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无人机基础知识(飞行原理、系统组成、组装与调试)


近年来无人机的应用逐渐广泛,不少爱好者想集中学习无人机的知识,本文从最基本 的飞行原理、无人机系统组成、组装与调试等方面着手,集中讲述了无人机的基本知识。

第一章 飞行原理
本章介绍一些基本物理观念,在此只能点到为止,如果你在学校已上过了 或没兴趣学,请跳过这一章直接往下看。

第一节速度与加速度
速度即物体移动的快慢及方向,我们常用的单位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞

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加速度即速度的改变率,我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞,如果加速度 是负数,则代表减速。

第二节牛顿三大运动定律
第一定律:除非受到外来的作用力,否则物体的速度(v)会保持不变。 没有受力即所有外力合力为零,当飞机在天上保持等速直线飞行时,这时 飞机所受的合力为零, 与一般人想象不同的是, 当飞机降落保持相同下沉率下降, 这时升力与重力的合力仍是零,升力并未减少,否则飞机会越掉越快。 第二定律:某质量为 m 的物体的动量(p = mv)变化率是正比于外加力 F 并且发 生在力的方向上。 此即着名的 F=ma 公式,当物体受一个外力后,即在外力的方向产生一个 加速度,飞机起飞滑行时引擎推力大于阻力,于是产生向前的加速度,速度越来 越快阻力也越来越大,迟早引擎推力会等于阻力,于是加速度为零,速度不再增 加,当然飞机此时早已飞在天空了。 第三定律:作用力与反作用力是数值相等且方向相反。 你踢门一脚,你的脚也会痛,因为门也对你施了一个相同大小的力

第三节力的平衡

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作用于飞机的力要刚好平衡,如果不平衡就是合力不为零,依牛顿第二定 律就会产生加速度, 为了分析方便我们把力分为 X、 Y、 Z 三个轴力的平衡及绕 X、 Y、Z 三个轴弯矩的平衡。 轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度,飞行中的飞机受的力可分为升 力、重力、阻力、推力﹝如图 1-1﹞,升力由机翼提供,推力由引擎提供,重力 由地心引力产生, 阻力由空气产生, 我们可以把力分解为两个方向的力, 称 x 及 y 方向﹝当然还有一个 z 方向,但对飞机不是很重要,除非是在转弯中﹞,飞机 等速直线飞行时 x 方向阻力与推力大小相同方向相反,故 x 方向合力为零,飞机 速度不变,y 方向升力与重力大小相同方向相反,故 y 方向合力亦为零,飞机不 升降,所以会保持等速直线飞 行。

升力

推力

阻力

重力 圖1-1

弯矩不平衡则会产生旋转加速度, 在飞机来说, X 轴弯矩不平衡飞机会滚转, Y 轴弯矩不平衡飞机会偏航、Z 轴弯矩不平衡飞机会俯仰﹝如图 1-2﹞。

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Y 軸 (偏航軸) Z 軸(俯仰軸)
(滾轉軸) X軸

圖1-2

第四节伯努利定律
伯努利定律是空气动力最重要的公式,简单的说流体的速度越大,静压力 越小,速度越小,静压力越大,这里说的流体一般是指空气或水,在这里当然是 指空气, 设法使机翼上部空气流速较快, 静压力则较小, 机翼下部空气流速较慢, 静压力较大,两边互相较力﹝如图 1-3﹞,于是机翼就被往上推去,然后飞机就 飞起来, 以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走,一个流 经机翼的上缘, 另一个流经机翼的下缘,两个质点应在机翼的后端相会合﹝如图 1-4﹞,经过仔细的计算后发觉如依上述理论,上缘的流速不够大,机翼应该无 法产生那幺大的升力, 现在经风洞实验已证实,两个相邻空气的质点流经机翼上 缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘﹝如图

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1-5﹞。

圖1-3

圖1-4

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圖1-5

我曾经在杂志上看过某位作者说飞机产生升力是因为机翼有攻角,当气流 通过时机翼的上缘产生”真空”,于是机翼被真空吸上去﹝如图 1-6﹞,他的真 空还真听话, 只把飞机往上吸, 为什幺不会把机翼往后吸, 把你吸的动都不能动, 还有另一个常听到的错误理论有时叫做子弹理论, 这理论认为空气的质点如同子 弹一般打在机翼下缘, 将动量传给机翼,这动量分成一个往上的分量于是产生升 力,另一个分量往后于是产生阻力﹝如图 1-7﹞,可是克拉克 Y 翼及内凹翼在攻 角零度时也有升力, 而照这子弹理论该二种翼型没有攻角时只有上面”挨子弹”, 应该产生向下的力才对啊,所以机翼不是风筝当然上缘也没有所谓真空。

真空

升力的錯誤理論 圖1-6

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升 力 阻 力

升力的錯誤理論 圖1-7
伯努利定律在日常生活上也常常应用,最常见的可能是喷雾杀虫剂了﹝如 图 1-8﹞,当压缩空气朝 A 点喷去,A 点附近的空气速度增大静压力减小,B 点的 大气压力就把液体压到出口, 刚好被压缩空气喷出成雾状,读者可以在家里用杯 子跟吸管来试验,压缩空气就靠你的肺了,表演时吸管不要成 90 度,倾斜一点 点,以免空气直接吹进管内造成皮托管效应,效果会更好。

A B

吹氣

圖1-8

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第二章 飞行操作:模拟—电动----油动
一、什么叫航空模型

在国际航联制定的竞赛规则里明确规定“航空模型是一种重于空气的, 有尺 寸限制的,带有或不带有发动机的,不能载人的航空器,就叫航空模型。 其技术要求是: 最大飞行重量同燃料在内为五千克; 最大升力面积一百五十平方分米; 最大的翼载荷 100 克/平方分米; 活塞式发动机最大工作容积 10 亳升。 1、什么叫飞机模型 一般认为不能飞行的, 以某种飞机的实际尺寸按一定比例制作的模型叫飞机 模型。 2、什么叫模型飞机 一般称能在空中飞行的模型为模型飞机,叫航空模型。

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二、模型飞机的组成

模型飞机一般与载人的飞机一样,主要由机翼、尾翼、机身、起落架和发动 机五部分组成。 1、机翼———是模型飞机在飞行时产生升力的装置,并能保持模型飞机飞 行时的横侧安定。 2、尾翼———包括水平尾翼和垂直尾翼两部分。水平尾翼可保持模型飞机 飞行时的俯仰安定, 垂直尾翼保持模型飞机飞行时的方向安定。水平尾翼上的升 降舵能控制模型飞机的升降,垂直尾翼上的方向舵可控制模型飞机的飞行方向。 3、机身———将模型的各部分联结成一个整体的主干部分叫机身。同时机 身内可以装载必要的控制机件,设备和燃料等。 4、起落架———供模型飞机起飞、着陆和停放的装置。前部一个起落架, 后面两面三个起落架叫前三点式;前部两面三个起落架,后面一个起落架叫后三 点式。 5、发动机———它是模型飞机产生飞行动力的装置。模型飞机常用的动装 置有:橡筋束、活塞式发动机、喷气式发动机、电动机。

三、航空模型技术常用术语

1、翼展——机翼(尾翼)左右翼尖间的直线距离。(穿过机身部分也计算 在内)。 2、机身全长——模型飞机最前端到最末端的直线距离。 3、重心——模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心。 4、尾心臂——由重心到水平尾翼前缘四分之一弦长处的距离。 5、翼型——机翼或尾翼的横剖面形状。 6、前缘——翼型的最前端。

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7、后缘——翼型的最后端。 8、翼弦——前后缘之间的连线。 9、展弦比——翼展与平均翼弦长度的比值。展弦比大说明机翼狭长。

练习飞行的要素与原则分析
玩模型飞机和玩模型大脚车完全是两种不同的运动,模友们千万别想当然,买来 了就上天,否则就只能看着飞机的残骸落泪了。在开展模型飞机运动前,最需要 有一套合理、 简单的教程来指导你学会为什么这么飞和怎么样飞,让你更快更安 全的把爱机送上蓝天。 开篇还是先把基础飞行练习的要素与原则强调一下, 这与你能否成功的掌握 飞行技能有直接的关系。

第一:飞行练习的要素

掌握飞行技巧,需要以掌握最基本的要素为基础,不断的练习,最终实现自 己对飞机启动、助跑、起飞、航线和降落等环节的控制,达到这种境界,模型界 称之为“单飞”。 单飞的要素有以下几点: 1、一架精心调整的遥控上单翼教练机(飞机的调整我们在专门的板块里详 细说明) 2、理解各种操纵对飞机控制的作用 3、飞机起飞 4、学会直线飞行与航线控制 5、学会转弯飞行与转弯控制 6、地面参照物对航线的辅助 7、航线高度的控制 8、降落过程控制 9、降落

第二:飞行练习的原则

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本教程里的“飞行技巧”都是通过对有经验的模型玩家的观察和与他们交 谈后的总结浓缩成为“飞行方法”,旨在把各种飞行动作拆解成简单的、程序化 的指令,需要大家认真的理解与实践。 初级飞行练习的原则: 1、理解各飞行动作的原理,再进行动作演练 2、主动控制飞机,不要让飞机来控制你“被动的去控制”,把精力投在如 何控制飞机上 3、拆解了的动作分开练习,熟练后,再程序化的组合练习 4、真正飞行前,最好应用飞行模拟器模拟飞行,减少事故发生,加速训练 进度 5、真实飞行的时候,需要有经验的模型玩家在场,如出现紧急情况(飞机 失控等事件),请将飞机控制权交给他们。

模型教练飞机结构详细讲解

飞机草图

模型教练机的基本组成

这一节我们来了解一下模型教练机的基本组成。
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上单翼模型教练机主要由机翼、 机身、 起落架、 尾翼及相应的转动舵面组成。 各舵面又有副翼、襟翼、方向舵、升降舵之分,每种舵面各施其能,为飞机 的各种飞行动作提供相应的偏转力 请大家看下图示,以便更清楚的了解模型教练飞机各部分的结构及组成。 下面介绍一下各个舵面为飞机提供什么样的偏转力, 这种偏转力能让飞机飞 出什么动作。 副翼: 副翼的功能主要是产生机身轴向上的偏转力矩,让飞机绕机身纵轴滚转(相 关图示详见下节) 襟翼: 襟翼是作为飞机机翼上的一个升力辅助舵面而存在的,主要是通过偏转,为 机翼提供持续的升力补偿, 因只出现在较高级的仿真模型飞机中,所以这里不做 详述,在飞行技巧中会稍微提及襟翼的使用方法。

方向舵: 方向舵的主要功能是提供飞机纵轴的转向力矩,使飞机绕纵轴左右偏转,达 到转弯到目的。 升降舵 升降舵的主要功能是提供飞机横轴的转向力矩, 是飞机绕横轴上下俯仰偏转, 达到升降的目的。 各舵面的结构与功用已经为大家介绍完毕,下面的几节,我们分别针对各舵 面的偏转力特点,详述其作用

副翼在模型飞机中的作用

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副翼

要实现飞机的纵轴滚转,就必须用到副翼

通过副翼的偏转, 飞机就可以在机身纵轴上滚转,滚转速度与副翼偏转角度 成正比。 副翼的偏转对于飞机姿态的影响是这样的,副翼舵面偏转后,飞机以纵轴为 轴心偏转,偏转方向和偏转力矩方向一致,在飞机偏转到一定角度时,松开遥控 器副翼通道摇杆,飞机就会保持这种偏转角度继续飞行下去,如图所示:

如果需要让飞机重新恢复水平状态,需要反方向偏转副翼舵面,让飞机回正
与副翼偏转相关的飞行动作有:

1、副翼转弯 2、横滚 3、筒滚 4、倒飞 要做出这些动作,需要其他的动作复合起来才能完成,相应动作。

升降舵在模型飞机中的作用

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升降舵

要实现飞机的俯仰、爬升与下降,就必须用到升降舵

通过升降舵的偏转, 飞机就可以在机身横轴上转动,俯仰角度与升降舵偏转 角度成正比。 升降舵的偏转对于飞机姿态的影响是这样的,升降舵舵面偏转后,飞机绕横 轴转动,偏转方向和偏转力矩方向一致,飞机爬升时称之为抬头力矩,飞机俯冲 时,称之为低头力矩,在飞机俯仰到一定角度时,松开遥控器升降舵通道摇杆, 飞机就会保持这种偏转角度飞行,但是因为机翼的升力作用,在没有了抬头或低 头力矩的情况下,机翼的升力,会自动把飞机的姿态修正成为平飞状态,修正速 度和飞机的整体设计有关,这里不详述,如图所示:

如果需要让飞机快速恢复水平状态,需要反方向偏转升降舵舵面,让飞机回 正

与升降舵偏转相关的飞行动作有:

1、副翼转弯 2、正/负筋斗 3、筒滚 4、倒飞 5、8 字横滚
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6、失速螺旋等等 升降舵在飞机飞行中起到很关键的作用, 很多动作的完成都需要升降舵的支 持,配合其他舵面的偏转,你也可以做出很多精彩的模型动作。

方向舵在模型飞机中的作用

方向舵

要实现飞机的转向,方向舵的偏转就可以满足需求

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通过方向舵的偏转, 飞机就可以在机身竖轴上转动,转弯速度与方向舵偏转 角度成正比。 方向舵的偏转对于飞机姿态的影响是这样的,方向舵舵面偏转后,飞机绕竖 轴转动,偏转方向和偏转力矩方向一致,在飞机转向到一定角度时,松开遥控器 方向舵通道摇杆,飞机就会保持这种偏转角度飞行,但是因为飞机发动机(或电 动机)拉力的作用,在没有了转向力矩的情况下,飞机的拉力会自动把飞机的姿 态修正成为直线飞行状态, 修正速度和飞机发动机 (或电动机) 拉力大小与下拉、 右拉角大小整体设计有关,这里不详述,如图所示:

与方向舵偏转相关的飞行动作有:

1、方向舵转弯 2、侧飞 3、筒滚 4、8 字横滚 5、失速螺旋等等

现在大家会注意到, 完成模型飞机的转弯动作,是可以通过不同舵面的偏转 来实现的,可以用副翼转弯,也可以用方向舵转弯,这就需要我们对这些转弯方 式的效果做一个比较, 我们会在今后的动作演练环节为大家介绍这两种转弯方法 的不同之处,有点与缺点。

模型教练机飞行特性介绍

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飞机图示

在遥控一架模型飞机的的时候,不管飞机的尺寸如何,飞机的“类型”都比 较重要,这对于刚上手的玩家来说显得尤其重要,当然,飞机的尺寸也是需要考 虑的,我们先来说说飞机尺寸对飞行效果的影响

初学者选用的飞机要稍微大一些,这样带来的好处是:

1、越大的飞机在飞行的时候显得“慢”。有助于初学玩家改善遥控动作的 协调性,有助于“延长”反应时间。 2、飞机距离自己较远时,还可以看得比较清楚飞机的姿态。 3、大飞机的最显著特性就是在有风时能够相对更加稳定,较重的飞机,在 惯性定律下, 侧风和扰流等对飞机产生非安定效应的因素就会被削弱,初学者会 觉得飞机比较好控制,飞机比较“不灵敏的”听话!

模型教练飞机存在的客观规律:

一架模型飞机在飞行时的“反应灵敏度”, 是由操纵系统带动个操纵舵面的 偏转程度和飞机的气动性能决定的,而与飞机的大小无关。
模型教练飞机的飞行特性:

1、平凸型翼型,带来良好的空气动力性能,升力大,飞机飞速低,利于初 学者对飞机的控制。 2、翼型厚,给机翼带来巨大升力的同时,可在低速度下维持飞机的升力。

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3、较高的机翼位置,我们称之为上单翼,这种结构布局使飞机机翼的升力 焦点高于飞机的重心,试想,提着东西走肯定比举着东西走路稳当,提升结构的 布局比托举结构布局要稳定很多。

操控模型飞机转弯的基本方法
所有基本知识都具备了, 我们就要来研究一下模型飞机的基本动作了,首先将给 大家介绍的是模型飞机的转弯方法,请各位新模友慢慢琢磨和练习。

操纵模型飞机转弯的基本方法

开始转弯的正确方法是短暂的压下副翼操纵杆,使飞机的机翼倾斜,形成转 弯坡度, 然后让副翼操纵杆会中以避免飞机进入螺旋,接下来拉动升降舵操纵杆 开始进入转弯, 并同时保持飞机的飞行高度,升降舵此时同时为模型飞机转弯和 防止飞机掉高度服务。
副翼的动作对模型飞机转弯效果的影响

模型飞机转弯的时候, 一开始控制副翼操纵杆的幅度,决定了模型飞机转弯 的快慢, 如果副翼打的量很小, 只要拉动很小幅度的升降舵即可维持飞机的转弯 和不掉高度, 如果开始副翼的偏转量很大,就需要拉动更大幅度的升降舵来维持 飞机的高度,此时飞机的转弯速度会增加,转弯半径也小了很多。
错误的转弯状态

转弯动作中一个很重要的控制动作是打副翼然后回中, 这样做是很有必要的, 打副翼然后回中是让飞机形成转弯坡度,最终通过升降舵来实现转弯,但是如果 打了副翼不回中,机翼上收到的是持续的扭矩,飞机将开始滚转,我们称之为横 滚,这不是我们期望的转弯动作,所以在模型飞机转弯的时候,一定记住要打副 翼,然后自然回中,才可以飞出你想要的转弯动作。

操控模型飞机直线飞行的要领
上一节我们介绍了模型飞机的转弯要领, 这一节我们开始介绍维持模型飞机 直线飞行的要领,别小看“直线”两个字,如果没有掌握好要领,直线飞行将是 模友们的噩梦。

模型飞机直线飞行的要领

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说到直线飞行, 其实我们这里要理解为“相对直线飞行”,因为模型飞机不 像实际比例的真飞机有那么好的设计气动性能,而且自重较轻,稍微有一些风或 者湍流,模型飞机的飞行状态就会很不稳定,即使你觉得飞机正在水平正飞,有 可能收到那些不稳定因素的影响,飞机还是会出现航向偏移的现象,所以我们要 不时的对飞机的航向作出调整。 但是有人就要问了, 那些模型比赛上的高手们为什么能飞出完美的直线航线 呢, 其实这就是我要给大家介绍的一个非常重要的模型控制要领--“轻碰操纵杆, 获得完美无瑕的控制”,也就是说,在飞机航向出现偏移的时候,根据自己的方 向判断,适度的轻碰副翼操纵杆,来完成对飞机的合理修正,这种轻碰不会给飞 机带来较大的坡度, 所以不会造成飞机转弯,但是带来的确实平滑的操控效果和 精准的控制,这就是直线飞行的要领--适时轻碰操纵杆,时时修正航向。

轻碰操纵杆的原则

其实模型运动中也需要有度的衡量,说到轻碰操纵杆,没有经验的模友马上 就会去尝试,但是度量必须要掌握好。 控制飞机不能追求形式, 不是说动作都做对了飞机就会听话,我们要掌握一 个很重要的原则,即主动控制原则,如果说飞机只是小量的左偏航,而你却在那 里大大的打副翼, 结果你的航线飞出来就是一个锯齿状航线;如果飞机已经右偏 航许多了, 你还在那里微微的触碰副翼来修正航线,想必你要维持的航线也不可 能是直线, 我这里要说的意思就是,你要根据飞机的飞行状况来不断练习你“轻 碰”副翼操纵杆的度量(角度),主动的控制你的飞机,和你的飞机一起飞行。 经过反复的练习之后, 这些轻触操纵杆的动作回变得非常的细腻和准确,旁 观的人是看不出你在轻碰的,都在以为你是高手,直接就飞出直线航线了。那些 飞得很直的高手们, 正式利用了轻碰操纵杆的技术,利用这些细微的动作使飞行 航线变得平滑,让你觉得他们对飞机的控制是那么的得心应手,相信我,经过不 断的练习,你也能和他们一样。

第三章 发动机
发动机原理: 自从瓦特发现了蒸汽可以做功,就有人发明了世界上第一个非天然机械——蒸 汽机。蒸汽机是用蒸汽推动活塞做往复运动,从而提供机械动力。但活塞是直线运 动,而人们更多需要的是圆周运动,于是就有人设计了一套转化系统,于是就有了 锅驼机,后来又有了火车。蒸汽机体型庞大,它需要锅炉烧水提供蒸汽,所以在把 火车从铁轨上搬下来的过程中遇到了很多困难。直到有一天,人们发现很多物质与 空气以一定比例混合后会发生爆炸,事情才有了起色。顺便说说,面粉与空气混合
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后也会发生爆炸。最后人们选择了一些易挥发液体来提供动力,这是因为液体便于 携带、相对比较安全。 (现在固体发动机只用在导弹和火箭上) 。 易挥发的液体很多,譬如常见的酒精、稀料(香蕉水)等,但我们需要的是高燃 烧值(辛烷值) 、低爆点的物质,于是人们看上了汽油。现在街上跑的汽车大多数使 用的都是烧汽油的四冲程发动机,所谓四冲程是指这种发动机完成一个周期要用进 气、压缩、做功、排气四个阶段。但体型较小的摩托车却用的是二冲程发动机,这 种发动机把进气、压缩合为一体,做功、排气合为一体,所以只用二次往返运动。 注意,完成四冲程曲轴要转两圈,二冲程只要用一圈。 这里还要说说为什么发动机要用曲轴。前面说过,活塞是往返(直线)运动,车 轮、螺旋桨可是圆周运动,于是人们在一个圆盘偏心的位置上装一个销子,活塞通 过一个连杆推动这个销子,于是直线运动就变成了圆周运动。这种转变有点别扭, 它在最高点(上止点)和最低点(下止点)两次被卡住,所以圆盘要相对的大一点、 重一点,利用惯性来克服这个缺点,这一类的东西也叫飞轮。我们碰到的这个小东 西的曲轴还有一个很重要的作用,我们在以后的分析中还会讲到。

二冲程发动机较四冲程发动机所具有的 3 个重要优势: (1)二冲程发动机没有阀,这就大大简化了它们的结构,减轻了自身的重量。 (2) 二冲程发动机每一回转点火一次, 而四冲程发动机每隔一次回转点火一次。 这就付与了二冲程发动机重要的动力基础。 , 二冲程发动机可在任何方位上运转,这在某些设备如链锯上很重要。标准四 冲程发动机可能在油料晃动的时候发生故障,除非它是直立着的。解决这个问题就 会大大增加发动机的灵活性。 这些优点使二冲程发动机更加轻便,简易,制造成本低廉。二冲程发动机另外 还有将双倍的动力装进同一空间内的潜力,因为每一回转它有双倍的动力冲程。轻
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便和双倍动力的结合使他与许多四冲程发动机相比具有惊人的推重比。尽管如此, 你一般不会在汽车上看到二冲程发动机。这是因为它还有两个重大的缺陷。等我们 看过它如何运转之后,我们对此就会更加清楚了。 你可以把这个动画与在化油器式发动机和柴油式发动机文章中的动画比较,来 看看其中的不同。当比较图示时注意到的最大不同是,在二冲程发动机内,每一回 转火花塞点火一次。 这个图示展示了一个典型的克流动性设计。你能看到二冲程发动机是轻小敏捷 的设备,为减少部件数量,它可重复运转。 通过观察一个循环的每个部分,你能够理解二冲程发动机。从火花塞点火处开 始。当火花塞的火花将混合物点燃时,油料和空气在曲轴箱内已经被压缩过了。爆 炸燃烧推动活塞向下运动。注意当活塞向下运动是,空气/油料混合气体正被压缩。 当活塞接近它冲程的底部时,排气口被关闭了。汽缸内的压力就象这演示的一样将 绝大多数废气排除汽缸。

当活塞最终到达底部时,进气口被关闭。活塞的运动已经在曲轴箱将混合气体 压缩过了,于是混合气体冲进汽缸,取代残存的废气,将新充的燃料充满汽缸。

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值得注意的是,在许多使用克流动性设计的二冲程发动机内,活塞被设计成一 定形状,以便吸进的混合气体不会轻易溢过活塞的顶部和溢出排气。 此刻为了压缩 冲程,机轴的冲量开始驱使活塞向后朝着火花塞运动。当在活塞中的空气/油料混合 气体被压缩时,在曲轴箱内形成了一个真空空间。这个真空打开簧片阀,从化油器 吸进空气/燃料/油料。 一旦活塞完成压缩冲程,火花塞再次点火重复这个循环。二冲程发动机之所以 得名,因为它有压缩和燃烧两个冲程。四冲程发动机有独立的吸入,压缩,燃烧, 排废四个冲程。 你能看到在二冲程发动机内,活塞确实在做三件不同的事情。 活塞的一边是燃烧室, 它是活塞压缩空气/燃料混合物和获得由燃料燃烧释放的 能量的地方。 活塞的另一边是曲轴箱。为经簧片阀从化油器吸入空气/燃料,活塞在此形成一 个真空空间,接着压缩曲轴箱以便空气/燃料被压进燃烧室。 看到活塞井然地做如此多不同的事情,确实让人感叹。这就是二冲程发动机如 此简易轻巧的原因。 如果你曾用过二冲程发动机,你知道你得把汽油与专门的二冲程燃右混合。因 而你理解为何能看到二冲程循环。在四冲程发动机内,曲轴箱与燃烧室完全隔离开 来,因而你可以往曲轴箱里注传热油来润滑机轴在活塞各端连接连杆和汽缸壁的承 轴。二冲程发动机内,另一方面,曲轴箱作为增压室发挥将空气/燃料压进汽缸,因 而它不能容纳高粘度润滑油。相反,你混合润滑油和汽油去润滑连接连杆和汽缸壁
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的机轴。如果你忘了掺如润滑油,那么发动机撑不了多久 。 现在你可以看出二冲程发动机较四冲程发动机所具有的两个重要优势了:它们 简易轻便,而且它们可以产生两倍的能量。那么为何轿车和卡车使用四冲程发动机 呢?主要原因有四条: 二冲程发动机无法像四冲程发动机那样可持续使用那么长时间。精密润滑系统 的不足意味着二冲程发动机的零部件耗损得更快。 二冲程润滑油非常昂贵,每使用一加仑汽油你就需要四盎司润滑油。如果你在 轿车上使用二冲程发动机,那么你每一千英里就要烧掉一加仑的润滑油。 二冲程发动机的燃料消耗效率不高,因而你每加仑油跑不了几里路。 二冲程发动机产生很多污染,太多以至于你可能看不到污染在你周围。污染来 自两方面。第一是润滑油的燃烧。在某种程度上,润滑油使所有的二冲程发动机烟 雾弥漫,一个磨损很严重的二冲程发动机能释放出大团大团的含油烟雾。第二条原 因不是很明显。每当往燃烧室注入大量新空气/燃料时,它们中的一些便从排气口泄 露了。这正是为何你在任何二冲程摩托艇周围能看到泛着光泽的润滑油。从混有泄 出的润滑油的新燃油里释出的碳氢化合物对环境造成了很大的问题。 这些不足意味着二冲程发动机只能应用于那些马达不常使用和“推重比”很重 要的场合。 同时,制造商们一直努力缩小和减轻四冲程发动机,你可以看到说大量不同类 型的新式海事和草坪维护设备进入市场的研究。

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发动机的启动要决 首先是发动机的启动。要成功的启动发动机有三个条件:首先是适当比例的混 合气,其次是强力的压缩,再来则是强力的点火性能。而事实上,这些条件不只局 限于遥控发动机,还适用于所有的内燃机。换句话说,只要满足了这些条件,除非 发动机本身损坏了,不然的话一定可以启动发动机的。 首先,在适当比例的混合气方面,也就是我们常说的油针的调整,这个我们会 在稍后做一样细的说明。关于第二点的强力的压缩准说是理所当然,但这并非是指 去改变发动机本身的压缩比。在这里所谓强力的压缩是指[快速的转动曲轴],或者 是[马力足够的启动器]。缓慢的转动曲轴的话,不仅无法启动发动机,甚至还可能 会发生危险。第三点是针对使用电热式火星塞的发动机来说,在启动时必须要有足 够的电力让火星塞加热。如果电池的电力不足的话,再怎么努力也无法让发动机启 动的。 满足了以上的条件之后,也要注意周遭的人。终而言之,安全是第一考量,所 以要记得好好的整理启动的坏境,例如:使用启动器或是外接电夹时的电线不要被 螺旋桨入,记带上手套以避免伤到他人的手指....等,将全部的螺丝螺母类的松紧度再 检查一下是很重要的。 调整油针的技巧 启动之前的摇控器的调整 现在终于要启动发动机了,但是在那之前,理所当然要依照遥控器、飞机的顺 序将电源打开。 接下来, 就一定要将化油器阀门调至怠速的状态。 特别要注意的是, 可以让发动机完全停止的状态。也就是说,希望能够确认一下化油器是否处于全闭 的状态。这些都是基于安全面的考量重点,因此希望大家都有要特别小心。 接来是将火花赛上的电夹拿掉的状态。先将遥控器上的油门摇杆拨到最上方, 确认一下化油器的阀门是否完全打开了。保持这种状态之下,用手指塞住化油器上 的进器口,将螺旋桨朝着旋转方向(逆时针方向)转动,在这种情况之下,应该能 够从油箱顺利的将燃油送至化油器,从这里再转动螺旋桨一至二圈儿,燃油就会少 量进入曲轴箱,结束之后化油器阀门又形成开启的状态。 这样一来,让发动机启动之前的准备工作就完成了,这时再将电夹连接上,这 个时侯遥控器的天线是呈现收起来的状态,并且是放在手边随时可以接触到油门摇 杆的位置。 还有, 在螺旋桨的前面发动它的人, 也就是说除了你应该没有别人的吧, 一般而言,在遥控收飞机启动时,最容易发生危险的区域,就是以螺旋桨为基准的 旋转线上,因此,对于助手或是参观的人,要叫他们站到后则去。

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使用启动器的情况,要将机头罩用启动胶圈固定,然后再回转 1 至 2 秒。而若是用 手来转动螺旋将的情况,要从感觉到压缩的地方,用力的旋转螺旋桨,如果一次无 法启动的话,不要马上旋转它,先喘一口气之后再进这行比较安全。 主油针的调整 发动机启动之后,并不是马上就把电夹拿掉,而是暂时让它保持怠速的状态, 从这里再一点点的将化油器阀门打开,一直到进气口呈现半闭状态,这个时候我们 就可以开始来进行主油针的调整,而整量一般是以三格的响声为基准,当其越接近 高速的状态时,其反应会越敏锐。 当发动机的混合油气过浓时,会听到其发出噗噗吵闹声之后停止的情况,此时 就必须将油针转进:相反的,如果发现混合油气过薄,感觉得发动机好像在咳嗽吸 不到油时,就试著将油针转出,在这里要注意的是,混合气太浓还不成问题,如果 太稀薄的话就无法进行下一个步骤了。如果调整完之后,就将电夹拆掉,再用相同 的办法检查一遍。进展到这一个步骤的话,再将化油器阀门全部打开看看。这里也 像前面一样,要检查一下混合气浓薄的情况,燃料要浓一点让回转不会停止。

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在这里我们替你绘制了二行程与四行程发动机混合气浓薄时的油针调整情况,一边 看着图表一边说明,应该是会比较容易理解。如果飞机是呈现上文中所途述的状态 之后,你的发动机现在应该是呈现在下列图表中,B 左右的状态,从这里再慢慢的 将油针依顺时针方向关上,慢慢的转进后就上升到接近 C 的状况之前,此时化油器 阀门仍然保持全开的状态,在这里从 B 变化到 C 的状态,要用眼睛和耳朵记下来。 另外,在这里希望大家注意的是,在不了解变化的状态之下,转进的圈数过大, 从 C 突然就跑到 D 的领域去了, 这个动作有可能损坏到发动机, 因此是绝对禁上报。 应该是一边让指导员看著一边调整会比较好。 而如果你的发动机是全新的产品的话, 记得先将它保持在 B 之后 的状态,然后将油箱装满油,让它跑个两三桶的燃油左 右,进行发动机的磨合。 当你都已完成上述的所有程序时,在图表中打星号的地方就表示的主油针的最佳 设定位置。 发动机的提速反应与混合气的关系 在做发动机的调整设定时, 有个先决条件是你要切记的: 就是任何的模型发动机, 都是在先确定高速的位置之后,才来调整发动机及提速反应。而你若是直接从发动 机的低速开始着手,等到要设定完高速后,还必须再回头调整发动机的低速及提速 反应。平白浪费你的调整时间罢了。 主油针的位置确定了之后,接下来要进行的是低速的调整。一听到低速调整会跟 怠速时的调整混为一谈也不一定。的确,好好的保持怠速是很重要的,但是从低速 到高速(此即为发动机的提速反应)是否能够取得流畅的曲线,也是同样重要的。 这件事情是特别对于今后要挑战的起飞,或者是起飞的一个重点。利用中速或低速 无法安定的发动机进行飞行即使说它是自杀行为也不为过。 那么,我们赶快来进行低速调整的方法。首先是让主油针处于完备的状态,而化 油器阀门则是处于怠速的状态,在上一节的图片里,我们让你看的是化油器阀门大 约打开 1mm 左右的状态,不过这 1mm 到底仅是个参考数值,所以适当的开启量是 请指导者看过比较好。化油器阀门关的话,发动机的转数马上就会下滑,然后开始 进入怠速的状态。 暂时观察一下这个状态,若是无法进行低速调整的发动机,应该就会因为无法保 持怠速而停止,在这里我们则必须对发动机为何而停止的原因进行判断。考虑的可 能因素有两个,一个是因为低速时候的混合气太浓,另一个则是太薄。要准确判断
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出到底是混合气太浓或是太薄而导致发动机停止,对初学者来说是 很困难的, 不过如果是在发动机似乎要停止的时候, 将化油阀门半开就能了解了。 当你化油器阀门打开的时候,如果听到噗` 噗 噗的声意,而且至少还保有一点回 转之后才停止的话,这种状况就是混合气过浓;打开的时候,同时马上就停止的情 况则是过薄。还有,如果在混合气非常浓的情况下,慢慢的将化油阀门打开的话, 会出现化油器将燃油喷出来的情况。前面 也要提到,要判断混合气到底是太浓或是 太薄,并非那么简单,但是希望你能好好的观察操作到习惯为止。 如果能够判断出发动机在低速时的状态,接下来要进行的就是调整。基本上这是 很单元纯的: 太浓的情况就把它调薄`太薄的情况就把它调浓就可以了在这里希望你 能够好好观察一下你发动机上的化油器,一般而言,不外是这两种形式:一种则是 利用空气的量来做调整浓度;另一种则是利用副油针的型式来做调整。这二种形式 的化油器,在外表上大同小翼,但其机造原理却完全不同。 首先来说明的是利用空气量来做调整的形式,例如 O.S.的 LA 系列与雷虎科技的 GP-07...等,就是采用这种型式的公油器,它是利用上面的调整螺丝来决定混合气的浓 度比例调整螺丝与化油器本体的接处有一通气空,当调整螺丝转进(顺时针旋转) , 怠速时吸入的空气变少,燃油相对变多,混合气就变浓。而相对于另一种利用副油 针来做调整的化油器,当副油针转进时,混合油气则相对变薄;反之,向外转出时 则会变浓。 另外,你在调整时还要注意的是,无论是哪一个型式的调整都有是很单格的。因 此不要一次就让它转很多。而是一点一点的四分之一圈左右为一单位,调整时让化 油器阀门全开,到达高速时再切换到低速的状态,以便观察发动机的反应。持续重 复这个步骤,决定了大致上混合气的浓度之后,怠速的时间应该变得相当长了。 油阀门在开启的过程中,也就是从低速到高速时发动机的提速反应。我们所采用 的方法是先将发动机在怠速的状态下维持 5-10 秒, 再将化油器阀门一口气全部打开。 这时无论是在混合气过浓或是过稀的情况下,都会导致发动机熄火,而不同的则是 两者熄火前的反应不一样。当你发现化油器阀门在开启的过程中,发动机的速度不 升反降,或者是化油器阀门虽是处于全开的状态,但发动机却好像只有呈现出中速 时的反应,并且听到发动机产生类于吸不到油时的咳嗽声,那这就表示混凝土合气 过薄。相反地,如果一边发出噗噗的啵啵声,并且在加速的过程中显示出迟钝的反 应,这就表示混合过浓。而这个调整的方法也跟怠速调整一样,利用低速调整用的 的螺丝或是副油针来进行。如果调整进行的顺利的话,从怠速的状态将油门摇杆往 上移动的话,对应这个动作的发动机提速反应就会呈现直线加速的状态才对,当到 达最佳状态之后再回到一次怠速时的反应看看。大多数的情况应该会出现平稳的怠 速。但若很不幸的,如果在这里出现了转数似乎要下滑的话,接下来就必须将化油 器阀门打开一点保持怠速。在这里因为有再转动过好不容易调整好的低速螺丝,因 此要注意从最初开始修正。 发动机的怠速调整及提速反应是需要毅力的事前作业,但是为了飞行安全,请务 必撤底执和地这个程序。 调整之后的检查 关于这一期我们为你介绍的飞行前发动机的调整,读者们基本上都应有一定程度 了吧!当然,这一此并不是一天就可以记起来的,因此要多多尝试几次,一点一点 的实际去体会。为了在飞行之前调整发动机,而把接收机内的电池用光了也绝对不
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需要不好意思。另外,包含了发动机调整时所使用的燃油,这也和飞行时一样,都 是必须的消耗品。比起这一点,如果在调整不完全的情况下就进行飞行,结果却发 生坠机事件.....,我想这种情况才是需要觉得不好意思。 那么,如果主`副油针都已调整完花,在飞行之前还是再次检查,而且要假想飞机 是在飞行的状态下来进行调整。就如同附图中你所看到的情形一样,将化油器阀门 全开,然后将机首朝上再朝下看看。如果主油针的位置正确的话,发动机的转数应 该会产生变化。 当机首朝上的时候,发动机的转数会提升的一点;相对地,机首朝下的话转数应 该会下降一点。这一点,只要考虑油箱跟发动机的相关位置之后,就能够明了。因 为燃油从下往上吸会比较薄,而从上面往下输送会比较浓。 如果主油针的位置调的太过进去的话,混合气过薄,机首朝上的时候马力就会出 现很明显的下滑;相反的,如果主油针调的太过出来,导致混合气太浓的话,当机 首在朝下时,发动机就会发出噗噗的啵啵声而停止。不轮你是出现哪一种状况,将 机体保持水平之后再将主油针调整 1-2 个响声。当然调整之后要再一次将机体上下 震动,观察看看发动机的反应,这一回所进行的发动机调整,当然跟发动机本身有 很大的关系,而且因为各家的发动机的不同以及使用的燃油的差异,多少会有些差 别,希望能够撤底的将这发动机的反应当作基本,放在脑子里,一边听从指导者指 示,留意安全之后再尝试。 完美无缺的发动机调整之后,终于要进行的就是起飞了,如果空中转弯已经很得 心应手的话,就能享受离陆到空中转弯这种真正的飞行了。希望到下一回为止,从 心里期待各位初学者能够愈来愈历害。

舵机安装调整
舵机就是一种有输出轴的小传动装置。 这个输出轴能够通过向舵机输入一个编 码信号而定位到我们指定的角度位置。只要这个编码信号存在于信号输入线上,舵 机就将保持输出轴的当前角度位置不变。一旦编码信号改变,输出轴的角度位置也 将跟着改变。实际中,舵机被用于控制无人机升降尾翼、方向尾翼等的位置。

舵机在机器人技术中极其有用。正如上图所示,舵机体积小,控制电路被集成 到内部,相对于其尺寸来说,舵机是极其有力的。舵机能够将电能比例化地转化为
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机械负载,因此舵机在小负载的情况下不会消耗太多的电能。下图展示了一个舵机 的组件,包括控制电路,电机,一组齿轮,以及舵机外壳。另外还有三根连接到外 部的线,一根为电源线(+5v),一根为底线,白色线为控制线(信号线) 。

那么,舵机是如何工作的呢?舵机的电机都会有一个控制电路,舵机的输出轴 连接着一个电位器(可变电阻) 。上图电路板的右上角就是电位器。控制电路通过这 个电位器来监视舵机的当前角度。如果监视到输出轴在正确位置(控制电路会根据 输入信号来得到正确的角度) , 就切断电机电源。 如果监视到输出轴不在正确的位置, 控制电路就启动电机往正确的方向旋转,直到达到正确的位置。舵机输出轴通常能 够旋转的行程为 180 度或 210 度,但是不同的厂家不一样。普通舵机被用于控制 0 到 180 度的角度旋转动作, 但是这个角度值的范围受主输出齿轮的机械限位的限制。 提供给电机的能量和电机需要行进的距离(角度)成正比。因此,如果输出轴 需要转动一个大的角度,电机就会全速旋转;如果输出轴只需要转动一个小角度, 则电机就会以一个较低的速度旋转,这就是比例控制。 我们怎么知道舵机会转多少度呢?答案是靠控制线。 旋转角度由控制线上的脉 冲信号持续时间决定, 这被称为脉码调制。舵机的控制信号为每 20 毫秒一次的方波 脉冲。脉冲的宽度决定电机转多少。例如,一个宽度为 1.5 毫秒的脉冲会使电机旋 转到 90 度位置(通常为称为中位) 。如果脉冲小于 1.5 毫秒,电机将会带动输出轴 旋转直到 0 度。如果大于 1.5 毫秒,电机将会带动输出轴旋转知道 180 度。

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正如上图所示,脉冲持续的时间对应着输出轴旋转的角度(图中用绿色圆圈和 箭头表示) 。特别注意:此处的时间只是一个示例,具体的时间有电机生产商决定, 但是原理都一样。 六、线路检测 1、检查所有电源与设备是否连接正确,正负极性是否接错。 2、检查所有电线、设备、插头等是否有接错、松动、接触不良,还有震动磨 擦等可能会带来电子设备故障等。 3、 打开地面监控站、 遥控器以及所有机载设备的电源, 运行地面站监控软件, 检查设计数据,向机载飞控系统发送设计数据并检查上传数据的正确性,检查地面 监控站、机载设备的工作状态,检查飞控系统的设置参数(见表)。

关于新西达 30A 电调说明书的问题~

极限使用: 持续电流 30A,瞬间 35A ,40A 持续 10 秒。 外型尺寸/重量: 32 X 24 X 7(mm) 13 克(不含线)20 克(含线) 电压范围: 4V-16V 电池数量: 4-12NIMH 2-3LIPO(4LIPO 不允许使用 BEC 输出) BEC 输出:
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连续 2A,(瞬间 3A) 2LIPO 4-5 微型舵机 3LIPO 3-4 微型舵机 保护功能: 自动选择 2-3LIPO,分别保护电压是 6V/9V; 自动选 NIMH,每节保护电压是 0.8V; 安全启动,油门位置不对禁止启动; 温度保护,110 度表面温度停机; 失控保护,无信号 1 秒以后停机。 性能描述: 转速上限, 2 极内转高达 300000 转, 12 极外转 50000 转, 14 极外转 42000 转。 8KHz PWM 控制,使用转速控制曲线。 自动油门适应,适合更多遥控设备。 使用 BEC,MCU 分离电源供应,工作更稳定。 设 置 方 法 1、打开发射机,把油门推到最高(FUTABA 系列发射机需要把油门通道选择 REV 使用)。 2、连接好接收机,马达。 3、接通电调电源,发射机正常的话,就是有以下声音:(如果这个声音(是什么 声音?是下面的三行声音的一个循环还是其中一行的声音?)结束以后是一声长的 “嘀”的声音以后不再有声音,那么检查发射机油门通道反向设置。) B B 表示 LIPO 自动保护 BB BB 表示 NIMH /NICD 自动保护 BBB BBB 表示刹车选择 (没有操作时,所有声音将连续循环下去,直到有操 作请求。) 声音循环过程中有您要的设置, 在听到提示声音的第一音节时, (比如选择 LIPO 自动保护, 听到一声 B 时,油门拉到最低位)把油门迅速拉到最低位置即可。同 时马达会发出很尖锐的声音来确认。 此时,有另外的设置的话,迅速把油门推到最大(又回到所有声音的循环了是 吧?),即可做下 1 个选项的选择。 如果没有另外的设置了,怎么办?此时油门在最低位 如果说您要的设置完成了,那么等待 2 秒钟(等待的时候如果油门在最低位我 就理解上个问题了, 是在最低位吧?) , 马达再次发出合适的电池保护确定声音 (什 么声音?),并且确认油门位置以后就可以使用。 LIPO 自动保护只有 2 个保护电压保护点,即 6V 和 9V ,电池可以不必要使用 满电的电池。
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NIMH 自动保护是按电池实际数量来计算的,每个电池设定为 0.8V,为了准确的 判断电池的电压 ,请把电池充满。如果不充满,电调将按照 70%的电压估算保护电 压。(使用 4LIPO 时候也 可以使用此功能) 刹车: 出厂设置是无。可以在实际使用过程中做一次刹车设置操作,这样就有马达在 关闭油门以后 利用反电动势进行刹车。 如果要解除这个刹车功能,可以再设置一次刹车操作,那么功能既被取消。 工厂参数重新设定功能,因为本系列电调有过热和误操作保护功能,如果发现 你的电调加速 ,或者转向,或者是油门曲线等任何特性和新的时候有如何变化,那 么可以做一次工厂参数 设置,(怎么设?)以重新获取最高性能。 开机是 B 的一声长音, 表示电调在 LIPO 自动保护状态, BBB 三声, 表示 NIMH /NICD 自动保护状态。(这句话怎么在这里出现?开机不是应该听到第一个问题里的“这 个声音”吗?那“这个声音”到底是三种声音的循环还是这句话提到的声音?) 设置方法: 1)控开机,油门推至最大 2)电调加电,这时电调会进入设置程序,循环发出以下设置声音: B-B-BB-BB-BBB-BBB-B-B-BB-BB-BBB-BBB....... 其中,B 表示准备设置锂电保护,BB 表示准备设置镍电保护,BBB 表示准备 设置刹车 3)当听到你所需要设置的项目音响的第一声时,油门迅速拉到最小,电调会发出长 B——表示设置成功。 4)如果此时你迅速再把油门推到最大,电调又进入 2)步骤,继续设置其它项目。 5)如果油门拉到最小,电调发出长 B——后,你在 2 秒内不动油门,电调将进入加 电自检程序,并发出自检成功声音。 6)加电自检声音: B——表示已经设置锂电保护 BBB 表示已经设置镍电保护 7)电调加电时,只有你的遥控油门在最小状态时才会自检成功,否则会进入设置程 序。 无刷电机原理: 无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的, 即用电子开关器 件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低 等优点,广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。 无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传 感按转子位置的变化, 沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁 极相对定子绕组的位置, 并在确定的位置处产生位置传感信号,经信号转换电路 处理后去控制功率开关电路,按一定的逻辑关系进行绕组电流切换)。定子绕组 的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。 位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。

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采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机, 其磁敏传感器件 (例如霍尔元件、 磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上,用 来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。 用光电式位置传感器的无刷直流电动机, 在定子组件上按一定位置配置了光 电传感器件,转子上装有遮光板,光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时,由 于遮光板的作用,定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。 采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机, 是在定子组件上安装有电磁传感 器部件(例如耦合变压器、接近开关、LC 谐振电路等),当永磁体转子位置发 生变化时, 电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号(其幅值随转子位置而变 化)。

近几年来,无刷电机成为在模型领域里快速发展的一种动力。由于产量和价格 的原因,过去几年无刷电机多使用在中高档航空模型中,现在由于机械加工技术的 快速发展,无刷电机的生产成本下降许多,目前它正进入模型领域的各个层面,从 电动遥控车到电动遥控船再到电动模型飞机,无处不在。 对无刷电机存在的误区 很多人都见过模型用的无刷电机,他们使用的都是电池供电,所以很多人在知 识上一直有这么个误区,以为无刷电机是直流电机,其实不然,无刷电机属于交流 电机,是三相交流永磁电机的一种,输入模型无刷电机 3 根导线的电流是交流电, 只不过这种交流电不是 50HZ 的市电正弦波,而是从无刷电机控制器(俗称无刷电 调)调制出来的三相交变矩形波,频率比 50HZ 高很多 无刷电机结构解析 结构上,无刷电机和有刷电机有相似之处,也有转子和定子,只不过和有刷电 机的结构相反; 有刷电机的转子是线圈绕组, 和动力输出轴相连, 定子是永磁磁钢; 无刷电机的转子是永磁磁钢,连同外壳一起和输出轴相连,定子是绕组线圈,去掉 了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷, 故称之为无刷电机 (Brushless motor) , 那现在就有问题了,没有了电磁场的变换,如何让无刷电机转动呢? 无刷电机简明运行原理 简单而言,依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交变频率和波形,在 绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁场,这个磁场驱动转子上的永磁磁 钢转动,电机就转起来了,电机的性能和磁钢数量、磁钢磁通强度、电机输入电压 大小等因素有关,更与无刷电机的控制性能有很大关系,因为输入的是直流电,电 流需要电子调速器将其变成 3 相交流电, 还需要从遥控器接收机那里接收控制信号, 控制电机的转速,以满足模型使用需要。 总的来说,无刷电机的结构是比较简单的,真正决定其使用性能的还是无刷电 子调速器,好的电子调速器需要有单片机控制程序设计、电路设计、复杂加工工艺 等过程的总体控制,所以无刷电调的价格要比无刷电机高出很多。 模型无刷电机规格解释 无刷电机的标示主要体现电机的外形尺寸,从外形尺寸,我们又可以大致 了解电机的总体性能,所以懂得解读这些标示,是有必要的
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B 系列和 C 系列无刷电机的通用标示符号举例如下: BXXXX/XX CXXXX/XX 以 C 系列电机为例,C3525/12 型号电机表示此电机外径为 35mm,磁钢 或者外壳长度为 25mm, 12 表示线圈绕组为 12 圈, 电机的说明书上一般还标有电机 主轴的轴径,主要轴径有 2.13mm、3.17mm、5mm 等等,购买电机前要根据轴径和 电机外尺寸需求来选择购买。

模型无刷电机的参数指标,除了外形尺寸(外径、长度、轴径等) 、重量、电 压范围、空载电流、最大电流等参数外,还少不了一个重要指标--KV 值,这个数值 是无刷电机独有的一个性能参数,是判断无刷电机性能特点的一个重要数据。 KV 值定义 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。总这个定义来看,我们能知道,无刷电机电压的输入与电 机空转转速是遵循严格的线性比例关系的。 KV 值的意义 无刷电机的意义不只是说明电机转速与电压成严格的线性比例关系, 还对 于电机的性能有一个开阔性的表示。 用过无刷电机的朋友大都有这种感觉,同级别(外径)的无刷电机,外转 子的和内转子的通电比较一下,会发觉外转子电机扭力大一些,要“硬”一些,内 转子电机扭力稍微小一些,要“软”一些,一看电机参数,外转子电机 KV 值 800 多,内转子电机 1000 多到 2000 多。再看一下转速,内转子电机的转速明显高于外 转子电机。其实这些特性都与 KV 值有关,按照 KV 值的定义来解释,无刷电机的 空转极速,是 KV 值乘以输入的电压,这也就解释了内转子电机的转速为什么高于 外转子无刷电机。 就扭力特性来看,KV 值一定意义上体现了电机扭力性能,拿外转子电机 来说,电机的空载极速一般般,但是加上负载(例如螺旋桨)后,其极速降落到空 载极速的 60%-70%,但是拿同级别的内转子电机来测试的话,其带负载的转速只能 到其空载极速的 30%-40%,这明显体现出这两种电机的扭力特性差别,内转子电机 的带负载的能力相对较低,为了满足扭力做功,内转子电机必需自行降速,增加通 过电流,在电压不变的情况下,这样电机的输出功率就增加了,内转子电机的这种 扭力特性也体现在具体的应用上,以前不少轻型泡沫固定翼飞机,最初都用的是内
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转子无刷电机, 但是因为扭力特性的缘故, 飞机螺旋桨并不是直接连接在电机上 (非 直驱) ,而是增加了一个减速齿轮组,为的就是改善内转子电机的扭力性能。 同系列同外形尺寸的无刷电机,KV 值也能区别电机的特性,比如 suxfly B3674 内转子电机,一个 KV 值是 1860,一个 KV 值是 2075,那第一个电机的扭力 就要大一些,峰值做工电流就相对小一些;第二个电机的技术高一些,但是扭力特 性就比第一个电机要差,峰值电流就会更大一些。 无刷电机工作原理 无刷马达之工作原理

为了直观地模拟马达的工作情况,本例是用一个三电极、二磁极内转无刷马达 作为演示。当电调通电后,由电调发出有序的电脉冲驱动无刷马达运转。以下是一 个运转演示:

由于受传送限制,动态的图形不能做大。为了方便大家研究,现贴上一张质量 稍差的图像。 。 一、周期与频率

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T -----为马达的一个工作周期 t------为一个脉冲所占的时间段, 本例有六个时间段, 每个 t=T/6。 (如 果电极的数目不同,t 的数目就不同,占比也不同) f-----频率,f=1/T。 ω -----角速度,ω =2π f,频率 f 可以改变,但 t 占 T 的比值不变。随着 频率的改变,转速也就发生改变,这就被称之为“变频调速” 。 二、进角 进角-----当电调向电极发送第一个电脉冲时,磁极与电极之间的夹角。 进角=3600/(电极数*2) 电极的数目不同,进角就不同。 1. 以本例为例,进角大于 60 度,请看下面的演示:

飞机螺旋桨的动力原理: 一、 工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。 流经桨叶各剖 面的气 流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径
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r1 和 r2(r1<r2)两处各取极小一段,讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度;n—螺旋桨 转速;φ—气流角,即气流与螺旋桨旋转平面夹角;α—桨叶剖面迎角;β—桨叶角,即桨叶 剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见 β=α+φ。空气流过桨叶各小段时产生气动力, 阻力 ΔD 和升力 ΔL,合成后总空气动力为 ΔR。ΔR 沿飞行方向的分力为拉力 ΔT,与 旋螺桨旋转方向相反的力 ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止 旋转的力相加,形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作 ,才能获得较大的拉力 ,较小的阻 力矩,也就是效率较高。 螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化,而切线速度随半径变 化。因此在接近桨尖,半径较大处气流角较小,对应桨叶角也应较小。而在接近桨根 , 半径较小处气流角较大,对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一 定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面,剖面 迎角随该比值变化而变化。 迎角变化,拉力和阻力矩也随之变化。 用进矩比“J”反映桨 尖处气流角,J=V/nD。式中 D—螺旋桨直径。理论和 试验证明: 螺旋桨的拉力(T), 克服螺旋桨阻力矩所需的功率 (P) 和效率 (η) 可用下 列公式计算: T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J?Ct/Cp 式中:Ct—拉力 系数;Cp—功率系数;ρ—空气密度;n—螺旋桨转速;D—螺旋桨直径。其中 Ct 和 Cp 取 决于螺旋桨的几何参数,对每个螺旋桨其值随 J 变化。 特性曲线给出该螺旋桨拉力系 数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要 依据之一。 从计算公式可以看到,当前进比较小时,螺旋桨效率很低。 对飞行速度较低而发动 机转速较高的轻型飞机极为不利。例如:飞行速度为 72 千米/小时,发动转速为 6500 转/分时,η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器,降低螺旋桨的转速,提高进距比,提 高螺旋桨的效率。 二、 几何参数 直径(D):影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下 ,直径增大拉力随之增大, 效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑 螺旋桨桨尖气流速度不应过大 ( < 0.7 音速 ), 否则可能出现激波 , 导致效率降低。 桨叶数目(B):可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。 超轻型飞机 一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时,采用增加桨叶数目的方 法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。 实度(σ):桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目的影响 相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。 桨叶角(β):桨叶角随半径变化,其变化规律是影响桨工作性能最主要的因素。习 惯上以 70%直径处桨叶角值为该桨桨叶角的名称值。 螺距:它是桨叶角的另一种表示方法。图 1—1—22 是各种意义的螺矩与桨叶角 的关系。 几何螺距(H):桨叶剖面迎角为零时,桨叶旋转一周所前进的距离。 它反映了桨叶 角的大小,更直接指出螺旋桨的工作特性。桨叶各剖面的几何螺矩可能是不相等的。 习惯上以 70%直径处的几何螺矩做名称值。国外可按照直径和螺距订购螺旋桨。如 64/34,表示该桨直径为 60 英寸,几何螺矩为 34 英寸。 实际螺距(Hg):桨叶旋转一周飞机所前进的距离。可用 Hg=v/n 计算螺旋桨的 实际螺矩值。可按 H = 1.1 ~ 1.3Hg 粗略估计该机所用螺旋桨几何螺矩的数值。 理论螺矩(HT):设计螺旋桨时必须考虑空气流过螺旋桨时速度增加 ,流过螺旋桨旋转
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平面的气流速度大于飞行速度。因而螺旋桨相对空气而言所前进的距离一理论螺矩 将大于实际螺矩。 三、螺旋桨拉力在飞行中的变化 1.桨叶迎角随转速的变化 在飞行速度不变的情况下,转速增加,则切向速度(U)增大,进距比减小桨叶迎角 增大,螺旋桨拉力系数增大。又由于拉力与转速平方成正比 ,所以增大油门时,可增大 拉力。 2.桨叶迎角随飞行速度的变化: 在转速不变的情况下 ,飞行速度增大,进距比加大,桨叶迎角减小,螺旋桨拉力系 数减小,拉力随之降低。 当飞行速度等于零时,切向速度就是合速度,桨叶迎角等于桨叶角。飞机在地面 试车时 ,飞行速度 (V) 等于零, 桨叶迎角最大 ,一些剖面由于迎角过大超过失速迎角气 动性能变坏,因而螺旋桨产生的拉力不一定最大。 3.螺旋桨拉力曲线: 根据螺旋桨拉力随飞行速度增大而减小的规律,可绘出螺旋桨可用拉力曲线。 4.螺旋桨拉力随转速、飞行速度变化的综合情况: 在飞行中,加大油门后固定。螺旋桨的拉力随转速和飞行速度的变化过程如下: 由于发动机输出功率增大 ,使螺旋桨转速 (切向速度)迅速增加到一定值 ,螺旋桨拉力 增加。飞行速度增加,由于飞行速度增大,致使桨叶迎角又开始逐渐减小,拉力也随之 逐渐降低,飞机阻力逐渐增大,从而速度的增加趋势也逐渐减慢。 当拉力降低到一定程 度(即拉力等于阻力)后,飞机的速度则不再增加。此时,飞行速度、转速、桨叶迎角及 螺旋桨拉力都不变,飞机即保持在一个新的速度上飞行。 三、 螺旋桨的自转: 当发动机空中停车后,螺旋桨会象风车一样继续沿着原来的方向旋转,这种现象, 叫螺旋桨自转。 螺旋桨自转,不是发动机带动的,而是被桨叶的迎面气流“推着”转的。它不但不 能产生拉力,反而增加了飞机的阻力。 螺旋桨发生自转时,由于形成了较大的负迎角。桨叶的总空气动力方向及作用 发生了质的变化。它的一个分力(Q)与切向速度(U)的方向相同,成为推动桨叶自动旋 转的动力,迫使桨叶沿原来方向续继旋转 :另一个分力(-P)与速度方向相反,对飞行起 着阻力作用。 一些超轻型飞机的发动机空中停车后由于飞行速度较小,产生自旋力矩不能克 服螺旋桨的阻旋力矩时螺旋桨不会出现自转。此时,桨叶阻力较大,飞机的升阻比(或 称滑翔比)将大大降低。 五、螺旋桨的有效功率: 1.定义:螺旋桨产生拉力,拉着飞机前进 ,对飞机作功.螺旋桨单位时间所作功 , 即为螺旋桨的有效功率. 公式: N 桨=PV 式中: N 桨—螺旋桨的有效功率 —螺旋桨的拉力;V—飞行速度 2.螺旋桨有效功率随飞行速度的变化: (1)地面试车时,飞机没有前进速度(V=0), 拉力没有对飞机作功, 故螺旋桨的有 效功率为“零”。 (2)飞行速度增大时,从实际测得的螺旋桨有效功率曲线: 在 OA 速度范围内,螺旋桨的效功率随飞行速度的增大而增大;在大于该速度范 围后螺旋桨有效功率则随飞行速度的增大而减小。在 OA 速度范围内,当飞行速度增 大时,拉力减小较慢,随速度的增大,螺旋桨有效功率逐渐提高。当飞行速度增大到 A
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时,螺旋桨的有效功率最大。当飞行速度再增大时,由于拉力迅速减小, 因此随着飞行 速度的增加而螺旋桨有效功率反会降低。 螺旋桨是发动机带动旋转的,螺旋桨的作用是把发动机的功率转变为拉着飞机 前进的有效功率。 螺旋桨有效功率与发动机输出功率之比,叫螺旋桨效率。 η=N 桨/N 有 效 接收机

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