航模入门小谈

作者:李致远

小编:土豆

一、 航模的相关分类现代航空模型运动分为自由飞行、线操纵、无线电遥控、仿真和电动等五大类。按动力方式又分为:活塞发动机、喷气发动机、橡筋动力模型飞机和无动力的模型滑翔机等。按飞行器种类,可分为固定翼(滑翔机),直升机,多轴飞行器。

二、固定翼飞机的基础知识

 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。机翼上的副翼可以控制模型的左右倾斜。  

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(抬头、低头),垂直尾翼上的方向舵可控制模型飞机的水平飞行方向。  

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。

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。   

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

三、遥控器

今天,我们重点来说说遥控器(含发射机和接收机)。遥控设备是航模运动最关键的设备,市面上的遥控发射机的档次很多,高则数万元的进口专业级的,低则一两百元的国产入门级的都有。入门玩家一般比较推荐1000元左右的价位,通道数量为7到8的就够了。这个价位不管是国产的还是进口的遥控器都基本上可以满足所有人中低端航模运动的需求了,而且具备一定的安全系数,价钱也能够让人接受。

说完了发射机,接下来就该说说接收机了。接收机可以比喻是航模飞机的眼睛和耳朵,用来接收发射机发出的无线信号来改变飞机各部件的工作状态,从而达到“遥控”的目的。现在的无线电运动主要有两种方式进行信号的无线传输,一种是比较传统的FM调频,也就是大众熟知的广播频率。另一种较为先进,但也是已经是相当普及了的2.4G无线技术。所谓的2.4G无线技术,因为其频段处于2.405GHz-2.485GHz之间,所以简称为2.4G。它的工作方式是全双工模式传输,在抗干扰性能上要比FM有着绝对的优势,不仅性能可靠,且造价低廉,因此我比较推荐采用2.4G技术的遥控设备。在不少航模的失控“炸鸡”事故中,因为接收机“罢工”的例子不是没有。因此选择一台可靠的接收机是很有必要的。比较推荐的品牌有FUTABA或者JR,当然国产的天地飞系列也不赖。

四、电池与充电器

(一) 充电最高电压4.20V这个常识性的东西相信广大的模友都能知道。4.20V是一直以来锂聚合物电池的最高电压,但随着技术的发展和改良,目前的大多数厂家的锂聚合物电池都能安全的到达4.25V,更有一些顶尖技术的厂家能做到4.30V,4.30V的电压就是目前技术的最高电压。因为我们的航模用聚合物电池的充电器基本上都是4.20V的设定电压,故按照4.20V充电就可以了。如果是用其它方式自行调高充电最高电压(比如4.35V),会造成电池的不可逆转的损坏,切忌。

(二)放电最低电压2.75V首先让我给大家讲一下电量电压的大概对比参数。2.75V≈0%;3.56V≈5%;3.70V≈10%;3.75V=20%;3.85V≈50%。以上电压和电量的对比关系我们只用“约等于”符号来表示,因为它们之间没有绝对精确的对应关系,就像10000MAH的电池永远不可能刚好精确到10000MAH这样的情况是一样的。当电池电压到3.56V时其实只有5%的电量,这5%的电量如果把握不好,就会很快到达或超过0%的极限值,超过了极限值,电池立刻胀气。假设一块航模电池在飞机上能飞行10分钟,那么这5%的电量只能支持到30秒,哪怕你只超过了5秒,也必然会造成胀气。航模电池商家建议放电到3.70V为终止放电电压的情况。

(三)倍率、容量

根据电池行业(整个电池行业,非仅指航模电池行业)内规范,锂电池的容量定义为:温度25度时,从4.20V,以0.2C恒流放电到2.75V,所能放出的电量(MAH)即为该电池的容量。

电池行业内所指的倍率在航模领域也称C数。那么这个C数是一个什么单位。C数是一个电流值同时也是一个比例值,要根据电池的容量具体计算。C数越高代表电池的放电能力越强。举例说明一下。5000MAH30C的电池,说明这个电池的容量有5000MAH,倍率是30倍,30倍的倍率代表了这个电池可以以最大电流“30倍乘以5000MA”即150A来持续放电,同理,25C2200MAH的电池可以以55A电流持续放电。

()充电方式恒流恒压充电所有的锂电池都采取恒流恒压方式充电才能达到充满的要求。首先给大家解释一下什么叫恒流恒压方式充电。顾名思义,即先恒流后恒压的方式充电。大家用的B6或者A6或者其它的充电器对航模电池充电,都要先设置充电电流和S数这两个参数,其实这里就是设定恒流恒压方式的恒流电流值和恒压的电压值。比如设定为“5A、6S”的参数,启动充电器后,在程序的控制下,充电器在前期会以5A的电流对电池进行充电,同时采样监测电池电压,当电池的电压接近或者到达4.20V,充电器会逐渐减小充电的电流,直到电压保持在4.20V且电流小于预设值时,充电器就认为充满电,自动停止。

()充电电流1C以内对电池无损伤,不建议5C充电。充电的速度由允许的化学反应速度决定,根据实验数据和理论证明,锂电池的充电电流在1C以内对电池无任何的损伤。超过2C的电流会造成轻微的容量下降,5C的充电会有明显的容量减少现象。容量减少主要是因为电池内部物质生成结晶对电池的伤害,但是数十次后你就知道电池的容量下降而且这个是无法逆转的。所以建议我们的模友老老实实把充电电流控制在1C以内,这样对电池好。

()放电电流建议倍率二分之一以内,最大不超规定值。放电的原理和充电刚好是一个反向的化学反应。其过放影响、超倍率的影响与充电原理相同。经过我们多次实验。一般电池的放电电流不超其最大电流的一半,况且也几乎没有普通用户超过其最大电流一半的情况发生。

(七)航模电池相关奇葩问题答疑

1、30C的电池用来作控电会不会烧遥控器?答:完全不会。C数代表放电能力,C数越强在相同的电流放电下压降越小,只要电压不超,就不会烧遥控器。

2、电池胀气了可不可以用尖物刺破放气? 答:一般建议不要这样做,有危险。但是动手能力强的可以用非金属尖物比如牙签刺破。放气后用只比洞孔大一点的胶布贴上,再用504类的高强度AB胶粘好,不能让氧气进去。其实放气只是外观好看一点,对电池的性能没有任何一丝提高。

3、过放引起的胀气如何补救?答:在第一时间用小电流(1/10电池容量以下)缓慢充电,运气好可以消胀哟。如果充电器不识别电池了,就用小电流强制充电或者B6类的充电器调到NIMH档就可以充了。我厂专门做过测试,此法可行,但电池只要一过放性能就会大大衰减。

4、摔变形的电池可不可以继续使用?答:电池摔变形最容易引起内部短路和内部微短路。检测其有没有这种情况方法为:第一步,将电池充满放置5分钟;第二步,测量电池各单片电压并作好记录,最好用数字万用表,一般千分表最好;第三步,放置一小时后再量各电压,作对比,有电压下降的就有漏电了。没有摔漏电的电池都可以继续使用。特别注意:摔过的电池会引起容量下降,使用中注意观察有没电压下降特别快的,防止当好电池使用过放引起摔机。

5、电池摔变形了可不可以强制压平?答:不建议。很多摔过的电池都可以继续使用,但强制压平后很有可能导致电池内部微短路或短路,摔电池是一次强制改变物理结构的过程,把电池压平其实也是一次强制改变物理结构的过程,电池很承受不起这种来回的强制外力。

6、为什么在别家买的单片电芯用烙铁焊不上?答:所有锂电负极可焊,正极为金属铝,正极是用焬焊不上的。正极只有通过超声波压焊机才可以把铝和镍结合在一起,在镍上就可以用焊锡焊接了。

7、转镍片断了,焊不上怎么办?答:第一种方法:用超声波点焊机,除非厂家才有此设备,所以此法不适合一般模友;第二种方法:找镍片或铜片打1-2MM的小孔,在正极上也打同样大的孔,用小螺丝将铜片与正极拧紧后可以铜片上焊锡;第三种方法:用铝焊丝直接用电烙铁焊接,此法需要很高的焊接技术,一般新手很难成,铝焊丝淘宝上有卖。

8、我买的某牌子电池为何会突然断电,测量电压为3.70 3.70 3.05?答:这种情况是因电池容量严重不平衡造成。第一二片电芯还有约10%的电量,第三片电芯已经只有1%不到的电量了。配组不好就引起这种情况发生,配组好的电芯一般会3.70 3.70 3.70这种电压。我们八一电池每一组都配对完美,如果你的充电器(暂时推荐A6充电器)好是会达到上述同样电压值的标准的,甚至可达0.003V的压差,我们向模友的承诺是0.01V。当然,如果你是要求极高的模友,我们从技术上也可以做到0.001V即千分之一V或者更高的精度。

9、既然你们巴毅电池可以做0.001V的压差为什么只做出0.01V的压差的承诺?答:很多航模电池,包括大牌电池要么承诺0.03V的压差,要么避开这个问题不作回答。我们之所以做出0.01压差的承诺而没有做更高的承诺主要原因是考虑市场上大多的充电器不精准,充电即不能达到电池组的平衡一致性,放电后肯定电压不一样的。如果用我们万分之一伏的电池测试仪来充电,可以使每片电池充到4.2000V到4.2001V之间,这种情况下放电就完全可以达到0.001V的压差,从理论上讲我们更可以精确到0.0001V的压差(这种情况估计要1000片电芯里才能选出3片完全一致的);第二是航模电池完全没必要做到0.001V以内的压差,这种精度对飞航模无意文。

10、自己买电芯来组装和买成品电池有什么不一样,电芯很便宜的?答:一是自己组装的焊接工艺,二是电池的容量和C数配组,三是外包装,能搞定以上三个问题,完全可以自己组装。电芯一般没有质保,成品电池有质保的。我们巴毅电池将军系列的电池长达100天的包换和200天的包修,这样的条件你可以恒量一下哪种方式好。

11、买了不到一个月的3S2200MAH30C电池,上周末还飞得好好的,10分钟报警,同样的飞机同样的情况下,这周飞就只能飞三分钟就报警了?答:这种情况可以在地面推油门检查,看下是一片电池报警还是三片电池都报警,如果是三片都报警十有八九是因为你的电池温度很低造成(北方的模友冬天容易出现这个情况),如果是只有一片电池报警,十有八九是那片电池摔破引起,可以拆开检查有没有破损的地方,可用眼看和闻气味的方法(破皮的电池有一股和酒精差不多的味道)

12、为什么多轴飞行器上电的瞬间总是打火,没用几次的头子已经打得面目全飞,能解决?答:首先讲下多轴飞行器上电瞬间打火的原因,是因为多轴都有对应轴数量的电调,每一块电调的设计都为了防止干扰增加了滤波电容(简单讲就是过滤杂波的电容),电容从没电到通电有一个微分上讲类似于短路的效应,刚接上电那一瞬间的时候有打火情况,是由于电容两端的电压由“0”升到电池电压需要一个很短暂的时间,就在这个很短的时间类似短路,电流非常大,所以出现了打火。解决的办法:既然电流大,就用小电流让电容的电压升到电池电压。可以接一个副电源,副电源上串联一个电阻,确保小电流让电容的电压升到正常电压后再接电池插头,这样就不会打火了。避免了航模类插头用不了几个就打火变形的情况发生,确保连接安全。关于串联电阻的阻值要根据计算来确定。计算的步骤。第一、直接接上电池,用电流表测试电机未启动情况下的电流(只给飞控、接收机、云台等电子设备供电的电流),此电流设定为A;第二、算出电池的电压(6S为25.2V,4S为16.8V,3S为12.6V),此电压设定为V;第三用电压V除以电流A算出一个电阻值,设定为R;加装的串联电阻必须小于R值,小得越多电容的升压越快,但越小就越容易打火,一般取三分之一R的阻值便可满足不打火且等待升压的时间相对较短的要求。

五、电机&电调&桨

(一)电机

无刷电机分为内转子和外转子,内转子就壳不动,轴转;外转子就是轴跟壳一起转(底座固定)。内转子电机在尺寸和转速上有一定优势,外转子电机在扭力,散热等方面占据优势。

电动机型号的命名是有规则的,根据型号名称可以大致判断是否是自己需要的。电机 型号四位数字中的前 2 位代表直径,后 2 位代表长度。各厂家的命名方式有所不同,常见多数品牌的电机型号,如 2212,指的是电机内部的线圈组部件的直径 22mm,长度 12mm.

电机还有一个重要参数:KV 值。KV 值表示电机在“空载”情况下,电子调速器“每提高1V”输出电压时,电机转速的提高量。例如在某电机 KV 值为 1400,那么在 10V 电压下空载转速理论上为 1400*10=14000,但实际值一般不会达到,尤其是在真机装螺旋桨的情况下。与电机型号一样,KV 值也是选择电机的重要标准之一。

(二) 电调

电调的全称是电子调速器,常用内置 BEC 的电调可连接电机和电池、舵机,调节电机的供电同时给接收机输电;也有专门给电机供电的,接收机、舵机等需外置 UBEC 供电。电调的主要标识是电流,例如:30A,表示长期工作能承受的最大电流为 30A,短时间(如10  秒)能承受的电流可超过此值;此外还有所支持的电池,例如标识为“2s-4s”,则表明该电调支持锂电池 2-4 节串联的电池组。

(四)桨

螺旋桨上一般有一组数字,例如 8x6,8 代表这支螺旋桨直径是 8 英寸,6 代表螺距是 6英寸,螺距的意思是螺旋桨旋转一圈,依螺旋桨的角度,理论上螺旋桨前进的距离。螺旋桨也有不同材质和品牌,如塑料的、木质的、碳纤维的等,价格也不尽相同。

(五)电子设备的选择和搭配

首先是电机的选择。不同飞机对动力要求不同,在实际使用电压下,根据电机的参数表格选择合适拉力的电机(一般正规厂家电机都能找到电压、螺旋桨、力、电流、力效等参数表格)。同型号电机存在几个 KV 值,可根据飞机速度要求、螺旋桨大小限制以及电流限制选择合适的电机。一般来说,高速飞机选择高 KV 值的电机,低 KV 值电机则适合相对低速的飞机。涵道机由于其高转速对动平衡的要求颇高,一般不自己单独选择电机,而是直接选择成套的电机和涵道风扇。

电调的选择:根据电机参数表格,我们可以看到需要的电机的厂家测试电流,那么选择的电调的A数应比此值略大。常见电调有 6A、8A、10A、12A、20A、30A、40A、60A、80A、100A、120A 等。

电机和桨的参考搭配:

kv1000(大概值,下同) —— 10 寸(多见于四轴、3D 机) 

kv1250 —— 9 寸(多见于四轴、3D 机)

kv1400 —— 8 寸(多见于一般前拉机如塞斯纳微风等、也可用于后推纸飞机)

kv1700 —— 7 寸(较少见,拉力、速度均适中)

kv2200 —— 6 寸/5 寸(多见于高速KT 板飞机)

kv2600 —— 5 寸(多见于高速 KT 板飞机、好小子、冲浪者)

相同型号的电机在相同工作环境下,KV 值越低效率越高,最大电流就越低,也越省电。螺旋桨的一个参数是螺距,螺距大的适合高速,而较小则适合低速。此外,螺旋桨叶越少,效率就越高,所以常用的螺旋桨多为两叶,而多叶的涵道则非常耗电。

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