电器”的诞生，。它使被充电的电池块内部每节串联的电池都配备一个独立的充电回路，互不干涉，毫无牵连。每节电池都受到独立保护，并且每节电池都按规范在充饱后自动停止充电，因此，它是平衡式充电的最高形式（当然成本也高）
“平衡式充电器”（Balance Charger)如果这个充电器是并行式充电器，那么会在上面写上“Parallel Charger Each Cell Independently)的字样。表明了平衡式充电与并行式充电两者的关系（要注意的是，不是所有的平衡式充电器都是并行充电的）。

       8、其他工具，比如电烙铁，钳子，螺丝刀，内六角，热熔胶枪，热熔胶，壁纸刀等等
       有了这些东西你就能打造一个属于自己的固定翼了，说到这突然感觉少了点东西，就是专业知识的储备，空气动力学最起码要懂得一点，还有相应的电路知识，还有就是锻炼一下自己的控制航模的能力，这个航模不是玩具，不是轻易就能学会控制的，要舍得花时间和精力去学习他才能驾驭的好。
炸机失败总是难免的，总之不要气馁，好好学习专业知识，勤加锻炼肯定会使自己的飞机飞翔在蓝天的。在提醒一句，航模不是玩具，只有了解了他才能驯服它。加油

-------------------------四轴飞行器---------------------------------

        你得明白你要做的东西—四轴飞行器的工作原理。

        四轴飞行器大致由以下几个部分构成

        ①  机架：飞机的骨架，载有各种设备
        ②  飞控：核心部件，飞机的大脑，载有加速度计、陀螺仪、气压计、罗盘等传感器。由它来控制四个电机的转速进而控制飞机的姿态。或是加上GPS完成定高定点返航等功能。其本质是单片机。有些人想一上来就自己做飞控，我感觉这有点困难，因为你对这个东西都还不了解就直接去弄，肯定不行，还有这个东西涉及的面很广，一时半会很难弄通，可以先弄一些成品的飞控，懂得一些知识了再去亲自做。常见的飞控有DJI的NAZA  WKM  A2（大疆也就是DJI，很成功的商品飞控，相当于中国的ipone。这个公司是骂的人最多也是用的最多的飞控，性能确实比较不错，用户需要比较少的专业知识就能使用，对用户要求不是很高，但是价格也是差不多最贵的，炸机也很多，摔坏了机器，对不起不是我们的问题，是操作失误，或者大疆客服直接万能的回复“绝对是干扰！！”返一次长维修一次价格也是不菲的）、零度的X4  双子星（因为这个是两个飞控组合的飞控，两个飞控同时抽风的几率还是很小的，所以这款飞控号称永不炸机的飞控，但是前一段还是有人炸了这款飞控）、APM、PIX（功能强大，调试的好的话可以顶上几千块的飞控，但是需要比较好的专业知识，英语比较好，能经得起折腾的才能玩好）、MWC（也是一款开源的比较好的飞控，功能也比较强大）、QQ飞控（不推荐，功能不完善，不稳定新手用肯定会吃亏，价格几十块钱）、CC3D（小型穿越机的比较好的选择，一般轴距在250,330mm左右）等
        ③ 电调：全称电子调速器,它的输入是直流，通常由2-6节锂电池来供电。输出是三相交流，可以直接驱动电机。另外航模无刷电子调速器还有三根信号输出线，用于接接收机。信号线可以引出稳定的5V电压，一般可以带2-4个舵机供电。航空模型就是通过遥控对航模无刷电子调速器的控制以达到调整飞机的各种飞行姿势和动作。

        ④  无刷电机：通过三相交流电产生一个旋转磁场驱动转子转动。有宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点。无刷电机KV值定义为 转速/V，意思为输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。但对于无刷电机来说不只是说明电机转速与电压成严格的线性比例关系，详见百度百科（在文件夹里也有相应的介绍，感兴趣的可以研究一下）

        ⑤遥控、接收：
   Q：什么是美国手、日本手？  
A：遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手。个人推荐美国手，左手控制油门和转向，右手控制副翼和俯仰，比较符合认知规律
Q：几通道是什么？
   A：通道就是可以遥控器控制的动作路数，比如四轴需要控制油门、转向、俯仰、横滚四个动作，那么你最少需要一个四通道的遥控器，但是四轴飞行器以后可能用到更多的功能开关，比如一键返航，一键降落，各种飞行模式的切换。

        ⑥  电池：锂电，不同于常见的锂电池，最大的特点是放电倍率大，你永远不会想象一块电池的放电电流可以达到几百安培，手机的电池放电电流一般是0.4A左右，千万不要尝试用手机电池或者充电宝里的18650电池代替动力电，否则后果可能很严重。

        四轴飞行器又是怎么运动的呢？
        （配图以“十”模式（一般分为+模式和X模式）为例）
图（a）中，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。

        图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速改变量的大小应相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转（方向如图所示），同理，当电机1的转速下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。横滚同理。

        四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的来年各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图（d）中，当电机1和电机3的转速上升，电机2和电机4的转速下降时，旋翼1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与电机1、电机3的转向相反。

        要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力。在图（e）中，增加电机3转速，使拉力增大，相应减小电机1转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图（b）的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。当然在图（b）图（c）中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿x、y轴的水平运动。
        推荐一个新手配置        1.飞控：  NAZAlite调试简单。
                APM飞控，功能强大，价格也可以，一般配合着GPS一起买。
               最近刚出了一个PIX用的32位处理器，功能强大，价格相对于商品飞控来说亲民了。

        2.电机：2212 KV980  推荐朗宇A2212(用的人多，便宜，售后也不错)  银燕2212（新出的，貌似也不错）。Xxd的也可以，主要是便宜，什么动平衡，发热高啊这些问题肯定不会避免。出来飞，总是要炸的，不用买太好的，先用便宜的设备练技术。大拉力的电机比如F4006,2216,4108,3508比较主流的电机。

        3.电调：如果没有升级大电机的打算，好盈天行者20A足够。还可以刷blheli固件，完爆铂金。如果想一步到位可以入铂金30A或者乐天（X-roter）吧。不推荐四合一，坏一个全不能用了

        4.桨：8元一对的仿APC1047，自己做平衡。或者1045也行。第一次直接买至少十对，相信我，新手最容易坏桨。否则邮费比东西还贵就不划算了

        5.机架：可以用仿F450，便宜，炸了不心疼。新手不要配脚架，起降的时候容易翻。或者自己做，推荐铝方管材料的，便宜耐炸还轻。

        6.遥控：推荐一步到位，没钱用华科尔D10或者天地飞9。有钱用futuba。差不多的话天地飞7吧，买个杂牌的遥控用的感觉安全性会大大缩水，而且调试起来会让你头疼的不行，如果因为遥控问题炸机就不合算了。
        不要买天地飞6 ，太坑了，出二手根本没人要掉价特别快，而且功能少，设置困难，飞多轴通道太少用不来，天七也还可以，华科尔的D10也可以，10通道，基本上用不完，混控也比较强大。


        7.充电器：B6还好吧。有能力的可以用A9或者A6

         8.电池：本套设备用3S2200 25C，5000ma的电池也可以。不推荐杂牌。有动手能力的自己买电芯自己组。

        组装
        1. 机架的安装，把螺丝拧上。

        2. 电机与电调的连接：可以用香蕉头，不过不推荐，引起新手炸机最高的两个原因就是香蕉头松脱和射桨。香蕉头多次插拔后会氧化，变松。所以推荐调整好电机转向后（将三根线中的任意两跟对调以后即可反转）直接焊死。电机具体转向请参照飞控的说明。不同的飞控转向的设置有区别。

        3. 电调与插头的链接：注意不要出现环形的线，以免产生电磁场影响电子设备。现在有分电板比较方便
        4. 电调与飞控、飞控与接收的连接：参照电调，飞控、遥控器的说明书。

        5. 装桨：调试时一定不要装桨！！！调试完毕可以起飞时再装桨。

•         试飞
  1.  确保各个器件之间连接正确可靠，桨的方向正确，电机转向正确，如果是管状机臂一定要调水平电机座。确保遥控电量充足。遥控的通道与飞机各个动作对应，可以在地面调参软件中查看
  2.  最好练一下模拟器，随便什么直机都行，练会对尾悬停就基本可以飞四轴了，有一定的舵面反应，别上天以后慌了神不知道手怎么动作就行。四轴特别好飞（如果你飞过直机），难度比直机小多了
  3.  手法：新手初期飞行时，推杆时不要大舵量，毕竟不是玩具，怎么推都没事。推杆时一定要一点一点推，要慢要稳。起飞时因为有地面效应飞机乱晃的话可以适当给一个大油门。起飞要果断，因为飞控只有在离地以后才会自己修正姿态。
  4.  场地：一定要无人，空旷，远离楼群街道。不要在人群里飞，否则。。。。
  
  
  
• 进阶
  
  玩到一定的程度肯定想往更高端的地方走，一个方向是去开发程序，在一个就可以进行FPV（first person view）。需要的东西是一个比较稳定 的飞行器，一套图像传输设备，包括:图传发射、接收一般用5.8G频率的。摄像头，屏幕。OSD。这样你就可以体验机舱视角开飞机的乐趣了。
  
  

        推荐你几个比较好的论坛：5imx，mx3g，还有航模吧等地方都是学习的好地方，多交流，多观察就能学到好多东西。加油