條分縷析話穿越（上）

楊旸

穿越飛行是近幾年流行起來(lái)的一種多旋翼飛行器的新玩法，指的是操縱多旋翼飛行器在各種復(fù)雜地形和障礙物間進(jìn)行穿越。用于穿越飛行的飛行器被稱(chēng)為“穿越機(jī)”，它結(jié)合了FPV（第一視角）和多旋翼飛行器的特點(diǎn)，不僅能以第一視角操縱，而且飛行速度快、機(jī)動(dòng)性好。穿越機(jī)的出現(xiàn)打破了以往人們對(duì)多旋翼飛行“求穩(wěn)求靜”的固有觀念，增添了操縱飛行的樂(lè)趣。下面結(jié)合筆者的組裝實(shí)例，介紹一下250級(jí)穿越機(jī)的選配和組裝。

穿越機(jī)主要由兩部分組成：一是機(jī)體部分，包括飛控系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)架等；二是視頻傳輸部分，包括攝像系統(tǒng)、圖傳系統(tǒng)、屏顯系統(tǒng)等。

1.飛控系統(tǒng)

穿越機(jī)對(duì)飛控系統(tǒng)的要求不高，具備最基本的功能即可。目前市面上的飛控系統(tǒng)有開(kāi)源和非開(kāi)源之分。開(kāi)源飛控的優(yōu)勢(shì)是設(shè)置靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)，但設(shè)置起來(lái)較為復(fù)雜，可供參考的中文資料少，上手難度較大。非開(kāi)源的品牌飛控質(zhì)量可靠、上手簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是調(diào)整余地很小，無(wú)法滿足穿越機(jī)操縱靈活性的要求。

現(xiàn)在穿越機(jī)上最常用到的開(kāi)源飛控是OpenPilot CC3D，比較常用的是naze、apm、mwc、naza等。經(jīng)再三比較，筆者為自制的250級(jí)穿越機(jī)選用了Mini CC3D飛控，其功能與常規(guī)大小的CC3D完全相同，不僅有多達(dá)幾十項(xiàng)的參數(shù)可供自由調(diào)整，還可擴(kuò)展OSD、GPS等組件，而且體積縮小了一半多，非常適合裝在穿越機(jī)較為狹小的機(jī)架內(nèi)。

2.遙控系統(tǒng)

穿越機(jī)對(duì)遙控系統(tǒng)的功能要求不高，因?yàn)閹缀跛械脑O(shè)置都在飛控中完成，所以一臺(tái)四通道的遙控器就能滿足其基本的飛行需求。當(dāng)然，遙控器的通道數(shù)越多，所能實(shí)現(xiàn)的功能也多，如空中切換飛行模式、直接控制攝像云臺(tái)等。

飛控可通過(guò)4種方式與遙控器相連：

（1）傳統(tǒng)的PWM多線連接方式；

（2）PPM單線連接（所有通道的數(shù)據(jù)通過(guò)同一條連接線傳輸）；

（3）Futaba的S.BUS單線連接；

（4）使用Spektrum的衛(wèi)星接收機(jī)直接連接。

筆者在組裝時(shí)，曾嘗試過(guò)PPM單線連接和S.BUS單線連接兩種方式。相比傳統(tǒng)的PWM多線連接方式，布線更加簡(jiǎn)潔。

3.動(dòng)力系統(tǒng)

穿越機(jī)均采用電機(jī)作為動(dòng)力，250級(jí)的一般適用標(biāo)號(hào)為1806-2206的電機(jī)。其中1806電機(jī)的功率較小、動(dòng)力比較柔和，也很省電，適合剛?cè)腴T(mén)的新手選配；2206電機(jī)的功率相對(duì)較大、動(dòng)力強(qiáng)勁，能夠滿足有經(jīng)驗(yàn)的愛(ài)好者對(duì)“暴力”飛行的追求，缺點(diǎn)是自重大、耗電快。

筆者為250級(jí)穿越機(jī)選配的是KV值2 300的2204多旋翼專(zhuān)用電機(jī)。這款電機(jī)采用了槳夾與外轉(zhuǎn)子一體化設(shè)計(jì)，既保證了二者的同心度，又方便了螺旋槳的安裝；槳夾上有正反兩種螺紋，不僅能配合電機(jī)的兩種旋轉(zhuǎn)方向，且可實(shí)現(xiàn)槳夾螺母自緊。此外，這款電機(jī)使用了較粗的銅線繞制線圈，能耐受較大電流，配合大直徑、大螺距的螺旋槳，使穿越機(jī)飛行更加“暴力”。

穿越機(jī)電調(diào)的選配有其特殊性。常規(guī)電調(diào)（PWM頻率50Hz）已很少被穿越機(jī)使用了，取而代之的是多旋翼專(zhuān)用電調(diào)。這類(lèi)電調(diào)的PWM頻率高，對(duì)多旋翼專(zhuān)用電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制效果非常好。常用的有BLheli、Simonk等開(kāi)源電調(diào)，以及一些PWM頻率在500Hz以上的非開(kāi)源高速電調(diào)。

在選定了2204多旋翼專(zhuān)用電機(jī)后，筆者又為穿越機(jī)選配了工作電流10A的電調(diào)。螺旋槳的規(guī)格是6045，安裝孔直徑5mm，與電機(jī)槳夾直徑一致，方便裝配。電池則是容量1 500mAh的3S鋰電池，兼顧了續(xù)航時(shí)間與起飛重量。這塊電池同時(shí)還為電壓12V的攝像頭和圖傳發(fā)射機(jī)供電。

4.機(jī)架

為了能夠穿過(guò)狹小空間，穿越機(jī)的機(jī)架尺寸通常較小，軸距為200-300mm。一般來(lái)說(shuō)，軸距越小、穿越機(jī)的可操縱性越好，“穿越”能力越強(qiáng)；軸距越大、穿越機(jī)的穩(wěn)定性越好，可選配大直徑螺旋槳，飛行速度更快、飛行更“暴力”。

穿越機(jī)機(jī)架的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)布局有“Y”形三旋翼、“X”形四旋翼、“H”形四旋翼、“米”字形六旋翼等，所用材料一般為工程塑料、玻璃纖維、碳纖維等。

由于在飛行中免不了磕碰，因此在選擇穿越機(jī)機(jī)架時(shí)應(yīng)特別注意幾點(diǎn)：

（1）布局合理，考慮好各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的安裝位置；

（2）空間大，能將全部設(shè)備容納于機(jī)架內(nèi)；

（3）結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗“炸機(jī)”能力強(qiáng)。

筆者為250級(jí)穿越機(jī)選用了一款軸距280mm的四旋翼機(jī)架。這款機(jī)架的結(jié)構(gòu)布局介于“X”形和“H”形之間，受力結(jié)構(gòu)優(yōu)于“H”形布局，又不會(huì)出現(xiàn)“X”形布局多旋翼的螺旋槳容易被攝像頭拍到的問(wèn)題。

機(jī)架共有3層，全為框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間較大，便于容納安放各類(lèi)設(shè)備。由于框架采用1.5mm厚的碳纖板、機(jī)臂采用3mm厚的碳纖板制作，因此整副機(jī)架強(qiáng)度高、重量輕（空機(jī)重量?jī)H125g）。在機(jī)架的最前方設(shè)有攝像頭專(zhuān)用安裝位，既能為攝像頭提供良好的視野，又可避免其在碰撞時(shí)受損。（未完待續(xù)）