多旋翼飞行器不完全安装指南

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1、因多旋翼飞行器构造简单,相对直升机调试容易,对飞手基础知识要求大大降低,导致近 年航模爱好者和拍摄领域的流行。 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旋翼飞行器过程中缺 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,在组装六旋翼飞行器过程中,边装边写。针对目前绝大部分多旋翼 装机用户存在的测试盲区,和忽略的细节,做一个诠释和补充。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,使航模摄影画面产 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 4

2、KG,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。 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。选择接收机 至少为多旋翼飞行器准备 PCM 或 2.4G 接收机,PPM 接收机用于多旋翼将是一场噩梦,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。

3、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、X4X6 在遥控器校准界面皆可观察接 收机的舵量输出,如未打舵情况下数值跳动,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,未排除故障前,不建议做任何校准和飞行。电机与电调匹配 现在市面上销售的多旋翼电机,基本都提供电

4、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)。 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 碳纤桨最大电流能到 17A,配置 30A 电调就能满足需要。 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,多旋翼常用硅胶线在 1412 号之间。 多旋翼飞行器电机与电调的兼容适配和测试是一大难题,且因为电调输出交流相位与电机 的不匹配,会导致严

5、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)。 在我好友的四旋翼上就遇到了: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,因航模民用领域多旋翼,几乎 100%是开环结构,无 法检测到每个电机是否转速正常。 (工业用多旋翼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

6、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、20 秒、1 分钟、5 分钟。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的测试曲线图或表格,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。动力富裕对于多旋翼飞行器来说,如一轴出现问题,还 能保留

7、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,一旦 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。 另需注意,尽量不使用固定翼上常见,通过*头旋紧挤压电机轴固定的桨夹,*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 23 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旋翼专用碳纤桨,则可彻底杜绝螺旋桨打滑。小心检查电机轴机米和卡簧 以朗宇 X4112S 电机为例,固定电机轴的两颗机米并未打螺丝胶,

8、而我遇到 6 个电机其中 2 个,完全不用费一点力气,螺丝刀可以很轻松的弄下机米,这在飞行中很可能造成电机 轴打滑的隐患。 建议!每个机米都卸下自己打螺丝胶安装(模型直升机组装基本都需打螺丝胶),并确认电 机轴卡簧是否紧密。信号线与电源线的处理 每个电机舵机信号插头、电源插头,在有条件和基础的情况下,小心把舵机信号插针从塑 料插头中取出,将信号线加上焊锡,与信号插针融为一体,确保没有松动可能。焊锡用量 需恰到好处,焊接一气呵成,且不可影响插针插入至原始深度,所有焊接务必等待焊锡 10 秒左右冷却,才可确保牢靠,再热缩管缩紧。 所有接头处,尽量打胶固定,不管是 BEC、GPS、图传都有松动的可能

9、。 强烈建议勿使用任何转接头,正品 XT60 插头耐持续放电电流为 80A,是 1 米轴距以下四 旋翼、六旋翼插头最起码配置。 如须用到动力电并联板,也需选择铜箔厚度达标的产品,且焊接时需要用到高功率电烙铁 以防散热面积大,焊接温度不足引起的虚焊。油门行程确认 在有条件和基础的情况下,尽量制作与轴数相同的信号并连线,同时对所有电机进行油门 行程校正。校正后,使用遥控器的油门微调逐加,直到所有电机同时运转,再逐减油门微调,直到所有电机同时停止,以此验证每个电机,油门行程都精确一致。 在逐个给电调加电校正油门行程情况下,有可能会出现其中某个或多个电机启动微调级别 启动不一致的情况,需重校油门行程,

10、直到所有电机同步启动和停止。 如已接驳飞控,则需手动模式启动,同样验证是否所有电机启停一致。电调设置 建议新电调到手后,根据说明书复位电调设置一次,然后低压保护设置为最低电压、关闭 电调刹车、定速。设置完毕后在未安装螺旋桨的情况下,再次确认每个电机的转向是否与 飞控说明书中对应的多旋翼飞行器电机转向一致。 如飞控调参软件提供电机测试功能,则应逐个电机测试是否轴位正确,转向相符。校正电机座水平和每个电机臂与中心板的轴距 有条件使用数字角度仪测量每个电机座与中心板的角度完全水平。没有数字角度仪亦可采 用气泡水平计,当然测量精度略差。测量每个电机臂与中心板的轴距一致。 以上校正为了消除低效的动力输出

11、,和电机自身角度误差带来的额外能量消耗。试飞并电机测温 试飞最好选择无风天气,尽量姿态模式脱控 1.5 米左右定高飞行,切勿使用 GPS 模式试飞。试飞时间需要根据动力配置和载重而定,约达到飞行总时长 50%后降落(设定电压报警器为 每个锂电电芯达到 3.9V 告警并降落),马上使用非接触式测温计对每个电机进行测温并记 录,每个电机温度偏差应在 10%以内。如有较大偏差,则需单独检查电机、配平螺旋桨、 桨座是否打滑等。震动指数监测 对于部分飞控已内部可存储震动数值,调试起来较为方便。部分飞控则无此功能,需要用 借用其他有震动数值显示的固定翼飞控来完成。震动大的机器会导致飞控传感器被噪声淹 没,

12、无法稳定飞行,甚至失控。硬挂录像设备录制的视频,水波纹也会波涛汹涌。 其实在飞控不支持震动数值记录的情况下,硬挂 1080P 设备录像,在电脑上全屏回放就能 明显察觉。 另国产螺旋桨动静平衡皆不可恭维,也会导致震动数值狂飙,以笔者飞行固定翼 FPV 和多 旋翼经验来说,使用美国 APC、德国 CAM 一类进口螺旋桨无需人工配平也能明显降低震 动。其他螺旋桨则需人工有限补偿静平衡,动平衡则没有专业设备和经验,模友无法校正。飞控数据分析 试飞后,如飞控支持内部数据记录,可分别对电机动力输出量、GPS 信号、电池电压放电、 姿态变化曲线进行记录。 以市面上支持外加组件或内置数据记录的飞控来说 DJI

13、 Wookong-M(必须购买 IOSD 才可记 录数据)、XAircraft SuperX(内置数据记录)、零度 X4X6(内置数据记录),都可连续记录每 个电机动力输出量、GPS 信号质量、电池电压、姿态变化。 下面我以两个相对最容易出故障点的数据来举例说明: 以电机动力输出量来说,无风情况下的飞行,每个电机的输出量是接近的。如果偏差超过 20%,首先得排查飞行器重心、其次是否桨打滑。另如果全载重后仅悬停,每个电机的输出量都在 80%以上,你的飞行器动力已经接近饱和,飞行器大动作后超载会导致不可预见 的结果。 以电池电压来说,如果放电电压不是线性下降,而存在瞬间陡峭的跌落超过 2V 或以上, 比如 4S 锂电作为动力电,从数据记录上看,动力电在某个点从 15V 下降到 13V,你的动 力电很可能某电芯接触不良,飞行器如果再没有动力富余,会产生突然下降,或控制手感 怪异。综上所述,都为将所有问题解决在萌芽状态,祝每位模友的多旋翼飞行器都能顺利、安全 的飞行。

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