為了更好飛給四軸飛行器增加升降緩沖及機(jī)外供電裝置

劉進(jìn)生+劉天闋

隨著飛控性能的提高和售賣價(jià)格的降低，普及型四軸飛行器的使用者越來(lái)越多。這種模型可在狹小的室內(nèi)空間里遙控飛行，且對(duì)使用者的操縱水平要求不高，適合初學(xué)者體驗(yàn)飛行的樂(lè)趣。

這種四軸飛行器在水平方向上易于操縱，飛行速度易于調(diào)整。由于其制作材料輕便耐摔，較為危險(xiǎn)的旋翼部分又有護(hù)欄，因此偶爾撞墻也能繼續(xù)飛行。然而美中不足的是，其在垂直方向上的操縱有點(diǎn)兒難，稍加油門就可能被“吸”在房頂，一減油門又會(huì)很快墜地，緩沖空間很小，初學(xué)者常常措手不及。要改善這種飛行器的升降特性，筆者認(rèn)為有兩個(gè)可嘗試的方向：一是為它的油門操縱桿增加“回中”功能，二是從機(jī)體的重量和升力平衡入手。

普及型四軸飛行器的水平操縱桿一般都有“回中”彈簧，無(wú)論是做前后、左右還是旋轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)，只要操縱手松開(kāi)桿，操縱桿就會(huì)自動(dòng)回中，模型也會(huì)停止動(dòng)作并維持在當(dāng)前位置。但油門操縱桿不同，飛行前它處于關(guān)閉狀態(tài)，即停留在最低的位置；模型一起飛，操縱手就要根據(jù)其飛行速度和高度緩慢向上推桿，讓它慢慢上升；模型到達(dá)預(yù)定高度后，操縱手會(huì)將油門操縱桿撥回可讓模型懸停的位置；如讓模型上升或下降，可推桿或拉桿，并在其到達(dá)所需高度后，再次將油門操縱桿撥回可讓模型懸停的位置。隨著飛行器電源電壓的降低，油門操縱桿的懸停位置會(huì)不斷變化。也就是說(shuō)，操縱手要靠經(jīng)驗(yàn)選取油門操縱桿的懸停位置。對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)難以掌握。

影響模型升降的因素，主要是其重力和動(dòng)力系統(tǒng)所產(chǎn)生的升力。四軸飛行器基本采用電動(dòng)動(dòng)力，在飛行過(guò)程中重力基本沒(méi)有變化。當(dāng)升力等于重力時(shí)，模型有可能懸停，也有可能勻速上升（或下降）。如果它正好處于勻速下降狀態(tài)，那么要想實(shí)現(xiàn)懸停，就得先推一點(diǎn)油門，讓模型的下降速度減至0，然后立刻把操縱桿撥回到之前的桿位。而這種操作的前提是：操縱手非常熟悉模型油門操縱桿的桿量調(diào)整。為了讓初學(xué)者也能自如地操縱四軸飛行器，筆者想出了一個(gè)解決的辦法：在其上增加一個(gè)隨高度變化的可變載荷。

這種方法參考了老式水雷“定深索”的辦法，將1根2米長(zhǎng)的細(xì)繩或兩根2米長(zhǎng)的電線作為可變載荷。繩線的一頭固定在四軸飛行器的底部，另一頭拖在地面。為保證模型重量基本不變，拆除了機(jī)上搭載的攝像頭。在改裝后的飛行器爬升時(shí)，只需推一點(diǎn)油門，并保持油門操縱桿在這一位置。當(dāng)升力大于重力時(shí)，模型緩慢上升；隨著模型離地高度增大，其下拖著的電線變長(zhǎng)，整機(jī)重力變大；一旦重力等于升力，模型就會(huì)懸停在空中，此時(shí)不用再變換油門操縱桿的桿量。這樣操縱手在模型快達(dá)到預(yù)定高度時(shí)只需慢慢收油門，并定在某一位置，就能讓模型實(shí)現(xiàn)懸停，無(wú)需再讓操縱桿快速回到懸停桿位。缺點(diǎn)是繩索的最大長(zhǎng)度會(huì)決定模型的最大可操縱高度。

在遙控模型降低高度時(shí)，這種增加可變載荷的辦法對(duì)操縱手法的簡(jiǎn)化更為明顯。只要稍減油門并保持操縱桿在該位置，當(dāng)升力小于重力時(shí)，模型就會(huì)緩慢下降；隨著模型離地面高度減小，其下拖著的電線變短，整機(jī)重力減?。划?dāng)重力等于升力時(shí)，模型便會(huì)重新懸停在空中，此時(shí)不用再變換油門操縱桿位置。也就是說(shuō)，只要減小油門，最后模型總會(huì)懸停在某一較低的位置，油門操縱桿變成了高度操縱桿。

雖然在實(shí)際操作中，模型會(huì)因?yàn)閼T性作用，先降到稍低于懸停點(diǎn)的位置，再“彈”起來(lái)，但最終會(huì)停在可變載荷控制的高度。在油門桿不動(dòng)的情況下，模型若遇到外力，會(huì)出現(xiàn)高度方向的隨機(jī)波動(dòng)，相應(yīng)地引起可變載荷的變化；載荷的變化又會(huì)將模型拉回原來(lái)的高度。也就是說(shuō)，可變載荷會(huì)讓模型具有自動(dòng)保持當(dāng)前高度的功能。

根據(jù)筆者的試驗(yàn)，用作可變載荷的繩線越長(zhǎng)，對(duì)模型的升降緩沖效果越好。模友可根據(jù)自身需求選取不同長(zhǎng)度和密度的拖線。增加這個(gè)裝置后，初學(xué)者也能隨心操縱模型穩(wěn)定地懸停在拖線長(zhǎng)度內(nèi)的任意高度，甚至在室內(nèi)，就能輕松自如地享受飛行的樂(lè)趣。不過(guò)一旦拖線離開(kāi)地面，其在升降方向的緩沖效果就沒(méi)有了。如果在室內(nèi)飛行，可將拖線做得與室內(nèi)場(chǎng)地的高度一致；而在室外的話，緩沖裝置只能在近地面起作用。不過(guò)這也正是新手在操縱中最需要補(bǔ)救的地方。

之后筆者發(fā)現(xiàn)，如果用兩根軟質(zhì)電線做可變載荷，還能衍生出一個(gè)新裝置——機(jī)外供電設(shè)備。普及型四軸飛行器多使用小容量鋰電池，飛行時(shí)間不超過(guò)10分鐘。機(jī)體電池的充電不僅非常麻煩，而且耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。改為機(jī)外供電的話，不僅省去了冗長(zhǎng)且頻繁的充電，機(jī)體重量還能減輕10克左右。改造時(shí)先拆去原機(jī)上的小電池，然后將用作可變載荷的兩根軟質(zhì)電線兼做正負(fù)供電線，拖地端接上大容量鋰電池或其他電源。

在機(jī)外供電的改裝中，需要注意幾點(diǎn)：

1.飛行前熟讀模型的使用說(shuō)明書。模型每次連續(xù)飛行時(shí)間不得超過(guò)說(shuō)明書的要求，最好適當(dāng)間隔降落，讓模型的電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)“休息”（散熱）一下；

2.因?yàn)楣╇娋€過(guò)長(zhǎng)，其兩端壓降較大，嚴(yán)重的能有幾伏，所以需提高機(jī)外供電電源的終止飛行電壓，以縮短供電時(shí)間。筆者的一塊機(jī)外供電電池的終止飛行電壓高達(dá)3.95伏。這一缺陷也可通過(guò)使用大容量鋰電池做機(jī)外電源來(lái)彌補(bǔ)，或直接使用與原裝電池的電壓、電流相同的穩(wěn)壓電源供電。當(dāng)然，也可選用較短或較粗的電線供電，但模型的緩沖高度和載荷變化范圍會(huì)大大縮小。

3.為消除供電線的壓降影響，保持電壓穩(wěn)定的機(jī)外供電，可在模型的電池位放置一個(gè)小小的開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓模塊（與模型原裝電池的電壓相同并能保證足夠的電流輸出）。機(jī)外電源以高電壓、小電流方式輸入，給穩(wěn)壓模塊供電。但此法尚未試過(guò)。

目前筆者使用的四軸飛行器，最大直徑40厘米，接了兩根2米長(zhǎng)、0.75平方毫米截面的多股軟質(zhì)電線。其中接負(fù)極的電線為裸線（剝?nèi)チ送馄ぃ瑑筛暇€總重約25克。拖線兩頭用“T”形頭連接，再與容量6 000毫安時(shí)的機(jī)外供電鋰電池連接。每飛行10分鐘，模型就得降落，以讓其上電機(jī)、電調(diào)等動(dòng)力系統(tǒng)部件散熱。模型的飛行狀況良好，其升降和懸停操縱較之前簡(jiǎn)單了很多。