航模入门常识

中南大学航模协会第一次培训学习资料

中南大学航模协会换届培训

——第一环节

致航协的各位同学：

本次培训资料是本人自己在网上整理的，不涉及任何学术论文，第一环节内容比较详细，不过就我个人看来有些地方说的比较ls，本来想全部删掉，但是涉及各位会员能力不同，所以自己有选择的看吧。本环节全部内容均为航模基础常识，希望各位同学能打印并全部掌握（基本要求）。

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1.有哪几种固定翼（航模与无人机）飞机？怎么确定空速针管的安装位置？

从舵面布局的角度出发，有三类固定翼飞机：常规布局（无舵面混控，带有升降舵面、左副翼舵个差动舵面）和V 尾布局（升降方向混控，带有两个差动舵面）。“舵面”和“混控”的概念参见下文。其中，无副翼布局（一是没有舵面混控，也没有副翼舵面；二是无混控且有副翼舵面，但闲置不用）也归类为常规布局。飞翼布局可分为两个子类：飞翼布局带方向舵，飞翼布局不带方向舵。V 尾布局也可分为两个子类：V 尾布局带副翼，V 尾布局不带副翼。从螺旋桨的安装位置出发，还可以分为前拉式和背推式两种飞机类型。上图所示的常规布局机型，螺旋桨装在机头位置，那么它就是前拉式飞机.螺旋桨带起的涡流，会影响空速（即飞机飞行时相对于空气的速度）测量的精确性，而空速针管（空气从此处进入机体内，并作用于飞行控制处理器上的空速传感器）必须与飞机纵轴垂直，指向前方，所以对前拉式飞机而言，空速针管只能装在机翼上。对背推式飞机，空速针管可以装在机翼上2对背推式飞机，空速针管还可以装在机头空速测量的问题，以后再讲，这里暂时略过。还有其他分类，如涵道和非涵道等，与固定翼航拍这个主题关联不大，不再赘述。如需深究，请自行.查阅相关技术资料。

2.什么是舵面？什么是混控？舵面有哪些使用规则？

行业习惯：以机头方向为准（即机头为前）来区分前后左右。对常规布局机型，所谓舵面就是机翼后侧和机尾后侧可以自由转动的部

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分。其中升降舵面是水平尾翼后侧的可以上下转动的部分，方向舵面是垂直尾翼后侧的可以左右转动的部分（垂尾在平尾上方，为上单翼飞机，垂尾在平尾下方，为下单翼飞机）；左副翼舵面就是左机翼后侧的可以上下转动的部分，右副翼舵面就是右机翼后侧的可以上下转动的部分，一般而言，左右副翼舵面遵守“同时等幅反向转动”的使用规则，即：左副翼舵面以某个转动角向上运动，同时右副翼舵面必须以同等大小的转动角向下运动，左副翼舵面以某个转动角向下运动，同时右副翼舵面必须以同等大小的转动角向上运动。对飞翼布局机型，可以把两个差动舵面当一个升降舵面来用，遵守“同时等幅同向转动”的使用规则，即两个差动舵面同时以某个转动角向上转动或同时以某个转动角向下转动；也可以把两个差动舵面当两个副翼舵面来用，即左差动舵面相当于左副翼舵面而右差动舵面相当于右副翼舵面，此时依然遵守“同时等幅反向转动”的使用规则。飞翼布局机型如果带方向舵，使用规则与常规布局时相同。对V 尾布局机型，可以把两个差动舵面当一个升降舵面来用，遵守“同时等幅同向转动”的规则，即两个差动舵面同时以某个转动角向上转动或同时以某个转动角向下转动；也可以把两个差动舵面当一个方向舵面来用，遵守“同时等幅同向转动”的规则，即两个差动舵面同时以某个转动角向左转动或同时以某个转动角向右转动。V 尾布局机型如果带副翼，使用规则与常规布局时相同。

3.什么是通道？RC 发射机的舵机通道有什么特点？

在航模中使用RC 发射机，来控制飞机各舵面的动作。其中，

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“RC（remote control）”，即“遥控”的英文缩写。从用户接口的角度出发，RC 发射机上比较重要的部件有舵机摇杆（Stick）、舵机微调(Trim)和开关(Switch)。舵机摇杆有两个，一左一右，每个摇杆都能上下转动和左右转动。假设对常规布局机型，摇杆动作满足以下使用规则：左摇杆上下转动时，升降舵面上下转动，左摇杆左右转动时，副翼舵面上下转动，右摇杆上下转动时，螺旋桨的转动速度发生变化，右摇杆左右转动时，方向舵面左右转动。此时称：“左摇杆上下转动时，控制升降通道；左摇杆左右转动时，控制副翼通道，右摇杆上下转动时，控制油门通道，右摇杆左右转动时，控制方向通道”。在这里可以这样简单理解“通道”的概念：一个通道对应一个(或一组)控制接口和一个（或一组）被控制设备，以及一个（或一组）控制功能，如，升降通道对应于升降摇杆（即上下转动时的左摇杆）和升降舵面，以及升降舵面的转动，即控制接口是升降摇杆，被控制对象是升降舵面（实际上是升降舵机，下文详细展开），控制功能是使升降舵面发生转动。同样，一个两段开关（有两个可移动位置，即拨上和拨下）可以对应于一个降落伞舵机通道。开关拨上为开伞，开关拨下为关伞。此时该通道只有有限个（两个）控制状态，称之为开关通道。而在升降通道中，升降舵面可以转过许多角度（如10.1 度，10.2 度，11 度，20 度等），实际可对应于无数个状态，这样的通道一般称之为比例通道。RC 发射机上的每个旋钮，也可以对应于一个比例通道。但在本文中，旋钮用处不大，所以不作详细展开。RC 发射机上有四个基本舵机通道：副翼通道、升降通道、油门通道和方向通道，行业习惯

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将之定义为：CH1=AIL，CH2=ELE，CH3=THR，CH4=RUD，其中，AIL 是aileron 缩写，即副翼舵机，ELE 是elevator 的缩写，即升降舵机，THR 是throttle 的缩写，即油门，RUD 是rudder 的缩写，即方向舵。CH 是channel 的缩写，即通道。RC 发射机上的四个微调开关，与四个基本舵机通道相对应，用于调节每个通道的舵机中立位（在下文展开）。按照上面假设的摇杆动作使用规则，在上图的上图，即“RC 发射4机接口示意图”中，从左到右，四个微调分别是：副翼微调（水平放置）、升降微调（垂直放置）、油门微调（垂直放置）和方向微调（水平放置）。注意到，关于摇杆的使用，有“美国手”、“日本手”等不同定义，即左摇杆左右运动时，可能对应方向通道而非副翼通道，也可能对应副翼通道而非方向通道。具体情况因RC发射机厂家技术标准和用户个人习惯的不同而不同，此处不做展开。★为简单起见，本文从头到尾都遵从上面假设的摇杆使用规则，即：“左摇杆上下转动时，控制升降通道；左摇杆左右转动时，控制副翼通道，右摇杆上下转动时，控制油门通道，右摇杆左右转动时，控制方向通道”。★关于摇杆动作和舵面运动的关系，有几个必须遵守的行业习惯：

（1）副翼摇杆往左打，左副翼舵面向上偏转而右副翼舵面向下偏转，副翼摇杆往右打，左副翼舵面向下偏转而右副翼舵面向上偏转。

（2）升降摇杆往上打，即“推杆”，升降舵面向下偏转，升降摇杆往下打，即“拉杆”，升降舵面向上偏转。

（3）油门摇杆往上打，螺旋桨转速加快，油门摇杆往下打，螺

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杆打到最上端，升降舵面转动角为-45 度，升降摇杆打到最下端，升降舵面转动角为+45 度。这样，在视野范围内，可以目测飞机的姿态（即横滚角和俯仰角）和航向角，并通过RC 发射机摇杆改变舵面转动角，从而改变飞机的受力情况，进而改变飞机的飞行状态。顺带提到，一般而言，一个升降舵面（或一个方向舵面，或一个差动舵面）都只对应于一个舵机，但对副翼舵面，情况稍微有点复杂。有些飞机上可能使用一个舵机来对应左副翼舵面，而用另一个舵机来对应右副翼舵面，而有些飞机上，只使用同一个舵机来同时对应左右副翼舵面（此时需把两个舵面连杆精确关联到同一个副翼舵机的不同摇臂位置上，使左右副翼舵面能严格遵从“同时反向等幅转动”的使用规则）。当然，无论副翼舵机是一个还是两个，都相当于用同一路PWM 信号来控制两个舵机，10只是对其中一个舵机，信号做了“取反”操作。

（3）PWM 信号与电调、降落伞舵机的关系

①PWM 信号、电调与电机对电调，从网络上搜查到以下文字：“电调全称电子调速器，英文electronic speed controller ,简称ESC。针对电机不同，可分为有刷电子调速器和无刷电子调速器。它根据控制信号调节电动机的转速。“对于它们的连接，一般情况下是这样的：“1、电调的输入线与电池连接；“2、电调的输出线（有刷两根、无刷三根）与电机连接；“3、电调的信号线与接收机连接。另外，电调一般有电源输出功能，即在信号线的正负极之间，有5V 左右的电压输出，通过信号线为接收机供电，接收机再为舵机等控制设备供电。电调的输出为三～四个舵机供电是没问题的。因此，电动的飞机，一般

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都不需要单独为接收机供电，除非舵机很多或对接收机电源有很高的要求。”

8.解说PWM 信号与电调的关系。

①电机有一个KV 值的问题，即每1V 电压对应多少转/分钟的转速，如，某电机的KV 值为2500KV，那么，输入10V 电压给电机，它就会每分钟钟转2500*10 转。接着，把PWM 信号的脉宽对应到电调对电机的输出电压上，如1ms 脉宽对应0V 电压，2ms 脉宽对应5V 电压，这样，脉宽与电压之间就能建立一种映射关系。把这个关系关联到RC 发射机的油门摇杆上，把油门打到最低端，电调输出0V 电压到电机，电机不转，所以装在电机上的螺旋桨也不转；把油门打到最高端，电调输出5V 电压到电机，电机转速最大，螺旋桨的转速也最大。从0 转到最大转速，不同的转速值可以对应到RC 发射机油门摇杆的相应位置。这样，就能通过油门摇杆精确控制螺旋桨的转速，改变飞机的前进动力。注意到，电调只能用在电动飞机（即以电池为动力来源的飞机）上，而不能用于油动飞机（即以汽油为动力来源的飞机）。油动飞机使用油门舵机来控制给油量，从而改变螺旋桨的转速。为简单起见，本文基本只对电动飞机进行讲解。如要深入了解油动飞机的知识，请自行查阅相关资料。同时，关于电调和电机，还有许多其他技术要点，这里不再一一叙述。

②PWM 信号与降落伞舵机降落伞通过几根绳子与机体紧密连接，折叠好后放在机体底部的某个舱室内。平时舱室被开伞舵机的摆臂挡住而无法打开，飞行过程中，向降落伞舵机输出开伞信号后，舵机摆

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臂移开，舱室门打开，降落伞就会向下脱落。输出开伞信号之前，先向电调输出停转信号，马达立即停住，飞机就会失速坠落，从而拖动降落伞迎风张开。如果开伞高度合适，降落伞受到的空气浮力就会抵消掉大部分的机体重力，使飞机能缓缓着陆。前面已经讲过，降落伞通道是一个开关通道。开伞时对应一个特定脉宽（如1ms），关伞时对应另一个特定脉宽（如2ms）。在这个通道上，RC 发射机一般不会再产生其他脉宽的PWM 信号。当然，这个特定脉宽会随RC 发射机设置的不同而不同。

③PWM 信号与其他舵机或执行机构的关系PWM 信号是航模无人机中最常见的信号类型。PWM 对其他舵机，具体工作原理如前所述，就是输出某个脉宽的PWM 信号到舵机上，使舵机摇臂转过一定角度，然后拉动某个设备上的某个部件向某个方向运动。经过某些设计过程后，可以通过PWM 信号实现各种各样的操作目的，如，“按下”和“放开”相机快门按钮，使相机拍一张照片，又如，打开装谷物种子的装置，向下抛洒种子。7.飞机的起飞和降落前面已经非常详细地叙述了利用RC 发射机来控制飞机在天上飞行的过程。 9.简单讲讲航模飞机的起飞和降落过程。

这也是载人固定翼飞机最常用的起降方式。总体而言，航模和无人机中，飞机一般有三种起飞方式，手抛、弹射和滑跑。（1）如果飞机不是很重，可以纯手抛起飞：把飞机平平（机头稍稍向上）扔出后，对RC 发射机的升降通道进行拉杆操作，使飞机迅速爬高。可以一人手抛，另一人拉杆；也可以同一个人操作：先手抛，再拉杆。（2）

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手抛+弹射：上图是零度公司自制的雨燕III 无人机的自动起飞过程。需要一人手抛，一人拉杆。在野外作业时，在地面上打好桩，系上橡皮绳，用钩子勾到飞机上，抱着飞机拉开一段距离后，把飞机向上抛出，橡皮绳的弹力就会给飞机一个向上向前的动力，当飞机飞到桩前时，钩子带着橡皮绳自动脱落。然后手动拉杆，或切入自动模式使飞行控制器自行拉杆。（3）飞机特别重时，只能弹射起飞：13总体而言，有两种降落方式：伞降和滑降（1）伞降：零度公司自制的雨燕III 无人机一般采用开伞方式来降落。（2）滑降：①如果有很好的跑道，飞机还带有起落架（即带三个滚轮），可以滚轮滑降。②其他情况下只能采用腹触式滑降（图暂略）。即飞机腹部与地面摩擦，直至完全不动。

第一环节结束(做标记部分是必须掌握的基本常识)，第二环节材料将重点说FPV及其相关部件识以及平衡仪（FY-20A）的相关工作原理。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3bht.html