第4章多旋翼飛行器部件選擇第4章多旋翼飛行器部件選擇4.1機(jī)架的選擇4.2動力系統(tǒng)的選擇4.3遙控設(shè)備的選擇4.1機(jī)架的選擇4.1.1機(jī)架的組成4.1.2機(jī)架的分類4.1.3機(jī)架的選擇原則

4.1.1機(jī)架的組成

機(jī)架通常由中央機(jī)架、外伸臂、分電板、載荷區(qū)和起落架組成。1．中央機(jī)架（上中心板）

中央機(jī)架是多旋翼飛行器的主要結(jié)構(gòu)，各個(gè)外伸臂都連接在中央機(jī)架上，這部分結(jié)構(gòu)經(jīng)常用玻璃鋼或碳纖維復(fù)合材料來制作。圖4-1中央機(jī)架4.1.1機(jī)架的組成2．外伸臂

多旋翼飛行器的外伸臂用于安裝各個(gè)電動機(jī)。

外伸臂有塑膠、玻璃鋼或碳纖維等各種材質(zhì)。大部分外伸臂采用方形截面或圓管形截面，對于小型飛行器機(jī)身，其外伸臂則采用平板結(jié)構(gòu)或其他塑料結(jié)構(gòu)（通常多見于微型四旋翼飛行器上）。有些多旋翼飛行器的外伸臂是可以折疊的，便于存儲和運(yùn)輸。圖4-2外伸臂4.1.1機(jī)架的組成3．分電板（下中心板）

多旋翼飛行器擁有多個(gè)電動機(jī)和電子調(diào)速器（ESC)，如果要將它們用焊接的方法與動力電池連接起來，那將相當(dāng)復(fù)雜和麻煩，且布局凌亂不堪。正因?yàn)檫@個(gè)原因，很多機(jī)體都在中央機(jī)架上附帶了一塊分電板(PDB)，這使得驅(qū)動各種機(jī)載設(shè)備和電動機(jī)的過程大大簡化。圖4-3分電板4.1.1機(jī)架的組成4．載荷區(qū)

如果打算在多旋翼飛行器上裝上諸如相機(jī)和云臺這樣的設(shè)備，那么就要在飛行器上為其留出安裝空間。有些機(jī)身在設(shè)計(jì)時(shí)，將動力電池布置在中央機(jī)架的下方，因此如果想在這種機(jī)身上既裝電池又裝云臺，將會很麻煩。

另一種設(shè)計(jì)將動力電池布置在中央機(jī)架的上方，這樣就將下方的空間解放出來，可以方便地在多旋翼飛行器的機(jī)身下方安裝云臺或其他設(shè)備。有時(shí)也會見到一些機(jī)身設(shè)計(jì)，它們使用的是載荷臂來安裝設(shè)備，這種載荷臂通常由兩根水平固定的管子組成。4.1.1機(jī)架的組成5．起落架

對于多旋翼飛行器來說，起落架通常用于保護(hù)裝在飛機(jī)下部的設(shè)備諸如相機(jī)等在著陸時(shí)不被損壞。這些起落架大部分是固定式的，但也可以安裝可收放式的起落架。

在選購起落架時(shí)，需要考慮起落架的離地間隙和接地面積。

圖4-4起落架4.1.2機(jī)架的分類1．按材質(zhì)分類

機(jī)架按材質(zhì)分類，機(jī)架有塑膠機(jī)架、玻璃纖維機(jī)架、碳纖維機(jī)架和鋁合金機(jī)架等幾種。

塑膠機(jī)架。塑膠機(jī)架其材質(zhì)由塑膠制作而成。主要特點(diǎn)是具有一定的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)又有一定的可彎曲度。

玻璃纖維機(jī)架。玻璃纖維機(jī)架強(qiáng)度比塑膠機(jī)架強(qiáng)度要高。

碳纖維機(jī)架。碳纖維機(jī)架剛度和強(qiáng)度較好，相較于玻璃纖維機(jī)架重量更輕，但價(jià)格比玻璃纖維機(jī)架貴一些。

鋁合金機(jī)架。鋁合金機(jī)架價(jià)格便宜、墜機(jī)時(shí)不易摔壞，適合初學(xué)者入門使用。4.1.2機(jī)架的分類2．按軸距大小分類

軸距是指多旋翼飛行器機(jī)架上對稱兩軸電動機(jī)中心孔的距離，一般用來表示飛行器的大小。

軸距決定了能使用螺旋槳的最大直徑，軸距越大，可以使用的螺旋槳直徑越大。

常見的有250mm、450mm、550mm等軸距。例如，市場上的風(fēng)火輪系列機(jī)架F330、F450以及F550型號中的數(shù)字就表示軸距大小，即F330表示這個(gè)機(jī)架的軸距為330mm。4.1.3機(jī)架的選擇原則1．機(jī)架的選擇原則選擇機(jī)架時(shí)，需要從以下幾個(gè)方面去考慮機(jī)架的選擇。1）外觀。2）軸數(shù)。3）材料。4）安裝的簡易度。5）價(jià)格。6）強(qiáng)度。7）重量。從上面幾個(gè)問題綜合考慮，根據(jù)個(gè)人不同需求，可以選擇出適合自己的機(jī)架。4.1.3機(jī)架的選擇原則2．常見成品機(jī)架1）大疆風(fēng)火輪系列F450機(jī)架

大疆風(fēng)火輪F450機(jī)架如圖4-5所示。這是大疆公司為了滿足大多數(shù)航模愛好者而開發(fā)的一套機(jī)架，其力臂采用PA66+30GF高強(qiáng)度材料制成，選用兩種不同顏色，具有醒目、耐摔、耐撞擊的特點(diǎn)。

機(jī)架配備高強(qiáng)度復(fù)合PCB電路板，設(shè)計(jì)好相應(yīng)電路，使電子調(diào)速器、電源等連線更加快捷、安全。機(jī)身采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，為各種飛行控制系統(tǒng)及配件提供充足的安裝空間。圖4-5F450機(jī)架4.1.3機(jī)架的選擇原則2）碳纖維X550機(jī)架X550機(jī)架如圖4-5所示。

X550的懸臂采用了管式結(jié)構(gòu)，固定時(shí)要注意固定牢固，否則容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使螺旋槳方向改變。同時(shí)，在線路的布局和飛行控制器、電子調(diào)速器和接收器的安裝上需要下一番功夫。

不過因?yàn)樘祭w維機(jī)架質(zhì)量較輕，這樣對于有能力的操作者就可以發(fā)揮自己DIY能力，給飛行器做一個(gè)漂亮的外殼。這樣，飛行器不僅可以保護(hù)一些設(shè)備，還可以起到美觀的作用。圖4-6X550機(jī)架4.2動力系統(tǒng)的選擇4.2.1電動機(jī)4.2.2電子調(diào)速器4.2.3螺旋槳4.2.4電池4.2.5電動機(jī)、螺旋槳和電子調(diào)速器的匹配4.2.6估算飛行器飛行時(shí)間4.2.1電動機(jī)1．電動機(jī)的分類

在多旋翼飛行器中常用的電動機(jī)是直流電動機(jī)，直流電動機(jī)可以分為有刷電動機(jī)和無刷電動機(jī)。1）直流有刷電動機(jī)

直流有刷直流電動機(jī)的定子上安裝有固定的主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。（a）直流有刷直流電動機(jī)外觀（b）直流有刷直流電動機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

電動機(jī)（ElectricMachinery)是多旋翼飛行器的動力來源，并且可以通過改變轉(zhuǎn)速來改變飛行器的飛行狀態(tài)。4.2.1電動機(jī)

直流有刷電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：低速扭力性能優(yōu)異、轉(zhuǎn)矩大，價(jià)格便宜，干擾小。

直流有刷電動機(jī)的缺點(diǎn)：效率降低、噪音大、易發(fā)熱，壽命短，維護(hù)麻煩，干擾大。

多旋翼飛行器上很少使用直流有刷電動機(jī)，但在一些微型多旋翼飛行器上，可以使用空心杯有刷電動機(jī)。傳統(tǒng)的有刷電動機(jī)轉(zhuǎn)子是由線圈繞在鐵芯上組成，而空心杯電動機(jī)去掉了鐵芯，轉(zhuǎn)子由一個(gè)線圈編織成的籠子組成。這種電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)是重量輕、轉(zhuǎn)動慣量大幅降低而響應(yīng)快、能量轉(zhuǎn)換效率高。4.2.1電動機(jī)2）直流無刷電動機(jī)

多旋翼飛行器主要使用直流無刷電動機(jī)，這種電動機(jī)質(zhì)量輕，并能提供足夠強(qiáng)勁的動力。簡單來說，直流無刷電動機(jī)包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子。

直流無刷電動機(jī)的定子包含多個(gè)以輻射方式排列的線圈，銅線纏繞在鐵芯上形成了一簇電磁鐵。依照電動機(jī)特性的不同，電磁鐵/線圈以某種特定的方式進(jìn)行纏繞并相互連接。圖4-8直流無刷電動機(jī)（外轉(zhuǎn)子）4.2.1電動機(jī)（1）直流無刷電動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

直流無刷電動機(jī)的缺點(diǎn)：需要無刷電子調(diào)速器一起才能工作，價(jià)格比有刷的要高；可靠性受電子零件影響，或者傳感器受到干擾電動機(jī)會失效。

直流無刷電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：沒有電刷和轉(zhuǎn)向器的摩擦，噪音低、振動少，發(fā)熱少、壽命長；不需要更換電刷，維護(hù)簡單；沒有電刷產(chǎn)生的火花，干擾少；轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小。4.2.1電動機(jī)（2）直流無刷電動機(jī)調(diào)速原理

直流無刷電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和電動機(jī)所加直流電源電壓值的大小有關(guān)，但實(shí)際應(yīng)用過程中，并不是通過調(diào)節(jié)直流電源電壓來進(jìn)行調(diào)速的。

一般情況下，會采用調(diào)節(jié)三相全橋驅(qū)動電路中上橋臂或者下橋臂功率開關(guān)管導(dǎo)通信號的占空比，以改變直流電源加在電動機(jī)上的直流電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對速度的控制。

多旋翼飛行器采用的是無線控制方式，所以對電動機(jī)的調(diào)速也需要采用無線通信的方式來調(diào)節(jié)功率開關(guān)管導(dǎo)通信號的占空比。通常情況下，有三種通信方式，即PPM信號、TWI總線和串口信號。PPM信號是遙控模型中比較通用的信號格式，在多旋翼飛行器電動機(jī)控制板中需要安裝PPM信號的接收裝置，通過它檢測收到信號的占空比來獲取指令。當(dāng)改變發(fā)出PPM信號的占空比時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也就隨之改變。4.2.1電動機(jī)2．直流無刷電動機(jī)參數(shù)及特性1）電動機(jī)型號

通常購買的直流無刷電動機(jī)的型號是一串4位數(shù)字，有時(shí)后面跟著另外兩個(gè)字符數(shù)字串。這些數(shù)字不是隨意標(biāo)的，而是定義了電動機(jī)的一些特性。

目前，對于電動機(jī)型號的命名還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但一般來說，開頭的4個(gè)數(shù)字代表電動機(jī)的物理尺寸。前兩個(gè)數(shù)字代表整個(gè)電動機(jī)定子的直徑，后兩個(gè)數(shù)字代表整個(gè)電動機(jī)定子的高度，不同的廠商有不同的定義。4.2.1電動機(jī)

例如，某電動機(jī)型號是2212，表示定子外徑是22mm，定子高度是12mm。定子外徑和定子高度與電動機(jī)的功率成正比，2218的比2212的電動機(jī)定子高度高，肯定是功率同樣也大。這個(gè)尺寸的意義在于看型號就可以比較兩個(gè)電動機(jī)的功率大小，但這個(gè)一般只是比較定子外徑相同而高度不一樣，或者高度一樣而外徑不一樣，定子外徑和高度都不一樣的很難通過此型號比較。4.2.1電動機(jī)2）電動機(jī)KV值

電動機(jī)型號上另一個(gè)重要的參數(shù)就是KV值。KV值定義為“轉(zhuǎn)速/伏特”，意思為輸入電壓增加1伏特，無刷電動機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。例如：1000KV電動機(jī)，外加1V電壓，電動機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)每分鐘轉(zhuǎn)1000轉(zhuǎn)，外加2V電壓，電動機(jī)空轉(zhuǎn)就2000轉(zhuǎn)了。從這個(gè)定義來看，電壓與電動機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速是遵循嚴(yán)格的線性比例關(guān)系的，并且是常量，無論電動機(jī)在那個(gè)工作電壓，電壓和轉(zhuǎn)速的關(guān)系都遵從這一關(guān)系。4.2.1電動機(jī)

通常情況下，低KV值的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度慢(但通常會有較大的扭矩），高KV值的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)得更快。低KV值電動機(jī)采用較細(xì)的電線繞組，因而加載的電壓更大，電流更小，這就意味著旋轉(zhuǎn)得更慢，但會產(chǎn)生更大的功率/扭矩。高KV值電動機(jī)采用較粗的電線繞組，線圈數(shù)也少一些，這意味著較低的電壓可承載更大的電流，這就使得電動機(jī)旋轉(zhuǎn)得更快，但扭矩較小。高KV值電動機(jī)適用于較小尺寸的螺旋槳。4.2.1電動機(jī)3）電動機(jī)構(gòu)型

多數(shù)外轉(zhuǎn)子無刷電動機(jī)都采用12N14P構(gòu)型。

電動機(jī)的構(gòu)型參數(shù)表明其定子上有多少個(gè)電磁線圈，以及轉(zhuǎn)子上有多少個(gè)磁鐵。字母N前面的數(shù)字代表定子上電磁線圈的數(shù)量，稱為電動機(jī)槽數(shù)。字母P前面的數(shù)字代表轉(zhuǎn)子上磁鐵的數(shù)量，稱為電動機(jī)極數(shù)。由于無刷電動機(jī)是三相電動機(jī)，磁鐵是南北極成對使用，因此電動機(jī)槽數(shù)是3的倍數(shù)，電動機(jī)極數(shù)必然是偶數(shù)。圖4-10電動機(jī)槽數(shù)和極數(shù)4.2.1電動機(jī)4）外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子

無刷電動機(jī)有兩種主要的類型，即根據(jù)定子的位置，可以分為外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子。

外轉(zhuǎn)子電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件在外部，因此而得名。相反，內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件在電動機(jī)的內(nèi)部，而外面的部分保持靜止不動。內(nèi)轉(zhuǎn)子的磁鐵與軸相連，電磁鐵安裝在外殼的內(nèi)部，這與外轉(zhuǎn)子電動機(jī)剛好相反。圖4-11內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)結(jié)構(gòu)4.2.1電動機(jī)

外轉(zhuǎn)子扭矩比較大，KV值低，可以使用較大的螺旋槳，因此它幾乎是多旋翼飛行器或固定翼飛行器上應(yīng)用的專屬部件。

內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)主要用于遙控汽車模型。內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)中較重的磁鐵在旋轉(zhuǎn)部件上，并靠近中心，這意味著它不能產(chǎn)生較大的扭矩。這就使得內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)可以旋轉(zhuǎn)得更快，更適合在一些專門的無人機(jī)上應(yīng)用，如涵道風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，它的槳葉比較短，需要非常快速的旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生所需的推力。這種高轉(zhuǎn)速的能力使得內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)在無線電遙控汽車模型上使用更加廣泛。4.2.1電動機(jī)3．直流無刷電動機(jī)的選擇

多旋翼飛行器常用的電動機(jī)品牌有朗宇、新西達(dá)、亞拓、蝎子、浩馬特、花牌、銀燕等，各品牌電動機(jī)型號和參數(shù)是有差異的，在選擇時(shí)要綜合考慮。初學(xué)者在選擇電動機(jī)時(shí)應(yīng)考慮以下因素。(1)外觀。(2)重量。(3)手感。（4）考慮品牌因素。（5）考慮飛行器的運(yùn)動和抗風(fēng)。4.2.2電子調(diào)速器

對于不同的電動機(jī)可以將電子調(diào)速器分為有刷電子調(diào)速器和無刷電子調(diào)速器，分別針對有刷和無刷電動機(jī)的使用。在多旋翼飛行器中使用的是直流無刷電動機(jī)，下面主要介紹無刷電子調(diào)速器。1．電子調(diào)速器的作用

電子調(diào)速器是用于控制無刷電動機(jī)的設(shè)備，如圖4-12所示。直流無刷電動機(jī)的電子調(diào)速器通過將指定時(shí)序的電能發(fā)送給電動機(jī)，從而使得電動機(jī)能夠以需要的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圖4-12電子調(diào)速器4.2.2電子調(diào)速器電子調(diào)速器有以下作用。電子調(diào)速器最基本的功能就是通過飛行控制器給定PWM信號進(jìn)行電動機(jī)調(diào)速。電子調(diào)速器為遙控接收器上其他通道的舵機(jī)供電。電子調(diào)速器為飛行控制器供電。充當(dāng)換相器的角色，因?yàn)闊o刷電動機(jī)沒有電刷進(jìn)行換相（直流電源轉(zhuǎn)化為三相電源供給無刷電動機(jī)，并對無刷電動機(jī)起調(diào)速作用），所以需要靠電子調(diào)速器進(jìn)行電子換相。電子調(diào)速器還有一些其他輔助功能，如電池保護(hù)、啟動保護(hù)、剎車等。4.2.2電子調(diào)速器2．BEC(免電池電路)

有些電子調(diào)速器已經(jīng)自帶免電池電路，這個(gè)電路簡稱為BEC(BatteryEliminateCircuit)，即帶有BEC的電子調(diào)速器能夠輸出恒定的電壓，為無線電遙控設(shè)備如接收機(jī)、飛行控制器等提供電能。如圖4-13所示為帶BEC功能的電子調(diào)速器。圖4-13帶BEC功能的電子調(diào)速器4.2.2電子調(diào)速器1）線性BEC

線性BEC的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單體積小，電源輸出紋波電壓小，對外干擾低；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率不高（效率一般只有65%-70%，無形中減少電池對電動機(jī)的的輸出功率），穩(wěn)壓管溫度高，輸出電流小（1A-2A）。2）開關(guān)BEC

開關(guān)BEC，即SBEC，使用開關(guān)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高，溫度低，輸出電流大；缺點(diǎn)是元件數(shù)量體積比線性穩(wěn)壓要大的多，還有高頻開關(guān)會產(chǎn)生電磁干擾，并且電源輸出紋波電壓較大，對用電設(shè)備有一定影響（如飛行控制器或無線電遙控接收機(jī)）。4.2.2電子調(diào)速器3．電子調(diào)速器主要參數(shù)1）持續(xù)輸出電流：電子調(diào)速器能持續(xù)輸出的最大電流安培數(shù)（A）。電動機(jī)最大的輸入電流不能大于這個(gè)安培數(shù)，否則會燒掉電子調(diào)速器。2）瞬間電流：在短暫時(shí)間內(nèi)能輸出的最大電流。瞬間電流能持續(xù)的時(shí)間有限，在這個(gè)電流下不能長期工作。3）輸入電壓：電子調(diào)速器正常工作的電壓。輸入電壓通常會用電池節(jié)數(shù)來表示，如2-6S鋰電池，或者5-18節(jié)鎳氫/鎳鎘電池。使用時(shí)候確保電子調(diào)速器在有效工作電壓范圍內(nèi)。4.2.2電子調(diào)速器4）BEC輸出：支持BEC的電子調(diào)速器除了標(biāo)明是線性BEC還是開關(guān)BEC外，還會標(biāo)出輸出電壓及對應(yīng)的電流，如5.25V/3A。內(nèi)置BEC的輸出電壓可以通過軟件在5.25V和6V之間切換。

圖4-14所示為一個(gè)標(biāo)明主要參數(shù)的電子調(diào)速器，可以看出電子調(diào)速器的持續(xù)輸出電流為120A，輸入2-6S鋰電池，最大輸入電壓25.5V，具有BEC功能，BEC的輸出電壓為5.5V/4A。圖4-14帶有參數(shù)標(biāo)示的電子調(diào)速器4.2.2電子調(diào)速器4．電子調(diào)速器編程

所有的電子調(diào)速器都有一系列參數(shù)，為了獲得更好的性能，絕大部分電子調(diào)速器支持參數(shù)調(diào)整，即電子調(diào)速器編程。常用的電子調(diào)速器編程方法有以下三種。1）音調(diào)編程

音調(diào)編程是指采用樂音編程菜單，通過使用音頻音調(diào)來改變電子調(diào)速器不同的參數(shù)。

當(dāng)電子調(diào)速器進(jìn)入編程模式，它將按照選擇的萊單發(fā)出一系列的“嗶嗶”聲響，具體的音調(diào)由電子調(diào)速器生產(chǎn)廠商指定，通常其使用手冊上會提供一張表，告訴不同的“嗶嗶”聲響序列代表什么意思。4.2.2電子調(diào)速器2）編程設(shè)定卡編程

編程設(shè)定卡是一種可以進(jìn)行可視化參數(shù)設(shè)置的設(shè)備，參數(shù)寫入存儲卡后，將存儲卡插入電子調(diào)速器，即可一次性完成設(shè)置，對于多旋翼飛行器有好幾個(gè)電子調(diào)速器來說，這是非常快的一種編程方法。

編程設(shè)定卡通常有一些LED燈，根據(jù)所選擇的設(shè)置項(xiàng)而分別點(diǎn)亮。一旦完成了所有的設(shè)置，所要做的僅僅是按一下“OK”鍵就可以將參數(shù)保存到電子調(diào)速器中。圖4-15所示為編程設(shè)定卡。圖4-15編程設(shè)定卡4.2.2電子調(diào)速器3）USB編程

將電子調(diào)速器通過USB與平板電腦或筆記本電腦連接，通過軟件來進(jìn)行編程，這稱為USB編程。通過USB編程可以準(zhǔn)確地設(shè)置你想設(shè)置的任何參數(shù)，并且支持這種方法的電子調(diào)速器還會允許對新發(fā)布的固件版本進(jìn)行升級。

需要注意的是對電子調(diào)速器編程前，一定要確保已經(jīng)將所有的螺旋槳從飛行器上拆除，以免螺旋槳突然旋轉(zhuǎn)起來產(chǎn)生傷害，或者損壞周圍的其他設(shè)備。4.2.2電子調(diào)速器5．常用電子調(diào)速器參數(shù)設(shè)置1）剎車設(shè)置

電子調(diào)速器可以設(shè)置無剎車、軟剎車、重剎車和很重剎車等狀態(tài)。剎車功能在電子調(diào)速器上通常默認(rèn)是不開啟的。對于多旋翼飛行器最好是保持關(guān)閉狀態(tài)，除非所用的電子調(diào)速器和飛行控制器支持主動剎車，這樣能夠提高多旋翼飛行器的穩(wěn)定性。2）低壓保護(hù)

在監(jiān)控到電池低于某個(gè)電壓時(shí)候，電子調(diào)速器需要做的動作（如降低輸出功率或者立即切斷輸出），起到避免電池過放作用。4.2.2電子調(diào)速器3）低壓保護(hù)閾值

設(shè)定電池的引發(fā)電壓保護(hù)器作用的電壓值。建議設(shè)置好這個(gè)值，最大限度保護(hù)電池避免過放，延長電池壽命。4）PWM頻率PWM頻率通常默認(rèn)設(shè)置為8000赫茲或12000赫茲。5）鋰電節(jié)數(shù)

設(shè)置自動判斷電池節(jié)數(shù)，還是手工指定電池節(jié)數(shù)。6）BEC電壓

設(shè)置BEC輸出電壓。4.2.2電子調(diào)速器6．油門行程設(shè)置油門行程設(shè)置，就是將電子調(diào)速器與遙控發(fā)射機(jī)進(jìn)行校正。校正的過程，就是將電子調(diào)速器油門行程與輸入剛好匹配，以便油門輸入最大時(shí)，電子調(diào)速器也相應(yīng)地將最大功率輸出給電動機(jī)。圖4-16油門行程校正4.2.2電子調(diào)速器7．反轉(zhuǎn)電動機(jī)的旋向

對于多旋翼飛行器來說，當(dāng)電子調(diào)速器與電動機(jī)連接后，電動機(jī)電源線的連接順序決定了電動機(jī)按照某一特定的方向旋轉(zhuǎn)。如果電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤，只需要將兩根電源線交叉連接一下就可以將方向反轉(zhuǎn)過來，有些電子調(diào)速器可以通過參數(shù)設(shè)置來改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。

對于直流無刷電動機(jī)，其與電子調(diào)速器的連接并沒有什么特殊的順序，即使電子調(diào)速器和電動機(jī)線插錯(cuò)了次序也不會產(chǎn)生什么損壞，連接的順序只是影響電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向。4.2.2電子調(diào)速器8．其它電子調(diào)速器1）多合一電子調(diào)速器

多合一電子調(diào)速器集成多個(gè)電子調(diào)速器在一起，電源輸入只需要一組（如四旋翼飛行器，能省6條電源輸入線和香蕉插頭），可以簡化布線，減少插頭、減輕機(jī)體重量。

多合一電子調(diào)速器適合重量控制嚴(yán)格、可靠性要求高的多旋翼飛行器。圖4-17所示為四合一電子調(diào)速器4.2.2電子調(diào)速器2）電動機(jī)電子調(diào)速器二合一電子調(diào)速器

把電子調(diào)速器整合在電動機(jī)里面，可以最大限度簡化布線和減輕重量，最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)電動機(jī)與電子調(diào)速器的匹配，使電動機(jī)性能和可靠性提高。

如多旋翼飛行器使用電動機(jī)電子調(diào)速器二合一電子調(diào)速器，可節(jié)省重量相當(dāng)可觀。

電動機(jī)電子調(diào)速器二合一的缺點(diǎn)是一旦任何一個(gè)部件損壞就等于電動機(jī)和電子調(diào)速器都需要更換。圖4-18二合一電子調(diào)速器4.2.2電子調(diào)速器9．電子調(diào)速器的選擇電子調(diào)速器的品牌主要包括好盈、花牌、鳳凰、中特威、銀燕等。初學(xué)者在選擇電子調(diào)速器時(shí)應(yīng)考慮以下因素。選擇有說明書的產(chǎn)品。(2)選擇有完善包裝的產(chǎn)品。(3)選擇電路板厚的產(chǎn)品。(4)選擇散熱能力好的產(chǎn)品。4.2.3螺旋槳

螺旋槳是多旋翼飛行器動力的最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是動力系統(tǒng)中非常重要的部件，也是最易損壞的部件。1．螺旋槳的材料

螺旋槳的制造材料決定了螺旋槳的柔韌性、成本和強(qiáng)度。按材質(zhì)一般可分為尼龍槳，碳纖維槳和木槳等。

尼龍槳葉是最常見的螺旋槳，其成本低、韌性好。韌性好的螺旋槳在一定程度上能夠吸收飛行器的某些運(yùn)動，使其更加穩(wěn)定，飛行起來更加從容。圖4-19尼龍槳4.2.3螺旋槳

碳纖維螺旋槳具有剛度高、強(qiáng)度高和質(zhì)量輕的特點(diǎn)。由于碳纖維螺旋槳剛度高，使其能夠比其他材料更好地保持外形不變，因此有著最佳的氣動效率，它能夠產(chǎn)生更大的拉力，最適用于重載無人機(jī)。如圖4-20所示為碳纖維螺旋槳。

木質(zhì)的螺旋槳由于成本較高，如今已經(jīng)很少使用了。由于采用木頭作為材料，質(zhì)量上也比尼龍或碳纖維的要重一些。因此這種螺旋槳有時(shí)候會用于重載航拍飛行器上。如圖4-20所示為木質(zhì)螺旋槳。圖4-20木質(zhì)螺旋槳圖4-20碳纖維螺旋槳4.2.3螺旋槳2．螺旋槳的參數(shù)1）螺旋槳直徑

螺旋槳直徑是指螺旋槳兩個(gè)槳尖之間的距離，也就是螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)候最大的旋轉(zhuǎn)面的直徑。

螺旋槳直徑?jīng)Q定了在標(biāo)準(zhǔn)流體實(shí)驗(yàn)條件下，螺旋槳在槳旋一周形成的圓形區(qū)域內(nèi)切割空氣量的大小，它決定了產(chǎn)生飛行拉力的大小和扭矩的大小，并不能影響飛行的速度。同一個(gè)轉(zhuǎn)速的螺旋槳，螺旋槳直徑越大，拉力也越大。圖4-21螺旋槳直徑4.2.3螺旋槳2）螺旋槳螺距

螺旋槳螺距是指螺旋槳（槳葉剖面迎角為零時(shí)）旋轉(zhuǎn)一周在軸向移動的距離?；蛘哒f旋轉(zhuǎn)一整周螺旋槳往前行進(jìn)的距離。

螺距體現(xiàn)了螺旋槳槳葉角度的大小，但并不是指實(shí)際的角度。幾何螺距越大，飛行速度越快，但需要更長的時(shí)間來加速，所以加速上升能力就比較差。

同一個(gè)轉(zhuǎn)速的螺旋槳，螺距越大的槳，飛行的速度越快。4.2.3螺旋槳3）螺旋槳規(guī)格

螺旋槳的規(guī)格通常以字母+英制單位的4位數(shù)字來表示。字母表示的是廠家，字母后的前兩位數(shù)字代表直徑，后兩位數(shù)字代表螺距。

一般來說，如果頭兩位數(shù)字直徑大于30，則螺旋槳的直徑和螺距均為該數(shù)字除以10，如APC8060槳的80表示的是8英寸，60表示是6英寸。

幾乎所有的螺旋槳在售出的時(shí)候都會在其包裝上注明螺旋槳規(guī)格，如圖4-22所示。圖4-22螺旋槳規(guī)格4.2.3螺旋槳3．螺旋槳產(chǎn)生的動力

根據(jù)螺旋槳空氣動力學(xué)的相關(guān)理論可知，螺旋槳上產(chǎn)生的升力與反轉(zhuǎn)矩主要與空氣密度、螺旋槳角速度、螺旋槳槳葉面積、槳葉長度、槳葉數(shù)、槳葉的特征升力系數(shù)和反轉(zhuǎn)矩系數(shù)有關(guān)，其關(guān)系可近似表述為

式中，F(xiàn)為螺旋槳產(chǎn)生的升力；α為螺旋槳槳葉面積；ρ為空氣密度；ω為螺旋槳角速度；NB為螺旋槳槳葉數(shù)；CT為螺旋槳槳葉的特征升力系數(shù)；M為螺旋槳產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)矩；R為槳葉長度；CM為螺旋槳槳葉的反轉(zhuǎn)矩系數(shù)。

4.2.3螺旋槳4．螺旋槳的正反槳

多旋翼飛行器為了抵消螺旋槳的自旋，相隔的槳旋轉(zhuǎn)方向是不一樣的，所以需要正反槳。

正反槳的風(fēng)都向下吹。適合順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的叫正漿、適合逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的是反漿。

這兩種槳因?yàn)閹缀温菥喾聪?，所以在安裝的時(shí)候必須對稱安裝這兩種槳，并且要區(qū)分好正槳和反槳。4.2.3螺旋槳1）用槳葉迎風(fēng)面區(qū)分正反槳

螺旋槳橫著放，槳葉有字（槳葉規(guī)格）的一面向上，大直徑螺旋槳槳緣是平滑弧線的是迎風(fēng)面，如圖4-23（a）所示；小直徑螺旋槳槳緣接近直線的是迎風(fēng)面，如圖4-23（b）所示。右邊槳葉的迎風(fēng)面在后面的是正槳，右邊槳葉的迎風(fēng)面在前面的是反槳，如圖4-23（c）和圖4-23（d）所示。圖4-23螺旋槳正槳和反槳的區(qū)分4.2.3螺旋槳2）用槳葉上刻字（槳葉規(guī)格）來區(qū)分正反槳

螺旋槳生產(chǎn)廠家不同，用刻字（槳葉規(guī)格）來區(qū)分正槳反槳的方式也不一樣。通常情況下，槳葉上刻有螺旋槳型號規(guī)格字樣，如10x5.5MR，另外一個(gè)螺旋槳的刻字是10x5.5MRP，則標(biāo)有MR字樣表示螺旋槳是正槳，標(biāo)有MRP字樣表示螺旋槳是反槳。有些是以CCW（正槳）和CW（反槳）來區(qū)分，有些是以L（正槳）和R（反槳）來區(qū)分。用這種方式一定要搞清楚廠家如何區(qū)分正反槳，并再用迎風(fēng)面的方式檢查一次。4.2.3螺旋槳5．螺旋槳的槳葉

螺旋槳的槳葉最常見的是兩葉槳，有時(shí)候也會看到三葉槳，如圖4-23所示。

就效率而言，兩葉槳的效率要高于三葉槳的效率，因?yàn)槿~槳多余出來的那一支葉片會擾亂另外兩支葉片附近的空氣，導(dǎo)致平衡性降低。

三葉槳常見于一些固定冀飛行器和微型四旋冀飛行器，這是由最大螺旋槳直徑的實(shí)際限制所決定的。圖4-23三葉槳4.2.3螺旋槳6．可折疊螺旋槳

顧名思義，可折疊螺旋槳在飛行或存儲時(shí)能夠向后折疊，如圖4-24所示。

可折疊螺旋槳在固定翼滑翔機(jī)上特別常見，當(dāng)飛機(jī)爬升到足夠的局度，關(guān)閉電動機(jī)，螺旋槳在風(fēng)阻的作用下向后折疊起來，這樣使得滑翔機(jī)更具有流線型，有助于提高機(jī)的滑翔性能。

在多旋翼飛行器上，相對于可向后折疊的螺旋槳，使用向側(cè)面折疊的螺旋槳更易于存儲和運(yùn)輸。圖4-24可折疊螺旋槳4.2.3螺旋槳7．螺旋槳的安裝

當(dāng)要將螺旋槳安裝到電動機(jī)上時(shí)，所使用的電動機(jī)品牌或型號通常會標(biāo)明使用什么方法來緊固螺旋槳。通常情況下，購買螺旋槳時(shí)，會獲得一系列不同尺寸的塑料圓環(huán)，即螺旋槳墊片。

選擇合適的螺旋槳墊片可以將螺旋槳緊貼地安裝在電動機(jī)的軸上，這樣確保二者對心，避免產(chǎn)生振動和失衡的問題。4.2.3螺旋槳螺旋槳的安裝方法主要有以下幾種。1）使用螺旋槳夾頭安裝

螺旋槳夾頭是固定翼飛行器常用的一種螺旋槳安裝方法，尤其常用于推進(jìn)式的電動機(jī)上。

螺旋槳連接在夾頭上，夾頭滑過電動機(jī)的軸，再通過平頭螺釘緊固。這種夾頭最大的優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)飛機(jī)摔下來時(shí)，它會很容易地滑落，從而使螺旋槳從軸上掉出來。

在多旋翼飛行器上不推薦用這種安裝方法。圖4-25所示為螺旋槳夾頭及使用螺旋槳夾頭安裝的螺旋槳。圖4-25使用螺旋槳夾頭安裝螺旋槳4.2.3螺旋槳2）直接安裝

直接安裝螺旋槳的方法主要用于大型多旋翼飛行器平臺，特別是采用碳纖維材料的螺旋槳。

將螺旋槳直接安裝在電動機(jī)上意味著電動機(jī)的重心較低，電動機(jī)與螺旋槳之間的連接更加牢固，這樣能夠減少振動。但直接安裝的缺點(diǎn)是螺旋槳在飛機(jī)摔落的時(shí)候有可能會折斷，因?yàn)檫@種方法不會像其他安裝方法那么容易將螺旋槳滑落下來。4.2.3螺旋槳3）使用螺旋槳適配器安裝

使用螺旋槳適配器安裝是目前多旋翼飛行器螺旋槳最常見的安裝方法。電動機(jī)有一個(gè)帶有螺紋的軸，螺旋槳穿過電動機(jī)軸后，通過一個(gè)大的螺帽緊固住。螺帽可以選擇螺紋的方向，以避免飛行過程中螺帽松脫。圖4-26所示為螺旋槳適配器及使用螺旋槳適配器安裝的螺旋槳。圖4-26使用螺旋槳適配器安裝螺旋槳4.2.3螺旋槳4）自緊安裝

自緊安裝方法與使用螺旋槳適配器安裝的方法相類似，只是螺旋槳制造時(shí)直接在槳孔里做出了螺紋。

在帶有螺紋軸的電動機(jī)上，螺旋槳可以直接旋在上面。

這種方法常于一些“到手即飛”的四旋翼飛行器模型上，它能夠非常有效地避免由于忘記旋緊而導(dǎo)致的飛行過程中螺旋槳的脫落。另一個(gè)就是當(dāng)完成飛行時(shí),不用借助任何工具就可以把螺旋槳拆下來，這樣在運(yùn)輸?shù)倪^程中就不會使其折斷或損壞。圖4-27為自緊螺旋槳。圖4-27自緊螺旋槳4.2.3螺旋槳8．螺旋槳的平衡

未平衡的螺旋槳是造成多旋翼飛行器振動的主要原因，并且振動還會對飛行控制器的傳感器性能造成影響。

平衡的過程，就是通過確保螺旋槳兩側(cè)的質(zhì)量高度一致，使重心位于電動機(jī)和螺旋槳的中心，最大限度地減小振動。螺旋槳平衡器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)軸，被平衡的螺旋槳安裝在這個(gè)軸上。如圖4-28所示。圖4-28螺旋槳平衡器4.2.3螺旋槳

讓螺旋槳平衡有兩個(gè)步驟：第一步是平衡槳葉，第二步就是平衡螺旋槳的中央槳轂。下面將介紹如何平衡螺旋槳。1）平衡螺旋槳槳葉（1）取下螺旋槳平衡器的中心軸，調(diào)整軸中的兩個(gè)法郎軸承，使其錐形面相對，如圖4-29所示。圖4-29調(diào)整法郎軸承4.2.3螺旋槳（2）把其中一個(gè)法郎軸承旋轉(zhuǎn)而出，裝入要測試的螺旋槳。錐形軸承剛好嵌入螺旋槳中心孔位置，把槳葉調(diào)整到軸的中間位置。如圖4-29所示。（3）把已經(jīng)調(diào)節(jié)好的中心軸裝在槳平衡器底座上，然后放置在一個(gè)水平面上，觀察螺旋槳狀態(tài)，任意旋轉(zhuǎn)螺旋槳，觀察最終停止后螺旋槳的狀態(tài)。出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，螺旋槳的兩葉會一邊高，一邊低，較重的一側(cè)會下沉。如圖4-30所示。圖4-29固定螺旋槳圖4-30螺旋槳不平衡現(xiàn)象4.2.3螺旋槳（4）剪取一段10mm的長條膠帶，在較輕的槳葉葉尖上面輕輕粘上，再將螺旋槳撥到水平位置。（5）如果粘貼膠帶的槳葉一側(cè)下沉，則表明有膠帶的這邊較沉。如圖4-31所示。

這時(shí)不要將膠帶剪掉一部分，而是要將膠帶改粘到更靠槳中心的部位，直到螺旋槳兩邊能夠保持水平。

膠帶最好是一整塊的，不要裁剪一小塊，然后再加一小塊，這樣容易使膠帶脫落。圖4-31配重超重4.2.3螺旋槳（6）如果螺旋槳在相反的一側(cè)下沉，則還需要剪出一塊膠帶再粘上，以增加較輕一側(cè)的質(zhì)量。一旦螺旋槳保持水平了，如圖4-32所示，就可以將膠帶摁下粘牢。圖4-32螺旋槳平衡2）平衡螺旋槳槳轂

通常情況下，平衡螺旋槳槳轂并非必要，因?yàn)闃灢黄胶庖鸬恼駝記]有因槳葉不平衡引起的振動那么明顯，所以常被忽略。但如果飛行器存在振動問題，這一步還是少不了的。平衡螺旋槳槳轂可按照以下步驟進(jìn)行。4.2.3螺旋槳（1）首先以一個(gè)較小的角度將螺旋槳安裝在平衡器上，比如45度；如果放手后，螺旋槳稍微向一側(cè)傾斜，那么再繞著平衡器撥動整個(gè)螺旋槳，然后再試一次。（2）再撥動幾次螺旋槳，并在各種角度測試之后，這時(shí)應(yīng)該能感覺到是否有—側(cè)的槳轂要比另一側(cè)重。（3）可以使用粘膠帶或打磨去掉一些材料的方法來使得螺旋槳兩側(cè)平衡。當(dāng)螺旋槳實(shí)現(xiàn)完美平衡時(shí)，應(yīng)該能在任何傾斜角上保持穩(wěn)定。4.2.3螺旋槳9．螺旋槳的選擇

相同的電動機(jī)，不同的KV值，用的螺旋槳也不一樣，每個(gè)電動機(jī)都會有一個(gè)推薦的螺旋槳。相對來說，螺旋槳配得過小，不能發(fā)揮最大推力；螺旋槳配得過大，電動機(jī)會過熱，會使電動機(jī)退磁，造成電動機(jī)性能的永久下降。

初學(xué)者選擇螺旋槳時(shí)應(yīng)考慮以下因素。（1）不同材質(zhì)的螺旋槳，價(jià)格和性能差別較大，根據(jù)實(shí)際需要，選擇最適合的螺旋槳。（2）螺旋槳的型號必須與電動機(jī)的型號相匹配，可參考電動機(jī)廠家推薦使用的螺旋槳型號。4.2.4電池

電池用于為飛行器上的所有設(shè)備包括電動機(jī)、飛行控制器和其他一些設(shè)備提供電能。目前多旋翼飛行器所使用的電池，最常見的是鋰聚合物電池，相對于以前遙控模型所采用的鎳鎘或鎳氫電池，鋰聚合物電池的能量密度是最大的。4.2.4電池1．鋰聚合物電池的材料與構(gòu)成

鋰聚合物電池是在鋰離子電池的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而成的一種新型電池，如圖4-33所示。因其具有容量大、重量輕（即能量密度大）、內(nèi)阻小、輸出功率大的特點(diǎn)，因而可以作為動力電池。鋰聚合物電池由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜、正極引線、負(fù)極引線和電池殼等組成。圖4-33鋰聚合物離子電池4.2.4電池2．鋰聚合物電池的參數(shù)電池上有一些不同的性能指標(biāo)，它們定義了電池的相關(guān)參數(shù)。1）S數(shù)（芯數(shù)）

電池的主要規(guī)格分類依據(jù)是電壓。鋰聚合物電池則是以芯數(shù)來進(jìn)行定義的。

鋰聚合物電池中每個(gè)電芯電壓為3.7伏，形狀為長方形，質(zhì)軟而且薄，里面包含有電池的化學(xué)物質(zhì)。這些化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)決定了電池充滿情況下的最大電壓為4.2伏，最小的電壓不能低于3伏。如果電壓超過了這個(gè)范圍，就可能對電池造成永久的傷害，最壞的情形就是電池變得不穩(wěn)定并發(fā)生爆炸。4.2.4電池

為了使鋰聚合物電池的電壓更高，可增加電池的芯數(shù)，把多個(gè)電芯串聯(lián)。最常見的是采用3芯電池，可獲得11.1伏的電壓。電池芯數(shù)寫作1S代表1芯電池，2S代表2芯電池，依此類推。即S數(shù)是指串聯(lián)鋰聚合物電池電芯的片數(shù)，S數(shù)越大，電池的電壓越大。表4-2標(biāo)明了不同芯數(shù)下電壓的范圍。芯數(shù)標(biāo)稱電壓（V）最小電壓（V）最大電壓（V）1S3.73.04.22S7.46.08.43S11.19.012.64S14.812.016.85S18.515.021.06S22.218.025.2表4-2不同芯數(shù)下電壓的范圍4.2.4電池2）P數(shù)

電芯串聯(lián)能增加電壓但容量不變。

為了獲得更大的容量及較高的放電倍率，有些電池將一定數(shù)量的電芯以并聯(lián)的方式連接，并聯(lián)個(gè)數(shù)用P來表示，這樣在保持電壓恒定的同時(shí)可提高電池的容量和放電倍率。即P數(shù)是指并聯(lián)鋰聚合物電池電芯的片數(shù)，P數(shù)越大，電池的電流越大。

例如一個(gè)電池標(biāo)識為2S2P，其中第一個(gè)數(shù)字（S前面的）代表串聯(lián)的電池芯數(shù)(2S)，第二個(gè)數(shù)字代表多少個(gè)電芯以并聯(lián)的方式連接（2P)，因此，在2S2P這個(gè)標(biāo)識的電池中，有4個(gè)獨(dú)立的電芯。4.2.4電池3）mAh（毫安?時(shí)）

電池的能量或容量以毫安?時(shí)(mAh)來定義。

例如某電池容量是2600mAh，表示能以2600mA(2.6A)放電一個(gè)小時(shí)，或者以26A放電0.1個(gè)小時(shí)。

電池的容量決定了飛行器的最大工作時(shí)間，電池的容量越大，能提供的電能越大，但質(zhì)量和體積也越大。

對于一架給定的飛行器而言，應(yīng)當(dāng)選擇一個(gè)最優(yōu)的電池容量值，以便獲得最長的飛行時(shí)間。4.2.4電池4）C數(shù)（放電倍率）C數(shù)（放電倍率）是指鋰聚合物電池放電電流的數(shù)值為額定數(shù)值的倍數(shù)，是表示電池放電快慢的一種量度。

1C是指電池用1C的放電倍率放電可以持續(xù)工作1小時(shí)。

例如容量為2200mAh的電池1C是2200mA（2.2A），可以以2200mAh持續(xù)放電1個(gè)小時(shí)。很多電池的放電/充電電流用C數(shù)來表示，可以根據(jù)放電倍率(C)=放電電流（A）/額定容量(mAh)換算為對應(yīng)的電流及持續(xù)放電時(shí)間。4.2.4電池5）內(nèi)阻

鋰離子電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí)，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。

電池內(nèi)阻大，會產(chǎn)生大量焦耳熱引起電池溫度升高，導(dǎo)致電池放電工作電壓降低，放電時(shí)間縮短，對電池性能、壽命等造成嚴(yán)重影響。

鋰電池內(nèi)阻在幾毫歐到幾十毫歐之間。內(nèi)阻小的電池的大電流放電能力強(qiáng)（最大放電倍率C數(shù)大），內(nèi)阻大的電池放電能力弱。4.2.4電池3．鋰聚合物電池連接端口

所有的電池都有兩個(gè)連接端口。

粗線連接的那個(gè)為主供電連接端口，電池所有的電能都要通過它來傳輸。第二個(gè)端口較小，由多線組成，稱為平衡導(dǎo)線。如圖4-34所示。

鋰聚合物電池含有一個(gè)或者多個(gè)電芯，平衡導(dǎo)線上的每根都與電池中的每個(gè)電芯連接；這用于電池的充電，以確保每個(gè)電芯都在正確的充電水平上。圖4-34鋰聚合物電池連接端口4.2.4電池

電池與其他設(shè)備的連接有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

有些生產(chǎn)廠商傾向于采用某一特定類型的連接方式，購買電池時(shí)要確定連接的設(shè)備是否有與之相同的連接端口。

多旋翼飛行器鋰聚合物電池最常用的連接端口是EC3型、XT60型和T型插頭。在電池上的連接端口通常是母頭。如圖4-34所示。圖4-34鋰聚合物電池常用連接端口型號4.2.4電池4．鋰聚合物電池的充電與日常保養(yǎng)

所有的電池根據(jù)充電和放電的循環(huán)周期都有一定的壽命。

鋰聚合物電池與其他類型電池相比有更高的能量密度，且存在一些揮發(fā)性的物質(zhì)，因此這種電池有可能變得不穩(wěn)定，如果沒有得到很好的看護(hù)，還有可能引起火災(zāi)。因此，對于鋰聚合物電池應(yīng)該進(jìn)行正確的使用及存儲。4.2.4電池1）鋰聚合物電池充電

由于鋰聚合物電池的設(shè)計(jì)及其芯數(shù)，需要用專門的鋰聚合物電池平衡充電器。為了延長電池的壽命，充電時(shí)最好盡可能慢一些，并注意以下幾點(diǎn)：（1）充電電流：充電電流不得超過最大充電電流（一般情況下為0.5~1.0C或以下），使用高于推薦電流充電將可能引起電池的充放電性能、機(jī)械性能和安全性能的問題，并可能導(dǎo)致發(fā)熱或泄漏。（2）充電電壓：充電電壓不得超過規(guī)定的限制電壓（4.2V/單體電池），4.25V為每單片充電電壓的最高極限。（3）充電溫度：電池必須在規(guī)定環(huán)境溫度范圍內(nèi)進(jìn)行充電，否則電池易受損壞。當(dāng)電池表面溫度異常時(shí)（指電池表面溫度超過50°C），應(yīng)立即停止充電。

（4）反向充電：正確連接電池的正負(fù)極，嚴(yán)禁反向充電。若正負(fù)極接反，將無法對電池進(jìn)行充電。4.2.4電池電池的日常保養(yǎng)要注意以下事項(xiàng)。①正確使用可以延長聚合物鋰電池的使用壽命。②每次使用完電池必須等待完全冷卻后才能重新充電，避免電池自身處在高溫狀態(tài)或在高溫環(huán)境下充電。③長時(shí)間存放而不使用的電池，應(yīng)保持電池總電量的70%。當(dāng)處于未被使用的狀態(tài)當(dāng)中時(shí)，鋰電池會有一個(gè)自動放電的過程。④正確設(shè)置充電電流，過大的電流充電也會影響電池壽命，同時(shí)也不能完全充滿。4.2.4電池⑤電池只適合在室溫下保存和使用，電池的溫度在4oC以下時(shí)放電性能會下降，電池的溫度在-10oC以下時(shí)會導(dǎo)致電池放電性能嚴(yán)重下降，甚至?xí)?dǎo)致電池完全不放電，所以應(yīng)盡量避免將電池長時(shí)間在低溫環(huán)境下放置。⑥避免在4oC以下的低溫環(huán)境里對電池進(jìn)行充電，太低的溫度下電池有時(shí)甚至充不上電。⑦鋰電池在35oC以上的高溫環(huán)境下工作，電池的電量也會減少，電池的供電時(shí)間不會像往常那樣長。⑧要想發(fā)揮電池的最大效能，就需要經(jīng)常用它，讓電池內(nèi)的電子始終處于流動狀態(tài)。4.2.4電池⑨不要把電池放在有硬幣或鑰匙的口袋中，也不要放在雨后或結(jié)露的潮濕草地上，因?yàn)檫@些情況下有可能發(fā)生短路。⑩飛行時(shí)如果地面站電壓告警，必須馬上降落。?降落后要及時(shí)把電池取出。?起飛前換入充滿電的電池，避免與部分放電的電池弄混。4.2.4電池5．鋰聚合物電池的選擇多旋翼飛行器常用電池主要有復(fù)利、海雷新能源、格瑞普、實(shí)達(dá)等。初學(xué)者在選擇電池時(shí)要考慮以下因素。1）電池的重量。為了增加飛行的時(shí)間，需要盡可能使用高容量的電池，而隨著容量的增加，電池的質(zhì)量也會增加。2）電池最大持續(xù)放電電流。除了電池不要過重之外，還需要確保電池能夠?yàn)殡妱訖C(jī)提供足夠的電流。3）電池的電壓。電池電壓不能超過電子調(diào)速器最高承載電壓。4.2.5電動機(jī)、螺旋槳和電子調(diào)速器的匹配1．電動機(jī)和螺旋槳匹配的基本原則

多旋翼飛行器動力裝置中，電動機(jī)與螺旋槳各有其自己的特性。

判斷電動機(jī)與螺旋槳是否匹配的兩個(gè)基本參數(shù)是：電動機(jī)的功率和KV值。

外轉(zhuǎn)子無刷電動機(jī)的功率大小與尺寸相關(guān)，主要是定子的直徑和高度，這兩個(gè)尺寸越大，電動機(jī)的功率越大。

無刷電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)速和電壓成正比：

電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)速=KV值X工作電壓4.2.5電動機(jī)、螺旋槳和電子調(diào)速器的匹配

電動機(jī)與螺旋槳內(nèi)在關(guān)系的一個(gè)重要因素是電動機(jī)的扭矩。電動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩三者之間的關(guān)系為

電動機(jī)的功率=電動機(jī)轉(zhuǎn)速X扭矩

在功率恒定的情況下，電動機(jī)的KV值越高，即轉(zhuǎn)速越高，扭矩越?。环粗?，電動機(jī)的KV值越低，即轉(zhuǎn)速越低，則扭矩越大。

螺旋槳的尺寸與轉(zhuǎn)速由多旋翼飛行器對拉力的需求決定。螺旋槳的尺寸大、轉(zhuǎn)速大則拉力大，但是同時(shí)旋轉(zhuǎn)的阻力增大，也就是對電動機(jī)的扭矩要求增大。

多旋翼飛行器對螺旋槳需求的拉力由螺旋槳尺寸和轉(zhuǎn)速兩個(gè)因素決定，并不是只能選擇一種尺寸的螺旋槳或一種電動機(jī)。4.2.5電動機(jī)、螺旋槳和電子調(diào)速器的匹配2．電動機(jī)和螺旋槳的匹配

在決定選用哪種電動機(jī)之前，首先需要估算一下飛行器的質(zhì)量大致是多少，或者需要攜帶哪些設(shè)備。這樣才能知道需要多大的電動機(jī)來驅(qū)動飛行器。

當(dāng)為多旋翼飛行器選用電動機(jī)時(shí)，要遵循的總要求是要確保電動機(jī)和螺旋槳組合，在50%~65%油門開度的情況下能夠產(chǎn)生飛行器懸停所需的推力。

一旦估算了多旋翼飛行器的總質(zhì)量，就需要去查看電動機(jī)的拉力數(shù)據(jù)表（廠商提供），找到一個(gè)合適的電動機(jī)和螺旋槳的組合，其能產(chǎn)生足夠的拉力（2倍于多旋翼飛行器的估算質(zhì)量）。4.2.5電動機(jī)、螺旋槳和電子調(diào)速器的匹配

力效是指電動機(jī)消耗每瓦功率所能產(chǎn)生的拉力，該值的單位是克/瓦（g/W）。螺旋槳電壓（V）電流（A）油門（%）拉力（g）拉力比例（%）功率（W）力效（g/W）APC104714.83304004444.49.014.3435005663.647.865.5556006781.47.377086.66101009001001486.0818.52.6194003248.18.323.5255004064.757.724.7346004886.956.908.56190071157.255.721410012601002594.86APC123814.83214003344.49.014.8336004971.048.457.95480065116.926.849.66690073142.086.3314.61001230100216.085.69APC11473244003744.49.015.2426005676.967.806.7547006599.167.068.26680074121.366.5912.510010801001855.844.2.5電動機(jī)、螺旋槳和電子調(diào)速器的匹配

從表4-3可以看到，螺旋槳尺寸相同、電壓不同的情況下，使用高電壓的電池可使相同的電動機(jī)能夠產(chǎn)生更大的推力，這會讓多旋翼飛行器響應(yīng)更靈敏，速度更快；電壓相同、螺旋槳尺寸不同的情況下，螺旋槳直徑越大，電動機(jī)的效率越高。因此，選擇槳葉的時(shí)候，如果是為了最大留空時(shí)間，就盡量選擇槳葉直徑大的螺旋槳。4.2.5電動機(jī)、螺旋槳和電子調(diào)速器的匹配3．電子調(diào)速器和電動機(jī)的匹配

在選擇好所需的電動機(jī)和所期望的運(yùn)行工作點(diǎn)后，還需要査看一下電動機(jī)拉力數(shù)據(jù)表，看一下此工作狀態(tài)所需的最大電流。

通過這一數(shù)值，確保電子調(diào)速器的額定電流不低于電動機(jī)的最大電流。電動機(jī)的最大電流不會恰好與電子調(diào)速器的額定電流值一致，所以最好做一下調(diào)整，以便電子調(diào)速器確實(shí)能夠應(yīng)對電動機(jī)所需的電流。4.2.6估算飛行器飛行時(shí)間1．估算電動機(jī)總功率

為了估算飛行器飛行中電動機(jī)所消耗的總功率，首先根據(jù)飛行器的質(zhì)量和需要電動機(jī)產(chǎn)生的拉力，查看電動機(jī)的拉力數(shù)據(jù)表，找到對應(yīng)于這個(gè)拉力的力效值（克/瓦），然后只需要將拉力值除以電動機(jī)的力效值（克/瓦），即得到電動機(jī)總功率。2．估算電池的總能量

電池的總能量可以簡單地認(rèn)為是將電池的容量mAh（毫安?時(shí)）乘以電池的電壓。在此例中，使用了一個(gè)5000mAh的3芯（11.1伏）聚合物鋰電池，因此，電池的總能量為5x11.1=55.5（瓦?時(shí)）4.2.6估算飛行器飛行時(shí)間

4.3.1遙控設(shè)備的種類1）按用途分類根據(jù)用途遙控設(shè)備可分為通用遙控設(shè)備和車船模型遙控設(shè)備，如圖4-44所示。

車船模型遙控設(shè)備專用于車輛或者船的遙控，通常只具備2~3個(gè)通道，有些車船模型遙控設(shè)備考慮到操縱者的特殊習(xí)慣而設(shè)計(jì)成“槍形”，操縱方式也比較特殊。通用遙控設(shè)備一般具有4個(gè)通道，并且通常采用雙桿式的結(jié)構(gòu)。多旋翼飛行器大多用通用遙控器。2）按功能和檔次分類

遙控設(shè)備按性能和功能差異以及價(jià)位可分為普通版、中級版、中高級版、高級版幾種。圖4-44遙控設(shè)備4.3.2遙控設(shè)備的組成

一個(gè)無線電遙控系統(tǒng)包含一個(gè)發(fā)射機(jī)（就是手里拿著的裝置）和一個(gè)接收機(jī)（安裝在飛行器上的裝置）。1）無線電遙控發(fā)射機(jī)

無線電遙控發(fā)射機(jī)就是飛行器飛行時(shí)拿在手里的裝置。

發(fā)射機(jī)上的兩個(gè)操縱桿主要用于控制飛行器的油門、滾轉(zhuǎn)、俯仰以及偏航。

發(fā)射機(jī)上還有很多其他的按鍵和切換開關(guān)，用于實(shí)現(xiàn)其他的控制功能，比如控制襟翼、起落架，以及與飛行控制器相關(guān)的一些操作，諸如改變飛行模式及控制機(jī)載相機(jī)等。4.3.2遙控設(shè)備的組成(1)模式1與模式2(日本手與美國手）

無線電遙控發(fā)射機(jī)有兩種可能的操縱模式，通常稱為模式1和模式2。

區(qū)別方法，就是看油門桿，它不像其他操縱桿上下板動后能夠回彈至中立位置，而是上下板動后不自動回到中立位置。如果油門桿在左側(cè)，則是模式2(即美國手）；如果在右側(cè)，則很可能是模式1(日本手）。圖4-41模式2無線電遙控發(fā)射機(jī)4.3.2遙控設(shè)備的組成(2)通道

通道是指無線電遙控發(fā)射機(jī)能夠獨(dú)立控制的數(shù)量，或無線電系統(tǒng)所具有的輸出數(shù)量。

車/船至少要兩個(gè)通道分別控制方向和速度，固定翼飛機(jī)要三個(gè)通道以上，典型的多旋翼飛行器飛行需要至少5個(gè)通道，其中4個(gè)分別用于控制無人機(jī)的滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航以及油門，最后一個(gè)用于進(jìn)行飛行控制器飛行模式的切換。

在多數(shù)無線電遙控系統(tǒng)中，通道1對應(yīng)的是遙控設(shè)備上的滾轉(zhuǎn)操縱桿，通道2對應(yīng)俯仰，通道3對應(yīng)油門，通道4對應(yīng)偏航。4.3.2遙控設(shè)備的組成(3)通道反向

飛行前最重要的一件事情，就是檢查每個(gè)通道的方向設(shè)置是否正確，如將油門桿向下推（也就是收到最?。?，飛行器讀取到這一信號也應(yīng)當(dāng)是逐漸減小的。由于無線電遙控系統(tǒng)或飛行控制器不同，它們讀取的無線電遙控信號也會有些差異，因此所有的無線電遙控發(fā)射機(jī)都可以對各個(gè)通道進(jìn)行反向設(shè)置。(4)失控保護(hù)在設(shè)置無線電遙控發(fā)射機(jī)時(shí)，失控保護(hù)功能是要進(jìn)行設(shè)置的。失控保護(hù)定義了當(dāng)飛行器接收機(jī)與無線電遙控發(fā)射機(jī)失聯(lián)時(shí)的飛行方式。雖然很少會發(fā)生這種情況，但仍然是有可能出現(xiàn)的，如發(fā)射機(jī)電量耗盡，或飛行器飛出了無線電遙控發(fā)射機(jī)的工作范圍等。4.3.2遙控設(shè)備的組成2）無線電遙控接收機(jī)

無線電遙控接收機(jī)是安裝在多旋翼飛行器上、用來接收來自無線電遙控發(fā)射機(jī)的信號的一個(gè)小型設(shè)備。

無線電遙控接收機(jī)直接與飛行控制器的輸入端連接，并通過飛行控制器為接收機(jī)提供電源。圖4-46所示為一無線電遙控接收機(jī)與飛行控制器的連接。圖4-46無線電遙控接收機(jī)與飛行控制器的連接4.3.2遙控設(shè)備的組成(1)通道

和無線電遙控發(fā)射機(jī)一樣，接收機(jī)也有一定數(shù)量的通道，這些通道對應(yīng)所能控制的輸出信號。但這并不意味著接收機(jī)的通道數(shù)量要與發(fā)射機(jī)的一樣。

圖4-47為兩種不同通道數(shù)的無線電遙控接收機(jī)。圖4-47無線電遙控接收機(jī)4.3.2遙控設(shè)備的組成(2)對頻

對頻是將無線電遙控接收機(jī)與指定的遙控發(fā)射機(jī)進(jìn)行連接，這類似于將藍(lán)牙設(shè)備與手機(jī)進(jìn)行配對連接。

對頻的過程根據(jù)使用的無線電遙控系統(tǒng)品牌的不同而有所差異，有的采用對頻線的方式，當(dāng)?shù)谝淮未蜷_接收機(jī)，它會自動與最近的遙控發(fā)射機(jī)進(jìn)行連接；有的則有一個(gè)對頻按鈕，按下這個(gè)按鈕進(jìn)入對頻模式。4.3.2遙控設(shè)備的組成(3)天線類型

在購買無線電遙控接收機(jī)的時(shí)候，需要考慮的一件事就是天線的類型，這決定了連接的穩(wěn)定性和遙控距離。圖4-48常見無線電遙控接收機(jī)天線類型4.3.2遙控設(shè)備的組成

當(dāng)將天線安裝在飛行器上時(shí)，為了防止產(chǎn)生干擾，最好將其安裝在遠(yuǎn)離其他電子器件的位置。如果采用雙天線或分集式天線，建議每根天線之間間隔90度，以獲得最好的信號接收范圍，如圖4-49所示。

針對多旋翼飛行器，碳纖維板能夠阻礙大部分無線電信號的傳輸，為了獲得最佳的接收性能，最好將天線安裝在機(jī)架的側(cè)面或底部，以便在天線與無線電遙控發(fā)射機(jī)之間沒有阻礙。圖4-49無線電遙控接收機(jī)天線安裝方式4.3.3遙控設(shè)備的頻率

無線電信號包含載波與調(diào)制波，無線電信號的傳送必須依靠載波，為了實(shí)現(xiàn)電波的遠(yuǎn)距離發(fā)送，載波的頻率必須是髙頻的。

由于世界各國在電臺管理上的限制，目前流行的遙控設(shè)備巳形成了27MHz、35MHz、40MHz、72MHz等幾個(gè)頻段，所有這些頻段的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)都各用一塊晶體來鎖定其頻率點(diǎn)。

2003年，我國信息產(chǎn)業(yè)部制定并頒布了各種遙控模型用的無線電設(shè)備頻率點(diǎn)，分配給航空模型用的頻率點(diǎn)為：40.790、40.810、40.830、40.850、72.130、72.150、72.170、72.190、72.210、72.790、72.810、72.830、72.850和72.870MHz，這是大家必須遵守的。4.3.3遙控設(shè)備的頻率2015年，工信部根據(jù)《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》及我國頻譜使用情況，規(guī)定840.5-845MHz、1430-1444MHz和2408-2440MHz頻段用于無人駕駛航空器系統(tǒng)。

目前，幾乎所有的無線電遙控系統(tǒng)都工作在2.4GHz頻段上，相對于老式的72MHz系統(tǒng)，2.4GHz系統(tǒng)提高了可靠性、耗電更少，工作的穩(wěn)健性也更強(qiáng)。

跳頻技術(shù)把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道，在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列（即一定的規(guī)律，技術(shù)上叫做“偽隨機(jī)碼”)不斷地從一個(gè)信道“跳”到另一個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的，但通過擴(kuò)展頻譜技術(shù)可使這個(gè)窄帶成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干擾可能造成的影響變得很小。4.3.4遙控設(shè)備的調(diào)制模式

調(diào)制信號對載波的調(diào)制方式有多種，目前常用的有調(diào)幅（AM)、調(diào)頻(FM)、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、脈沖位置調(diào)制（PPM)與脈沖編碼調(diào)制（PCM)幾種。

AM是最早被人們采用的一種方式，簡單易行，但抗干擾能力較差，目前已只用在低檔設(shè)備中。FM抗干擾性能比AM好，但目前多半也只在低檔設(shè)備中使用了。

AM和FM設(shè)備都只是用音頻信號對載波進(jìn)行調(diào)制，而PPM與PCM設(shè)備則是用脈沖編碼信號對載波進(jìn)行調(diào)制，不過二者的編碼與解調(diào)方式不一樣。PCM的數(shù)字化程度較高，理論上抗干擾能力最強(qiáng)。高檔設(shè)備往往是PCM制或是可在PCM與PPM兩種模式中轉(zhuǎn)換選擇的。

4.3.4遙控設(shè)備的調(diào)制模式PWM是電子設(shè)備控制方面一種最常用的方式，如電子調(diào)速器（用于控制電動機(jī)）和舵機(jī)等。大多數(shù)的無線電遙控設(shè)備的附件，如電子調(diào)速器和舵機(jī)，都采用這種方法進(jìn)行通信。PWM要求每個(gè)通道采用一根單獨(dú)的導(dǎo)線連接，因此如果使用一個(gè)8通道的接收機(jī)，就需要用8個(gè)連接端口。

PPM可以認(rèn)為是一連串的PWM信號一個(gè)接一個(gè)地進(jìn)行傳輸。PPM與PWM最顯著的不同，就是只用一根線纜就能夠傳送多個(gè)通道的信息，因此可以用一根線將8通道接收機(jī)與飛行控制器進(jìn)行連接，這就使得連接的時(shí)候非常方便。4.3.5遙控設(shè)備的選擇

遙控器是人與飛行器的之間的連接設(shè)備，遙控器的操縱性很大程度上影響了飛行器的飛行狀態(tài)。對于多旋翼飛行器來說，目前流行的遙控設(shè)備是2.4GHz的遙控器，常見品牌有天地飛、華科爾、JR和Futaba等。

遙控器除了生產(chǎn)商還需要注意有不同通道數(shù)的遙控器。通道數(shù)決定了可以控制飛行器完成的功能。

(1)首先根據(jù)自己情況以及飛行器的功能確定一套適合的遙控設(shè)備。

(2)選擇好需要幾通道的遙控設(shè)備，接下來就是根據(jù)自己經(jīng)濟(jì)能力選擇合適的遙控設(shè)備品牌。

(3)檢查一套新的遙控設(shè)備。4.4.1飛行控制器的組成

飛行控制器是飛行控制系統(tǒng)的核心部件，它執(zhí)行所有的計(jì)算任務(wù)以保持飛行器的飛行狀態(tài)。

飛行控制器主要由微處理器、陀螺儀、加速度傳感器、地磁傳感器、氣壓計(jì)、空速計(jì)、GPS、無線接收模塊等組成。

圖4-50為一種飛行控制器的實(shí)物圖。不同廠家的飛行控制器外形不盡相同，但是功能類似。圖4-50飛行控制器實(shí)物圖4.4.1飛行控制器的組成1．加速度計(jì)與陀螺儀1）加速度計(jì)

加速度計(jì)是一個(gè)一自由度的測量加速度的傳感器。加速度計(jì)由檢測質(zhì)量、支承、電位器、彈簧、阻尼器和殼體組成。

加速度計(jì)能夠檢測出物體受到的加速度，進(jìn)而可以通過積分運(yùn)算求出物體的速度和位移，通過測量重力加速度還可以計(jì)箅出物體的傾斜角度。

多旋翼飛行器上的加速度計(jì)可以獲得俯仰角、橫滾角和偏航角，且需要對加速度計(jì)獲取的姿態(tài)角數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。4.4.1飛行控制器的組成2）陀螺儀

陀螺儀的種類較多。從具體的制作結(jié)構(gòu)來講，陀螺儀的種類包括微機(jī)械、光纖、壓電和激光陀螺儀等。

按照使用的功能和角度，可以分為指示陀螺儀和傳感陀螺儀。

指示陀螺儀主要用于指示無人機(jī)的飛行狀態(tài)，在無人機(jī)的儀表上顯示俯仰角、橫滾角、偏航角等數(shù)據(jù)。

傳感陀螺儀用于無人機(jī)的自動控制系統(tǒng)中，通過檢測三軸姿態(tài)角獲得飛行參數(shù)，并通過和GPS、加速度計(jì)、磁羅盤等傳感器數(shù)據(jù)融合，構(gòu)成慣導(dǎo)系統(tǒng)。4.4.1飛行控制器的組成3）加速度計(jì)與陀螺儀的使用

大多數(shù)加速度計(jì)芯片上都包含有3個(gè)加速度測量單元，分別測量飛行器所有3個(gè)軸(即X軸、Y軸、Z軸)的加速度。

通過將這3個(gè)加速度測量單元的測量結(jié)果進(jìn)行綜合處理，即可獲得當(dāng)前飛行器的姿態(tài)角度。

有些廠商甚至實(shí)現(xiàn)了將三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀整合到一個(gè)芯片中，如圖4-51所示的MPU6050加速度計(jì)與陀螺儀。圖4-51MPU6050加速度計(jì)與陀螺儀4.4.1飛行控制器的組成2．氣壓計(jì)

氣壓計(jì)是飛行控制器上一個(gè)靈敏度很高的壓力測量傳感器，用于測量飛行器的高度（當(dāng)飛行器飛行高度較高則無法使用超聲波傳感器測量高度時(shí)，應(yīng)使用氣壓計(jì)測量飛行器的高度）。

大多數(shù)氣壓計(jì)傳感器還內(nèi)置了一個(gè)溫度傳感器，以補(bǔ)償由于溫度變化而對壓力產(chǎn)生的影響。

目前多數(shù)用于飛行控制器上的氣壓計(jì)，其對高度變化的測量精度都能夠達(dá)到亞厘米級別。圖4-52所示為一種型號為MPL3115A2的氣壓計(jì)實(shí)物圖。圖4-52MPL3115A2氣壓計(jì)實(shí)物圖4.4.1飛行控制器的組成3．磁力計(jì)（羅盤）

羅盤傳感器測量飛行器周圍的磁場，從而使得飛行控制器知道飛行器飛行的方向。

多旋翼飛行平臺上安裝的電動機(jī)有很大的磁性，為最大限度地減小對羅盤傳感器的電磁干擾，羅盤通常和GPS模塊安裝在一起，并安裝在遠(yuǎn)離其他電子元器件的位置。

飛行場地的不同，周圍的磁場環(huán)境也會有所不同，當(dāng)在一個(gè)新的地方準(zhǔn)備放飛飛行器前，應(yīng)當(dāng)對羅盤進(jìn)行快速校正，以使飛行器獲得最佳的飛行性能。

校正通?？刹捎美@著飛行器的每個(gè)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方法進(jìn)行。

4.4.1飛行控制器的組成4．GPS(全球定位系統(tǒng)）GPS接收機(jī)能夠?yàn)闊o人機(jī)提供定位信息。GPS的工作原理是測量一顆GPS衛(wèi)星發(fā)送信號到達(dá)接收機(jī)所用的時(shí)間，并通過將其轉(zhuǎn)換計(jì)算出距離。通過獲取由多顆衛(wèi)星測得的距離從而得到三維的位置信息。GPS水平方向的典型精度通常是5~10米，垂直方向大約是15米。GPS再結(jié)合其他傳感器，如氣壓計(jì)測得的相對高度，將所有這些數(shù)據(jù)綜合起來，就能夠估算出無人機(jī)較為精確的位置。圖4-53不同型號GPS模塊4.4.1飛行控制器的組成

安裝GPS模塊的位置時(shí)，要確保其天向視野沒有遮擋物，以便其能夠從GPS衛(wèi)星處接收到信號。

許多多旋翼飛行器的GPS和羅盤模塊安裝在一個(gè)小的桅桿上，以確保它們不受其他器件的干擾。

在固定翼飛行器上，GPS模塊也應(yīng)當(dāng)安裝在天向視野方向沒有遮擋的位置。圖4-54GPS和羅盤模塊的安裝4.4.1飛行控制器的組成5．距離傳感器

多旋翼飛行器上加裝距離傳感器，可提供一些新的功能，并能提高其安全性。用于飛行器上的距離傳感器大多是超聲波傳感器，如圖4-55所示。

超聲波傳感器通過測量從超聲波發(fā)射到遇到物體并反射回來所需要的時(shí)間，從而測量出距離。

距離傳感器最常見的一個(gè)用途就是測量飛行器距離地面的高度，這在飛行器起飛和著陸過程中是非常實(shí)用的。圖4-55超聲波傳感器模塊4.4.1飛行控制器的組成6．光流傳感器

光流傳感器是一種把圖像采集系統(tǒng)(IAS)和數(shù)字信號處理器(DSP)整合到一個(gè)芯片上，并內(nèi)嵌光流算法的一體式視覺傳感器。圖4-56所示為某型號光流傳感器模塊實(shí)物圖。

光流傳感器能對視覺運(yùn)動進(jìn)行測量并輸出二維測量值，常用于計(jì)算機(jī)的光電鼠標(biāo)中，作為測量鼠標(biāo)運(yùn)動的主要感應(yīng)元件。此外，光流傳感器也用于機(jī)器人進(jìn)行視覺運(yùn)動測量和相對運(yùn)動感知。圖4-56光流傳感器模塊4.4.2飛行控制器的飛行模式穩(wěn)定模式。

穩(wěn)定模式是使用得最多的飛行模式，也是最基本的飛行模式，起飛和降落都應(yīng)該使用此模式。此模式下，飛行控制器會讓飛行器保持穩(wěn)定，是初學(xué)者進(jìn)行一般飛行的首選，也是FPV第一視角飛行的最佳模式。定高模式。

初次試飛之后就可以嘗試定高模式，此模式不需要GPS支持，飛行控制器會根據(jù)氣壓傳感器的數(shù)據(jù)保持當(dāng)前高度。穩(wěn)定模式和定高模式之間切換時(shí)，要讓遙控發(fā)射機(jī)的油門在同一位置，避免因模式切換、油門控制方式發(fā)生變化造成飛行器突然上升或者下降。4.4.2飛行控制器的飛行模式返航模式。

返航模式需要GPS定位。當(dāng)飛行器切換到這一模式時(shí)，它將飛到指定高度，然后返回到起飛位置。有些飛行控制器可以控制飛行器在起飛位置著陸。通常也可以在飛行控制器上將這一模式設(shè)置為失控保護(hù)的一種措施，比如當(dāng)遙控器的信號丟失時(shí)，飛行器可以自動地飛回來。自動模式。此模式下飛行器會自動執(zhí)行地面站設(shè)定好的任務(wù)并自動地進(jìn)行飛行。這通常需要預(yù)先設(shè)置一個(gè)飛經(jīng)若干航路點(diǎn)的任務(wù)，飛行器就可以自動起飛，執(zhí)行該任務(wù)，然后返回降落。

4.4.3飛行控制器的PID調(diào)節(jié)1．PID調(diào)節(jié)的基本原理PID控制器由比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)構(gòu)成。P代表比例調(diào)節(jié)，I代表積分調(diào)節(jié)，D代表微分調(diào)節(jié)。圖4-57PID控制器的原理4.4.3飛行控制器的PID調(diào)節(jié)

4.4.3飛行控制器的PID調(diào)節(jié)

4.4.3飛行控制器的PID調(diào)節(jié)2．PID調(diào)節(jié)在多旋翼飛行器中的應(yīng)用PID調(diào)節(jié)在飛行控制器的多個(gè)方面都有適用，如保持固定的飛行高度，保持指定的GPS位置等。PID控制器也用于電子調(diào)速器、舵機(jī)、穩(wěn)定云臺和許多其他的設(shè)備。

通常在某一給定的飛行控制器上設(shè)定的默認(rèn)PID參數(shù)都能夠滿足飛行的需要，一般并不需要擔(dān)心PID調(diào)節(jié)的問題，但隨著對飛行控制器越來越了解，有時(shí)可能會更愿意自己調(diào)節(jié)PID參