四轴飞行器从基础.docx

四轴飞行器从基础.docx

《四轴飞行器从基础.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四轴飞行器从基础.docx（41页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

四轴飞行器从基础

四轴飞行器DIY入门篇一：

主要部件介绍及选购

2014-09-2110:

49分类：

模型

楼主打小就喜欢会飞的东西，《航空知识》从初一就开始看（伪军迷一枚），第一架航模是橡皮筋动力的塞斯纳，但是随着学业和工作关系，一直没有真正的堕入模界，直到7年前离开家到外地工作，有自己的一片小天地后，就一发不可收拾，楼主是静态动态双修，今天借张大妈的平台，给大家介绍下四轴飞行器DIY。

为啥要玩四轴呢？

第一是四轴DIY的门槛近些年一路走低，各式各样的飞控层出不穷（这里要感谢那些Do飞控的大神们！

），不必花费太多就能拥有一架四轴飞行器；第二就是咱能飞的空间越来越萎缩，想方便的在市内去飞固定翼实在是难找地方，四轴无需太大的场地就能爽飞。

下面进入正题：

什么是四轴飞行器？

通俗点说就是拥有四个独立动力旋翼的飞行器，四轴飞行器是多轴飞行器其中的一种，常见的多轴飞行器有两轴，三轴，四轴，六轴，八轴。

四轴飞行原理

为什么四轴能飞起来？

没有机翼，升降舵，方向舵，他怎么控制升降/方向？

飞行器的主要飞行动作有垂直（升降）运动，俯仰运动，前后运动，横滚运动，侧向运动，偏航运动：

垂直（升降）运动最好理解，就是油门控制，推油门上升，拉油门降低，所有升力来自旋翼。

仰俯运动，在固定翼中是靠推拉升降舵来实现，四轴则是通过控制其中2个（或4个）轴线上的电机转速来实现，如下图所示：

1号电机提速，3号电机降速，四轴延X轴方向仰起。

并且，仰俯运动的同时，四轴也会做前后运动，四轴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而已。

横滚运动，在固定翼中是靠控制副翼来实现，四轴则也是通过控制其中2个（或4个）轴线上的电机转速来实现，和仰俯运动控制方式一样，只是作用的电机不同而已，如下图所示：

4号电机提速，2号电机降速，四轴延Y轴方向翻滚。

并且，小幅度的横滚运动，会导致四轴做侧向运动。

偏航运动，在固定翼中是靠控制方向舵来实现，四轴则是通过反扭力来实现。

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力，为了克服反扭力影响，四个旋翼，两个正转，两个反转，且对角线上的来自4各个旋翼转动方向相同；反扭力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力相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭力会引起四旋翼飞行器水平转动，从而实现偏航运动，入下图所示：

1,3号电机转速提高，2,4号电机转速降低，四轴就会水平旋转起来，由于总体的升力不变，所以不会导致四轴上升/下降。

四轴飞行器的类型

根据电机分布的位置，常见的四轴飞行器类型有以下几种：

1.四轴“十”模式，四个电机呈十字分布，对头方向是M4电机方向；（M代表电机，箭头代表电机旋转方向）

2.四轴“X”模式，四个电机呈X形分布，对头方向是M4和M2的中间点；

3.四轴“Y”模式，M1和M3电机正反安装在同一个中轴上，对头方向是M4和M2的中间点。

除了上面的一些四轴类型，还有可变轴的设计，通过加装伺服舵机来调节电机的轴线，使得四轴更具飞行灵活性，可以做出更多的3D动作，但是安装调试难度较大，本文就不介绍了，有兴趣的童鞋可以去搜索下。

主要部件介绍：

了解了四轴飞行器的飞行原理和类型后，我们再来看看DIY一个四轴飞行器需要哪些部件。

1.遥控器

 工欲善其事，必先利其器，一个顺手的遥控器可以用很多年，所以大家在选购遥控器的时候不要去图便宜挑杂牌。

在选购遥控器前先了解几个术语：

通道

通道就是遥控器可以控制飞行器的动作的路数，一个通道控制一个动作，比如油门的高低控制就使用掉一个通道，方向的控制又使用掉一个通道。

前面介绍过，四轴的基本动作有垂直（升降）运动，俯仰/前后运动，横滚/侧向运动，偏航运动，所以遥控器最低要求四通道。

实际我们还需要预留一些额外通道来控制其他的部件，所以推荐选用六通道遥控器。

FM/2.4G

FM调频遥控器是比较老的技术了，现在已经被2.4G无线遥控器取代。

日本手/美国手

这个是根据遥控器摇杆的布局取得俗名，美国手：

左手油门/方向、右手副翼/升降；日本手：

右手油门/副翼，左手升降/方向。

至于选哪个手法的遥控器，就根据自己的喜好了，楼主是习惯用日本手。

遥控器品牌众多，JR,Futaba，Spektrum，天地飞，华科尔等等，其中，新手入门推荐用天地飞6A或天地飞7，两款都是2.4G的，X宝搜索关键字“天7/天6”即可。

Spektrum的遥控器可以去天猫旗舰店购买，地平线模型是Spektrum的代理；其他牌子的的遥控器直接在X宝搜素品牌即可。

另外，日亚，美亚也有一些牌子的遥控器出售：

Amazon.co.jp：

T6JHR2006GST/Rセット2.4G00008350-3:

ホビー

Amazon.co.jp：

T6JHR2006GST/Rセット2.4G00008350-3:

ホビー

价格21599日元日本亚马逊

Spektrum6ChannelDX6iTransmitterOnly

Spektrum6ChannelDX6iTransmitterOnly

价格$129.99美国亚马逊

楼主目前还在用的是一个天地飞FM6通道和一个天地飞7，FM虽然过气了，但是拿来配一些微型接收飞KT板小飞机还是很惬意的；天7就拿来飞四轴。

2.飞控

飞行控制器是四轴飞行器的核心，用来控制四个电机协调工作，检测飞行器高度、姿态，自动调节飞行动作。

飞控品牌众多，大疆、零度、玉兔、MWC、APM、FF、KK等，价格高低分布广泛，萝卜青菜任君选择。

喜欢折腾的可以选择一些固件开源的飞控，比如FF,KK之类，不爱折腾的可以选择大疆的哪吒。

基本每款飞控都有非常详细的说明书，大家不用担心后续的techsupport，另外有问题可以去5imx上瞧瞧。

这里再插一句，四轴在10年左右慢慢在国内模界兴起，当时飞控基本都是国外玩家在倒腾，其中一款开源的廉价飞控传入中国，让很大一部分人步入四轴DIY圈子，那就是KK，现在一块KK才卖5,60块人民币，还是很值得折腾的。

飞控 X宝搜索链接

楼主目前手头上只剩一块KK和玉兔了：

KK飞控

KK和USB接口的数据线

KK刷固件的界面

安装好的玉兔

3.机架

常见的四轴机架有十字型，X型，H型，材料可谓五花八门，木材，PVC管，铝合金，波纤，碳纤都可用来做机架。

初学者建议使用铝合金十字机架，第一比较便宜，第二耐操，第三在飞行方面容易上手，等到技术成熟了再考虑更换成H型碳架，易于上航拍器材。

机架的常见尺寸有250,330,400,550,650，这些数字代表对角电机位之间的距离，单位是mm，初学者建议选择650的机架，尺寸较大，但是飞行起来会很稳。

四轴机架 X宝搜索链接

4.电机/桨叶/电调

电机的类型主要有无刷和有刷，大型四轴要用无刷电机，那些微型mini四轴用的是有刷电机。

常用品牌有新西达，朗宇，银燕，翱翔等，其中新西达算是保有量最大的牌子了，适合初学者。

那么什么样的电机适合四轴飞行器呢？

首先，先了解一个重要参数：

KV值

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。

例如KV1000的无刷电机，代表电压为11V的时候，电机的空转转速为11000转/分。

KV值越大，速度越快，但是力量越小；

KV值越小，速度越慢，但是力量越大；

如果不能理解的，可以想想汽车的档位，汽车挂一档时，力量最大，但是速度最慢，挂五档时，力量最小，但速度最快。

由于我们之前选择了650的机架，这个尺寸的机架配合KV1000的电机比较合适。

当你搜KV1000的电机时会看到什么2212电机，2018电机等等，他们的KV值可能都一样，那么如何选择呢？

这些数字代表了电机的尺寸。

不管什么牌子的电机，具体都要对应这4位数字，其中前面2位是电机转子的直径，后面2位是电机转子的高度。

简单来说，前面2位越大，电机越肥，后面2位越大，电机越高。

又高又大的电机，功率就更大，适合做大四轴。

所以，最后确定使用KV10002212的无刷电机。

无刷电机 X宝搜索链接

不同规格的电机、电调

电机定下来以后就要选择合适尺寸的桨叶，四轴常用桨叶的尺寸有：

1145、1045、9047、8045（四位数字的前两位代表直径，后两位代表螺距），KV1000的电机需要配合1045的桨叶，并且要用到正反桨。

为什么要用正反桨？

四轴飞行器是安装4个桨片，假如说都用一个逆时针转动的话，4个桨片都会产生一个逆时针旋转的自旋扭力，使得飞行器向右自旋。

为了抵消这种自旋就用2个正桨2个反桨，2个顺时针2个逆时针的桨片按照循环排列，一对桨片往左扭，一对桨片往右扭来抵消掉桨片转动时发出的自旋扭力，使之均衡。

正反桨 X宝搜索链接

1045正反桨

桨叶上可以看到规格

再来看一下电调，电调即电子调速器，电调的作用就是将飞控板的控制信号，转变为电流的大小，以控制电机的转速，同时电调还充当了变压器的作用，将11.1V的电压变为5V为飞控板和接收器供电。

电调的品牌有好盈、银燕、新西达、中特威等，电调的做工精确度对飞行有重要影响，所以大家可以选择稍微好一点的电调，比如好盈和银燕的。

电调的参数主要是输出电流，主流的有10A,18A,20A,25A,30A,40A等，输出电流越大，电调的体积和重量就越大，根据我们之前选定的机架，电机，这里选择18A的电调比较合适。

一个电机配一个电调，总共需要4个电调，现在也有4合1的四轴电调卖，不过不建议选择那种，毕竟单独的电调以后也可以作为它用。

四轴电调 X宝搜索链接

5.电池/充电器

电池属于易耗品，也是后期投入比较多的一个部件。

电池品牌也是所有部件中最多的一个，因为电池制作的技术门槛低，所以品质良莠不齐，特别容易中招，这里只介绍下电池的参数，就不做推荐了。

按照我们选购的机架尺寸，这里选择11.1V,2200mAh,30C的锂电池比较合适，第一数值是电池电压，第二个数值是电池容量，第三个数字代表持续放电能力。

这里重点说下这个持续放电能力，这是普通锂电池和动力锂电池最重要的区别，动力锂电池需要很大电流放电，这个放电能力就是C来表示的，例如一块1000mah电池，放电能力5C，那么用5x1000mah，得出电池可以以5000mah的电流来放电。

但是要注意，我们不能让一块电池把它的电量完全放完，如果这样的话，这块电池就废掉了，所以，当使用电池飞行时，电池电压降低到10V时最好更换电池。

楼主的四轴起飞重量2公斤，这么一块电池飞行时间大概10-15分钟（悬停省电，做动作会耗电）。

模型专用电池是不能用普通充电器的，必须要用平衡充。

由于11.1V的锂电是由3片3.7V的锂电组成，内部是3片锂电池，因为制造工艺原因，无法保证每片电池的充电放电特性都有差异，电池串联的情况下，就容易造成某片电池放电过度或充电过度，所以解决办法是分别对内部单节电池充电，平衡充就是起这个作用。

和电池一样，平衡充的选择也有很多，便宜的几十块钱，贵的上千块，那我们如何选择呢？

楼主的建议是几十块的充电器不要碰，在能力范围内选择最贵的。

楼主自用的是款便宜的B6平衡充，个人感觉还不错，推荐新手使用。

平衡充 X宝搜索链接

电池 X宝搜索链接

目前在用的电池组

四轴的基本介绍和主要部件的选购就介绍到这里，下篇楼主会把自己D好的四轴给拆了，然后带大家一起组装调试~

四轴飞行器DIY入门篇二：

部件组装及试飞

2014-09-2911:

55分类：

遥控玩具

前一篇介绍了四轴飞行器的主要部件，大家对四轴也有了一个大概的认识，本篇就请大家一起来和楼主动手组装、调试四轴。

正式开工前先列一个配件清单，每个配件都有价位不等的商品可供选购，根据大家的预算可以自由组合，最低大约900块可以组装一架能飞起来的四轴~

在“其他配件”栏，楼主没有列出具体价格，因为这些配件有些朋友可能已经有了，比如电烙铁，绑带，还有就是一些零件可以在买主要配件时找卖家附送，比如桨保护器，香蕉头等。

下面正式开工：

第一步，连接电机和电调：

电机和电调各有三根线，现在连接时无需考虑对应关系，后续调试时根据电机选择方向再做调整：

注意：

香蕉头和T插的焊接一定要牢固，不能有虚焊，否则后续飞行会有很大的炸机隐患！

！

！

焊接教程可参看此视频，如果手艺不到家可请卖家代劳。

接好的四个电机电调，楼主没有用桨夹，用的是桨保护器，方便试飞，正式飞行时还是建议用桨夹比较安全：

第二步，组装机架

商品机架都有说明书，大家照说明书组装即可，楼主之前用的铝合金600机架好旧了，为了这篇经验，楼主做了个“日”字机架，成本大约30块钱，如果这个机架好飞，后续再考虑用碳纤管。

简单描述下制作过程：

材料：

两根1米长的16mm玻纤管，16mmPVC三通6个，轻木一根，绑带若干,502胶水；

1.将玻纤管切为四根330mm长的短管，轻木也切为330mm长，用PVC三通连接玻纤管和轻木，连接处点上502；红色PVC三通为头位标示，蓝色PVC三通为尾部标示；

2.在连接轻木的三通上钻一个孔，不要钻透，在小孔里面插一小段碳杆，滴上502固定，防止轻木移位；对了，做这一步之前最好找个水平仪矫正轻木到水平位置；

3.在四个角的三通上钻孔，用来固定电机，位置如图：

第三步，安装电机到机架

今天没有找到合适长度的螺丝，所以暂时用扎带大法：

扎带固定电调，电调T插连接电源分配线，不用分顺序；

第四步，安装飞控

楼主用一个5号电池盒做了一个平台，选取轻木中间的位置，用螺丝固定：

电池盒盖的四角钻孔，安装4个尼龙柱：

安装好飞控，调整到水平位置，然后再用尼龙柱固定，按照飞控说明书连接好接收机，电池检测线，电机、超声波等信号线：

将接收机用魔术贴固定在四轴尾部的三通上：

将超声波固定在四轴头部的三通上，用废旧塑料卡剪个形状托住超声波，注意：

超声波发生器要和地面水平，否则影响精度；

第五步，制作电池位

在飞控安装位的正下方垫上废旧泡面板，然后贴上魔术贴，上电池后注意重心要在飞控中心点，如果有偏差请调整电池位置：

第六步，上电调试

1.接收机和遥控器对码，具体方法请参考遥控器说明书，对飞控进行解锁：

2.上桨调试动力系统，这里先不要固定桨，只要把桨搭在电机上即可，给油，观察桨的转动方向是否正确，如果不正确，任意调换两根电调和电机连接线的顺序即可；另外要注意安装桨的方向，桨页上有字的一面朝上：

对了，由于楼主用的是便宜桨，所以在使用前最好对桨做个平衡矫正，最简易的方法就是在桨轴中穿一根碳管，碳管两头搭在架子上，观察桨是否能水平，根据实际情况在桨叶上粘透明胶，直到桨叶水平。

在视频中，大家可能会注意到1号电机转的很卡，后来用力拉电机的香蕉头，果然发现一个香蕉头脱焊了，赶紧上烙铁重新焊接，这个issue大家特别注意下，上了天脱焊就麻烦了。

3.根据飞控说明书做校准，例如油门行程校准，水平校准，罗盘校准等，由于每个飞控校准方法不一样，这里就不做介绍了，大家要仔细研究说明书，不明白的地方一定要弄清楚再上天！

第七步，试飞

首先说几条安全事项：

1.调试时，不要上桨；

2.开始时，先开控，油门最低位，再连接四轴的电池；结束时，先拔电池，再关控；

3.如果飞行途中中要临时降落调整四轴，请先对飞控“加锁”；

4.航模不是玩具，请低调，不要在人多的地方飞，特别要注意熊孩子；

5.身体不适时不要玩了，特别严禁酒后飞行；

6.不要飞太高，小心JC蜀黍请喝茶；

暂时就这么多，欢迎模友补充，安全第一！

新手试飞时一定要选人少空旷的地方，楼主白天做机架去了，实在来不及去室外试飞，就在客厅飞了下，没人帮忙拍，大家将就看下吧，下期再补上室外飞行视频：

对了，视频里面能听到报警音，是因为楼主忘记给电池充电了，飞控发出的低压报警；

试飞还算成功，水平校准还有点问题，脱杆会飘，需要不停修正。

对于新手来说，飞行中对姿态的修正正是练习的好机会。

不知道中毒的几位值友现在弄的怎样了?

最后再补充一些工具的介绍：

小型电磨，钻木头和玻纤都没问题：

迪西多功能小电磨迷你电磨工具套装雕刻笔打磨抛光电钻包邮

迪西多功能小电磨迷你电磨工具套装雕刻笔打磨抛光电钻包邮

价格¥89京东

手工线锯，拿来锯玻纤管的：

雕途手工据|木工锯小手U型钢丝曲线拉花迷你DIY模型进口鱼牌锯子

雕途手工据|木工锯小手U型钢丝曲线拉花迷你DIY模型进口鱼牌锯子

价格¥2.8天猫

胶枪，修修补补靠它了：

Exploit/开拓20W-150W热熔胶枪恒温胶枪08060160W-送5根胶棒

Exploit/开拓20W-150W热熔胶枪恒温胶枪08060160W-送5根胶棒

价格¥30京东

螺丝刀套装，必备品：

溢丰45合1多功能螺丝刀组合套装电脑iPhone拆机维修工具

溢丰45合1多功能螺丝刀组合套装电脑iPhone拆机维修工具

价格¥36京东

万用表，也是必备品：

优利德（UNI-T）UT33B掌上型数字万用表

优利德（UNI-T）UT33B掌上型数字万用表

价格¥45.9京东

扎带，万能货：

赛拓（SANTO）0022扎带

赛拓（SANTO）0022扎带

价格¥9.9京东

锉刀，整形小能手：

京岛金刚石锉刀组合套装工具锉刀五金工具5件套H5*180mm打磨工具什锦锉刀

京岛金刚石锉刀组合套装工具锉刀五金工具5件套H5*180mm打磨工

价格¥39京东

对了，还有电烙铁，不要买太差的，能调温的最好，广州黄花值得信赖：

广州黄花调温电烙铁套装恒温可调无铅焊接工具黄花90760W刀头版907

广州黄花调温电烙铁套装恒温可调无铅焊接工具黄花90760W刀头版90

价格¥66京东

下期预告，FPV设备介绍及实战~

祝大家十一爽飞~