四轴飞行器培训固定翼飞机机翼升力原理旋翼机抬升原理

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四轴飞行器是多旋翼飞行器的一种。旋翼飞行器与通常靠机翼产生升力飞行的飞机不同，其靠螺旋桨直接向下吹动空气产生向上的推力推动飞行器升空。

最常见的旋翼飞行器就是直升机。我们可以根据直升机的飞行原理，对比理解四轴飞行器的飞行及控制原理。

对于旋翼机来说必须克服的问题是螺旋桨旋转时对机身产生的反向扭固定翼飞机机翼升力原理

旋翼机抬升原理

力。

如图所示，螺旋桨在逆时针转动的时候，会向机身施加一个扭力，使机身向顺时针方向旋转，以达到旋转扭力的平衡。这种现象在我们橡筋动力的直升机大动力飞行中有很明显的体现。常规布局的直升机通过机尾的侧转螺旋桨施加一个逆时针的力来抵消这样的扭力。其他抵消扭力的方式还有共轴双旋翼、纵列（横列）双旋翼甚至横列交叉双旋翼，通过一对向相反方向旋转的旋翼来抵消扭力。其中共轴双旋翼是我们模型直升机中比较常见的形式。它靠两个上下共轴的螺旋桨反转来达到扭力的平衡。

多轴旋翼飞行器也需要抵消螺旋桨与机身的扭力，一般通过成对布置相互逆向旋转的螺旋桨的形式来完成。以四轴为例，一般为两个旋翼顺时针旋转，两个旋翼逆时针旋转。

这样我们就很好理解旋翼机在平面空间内对方向的控制了,实际上就是扭力差的控制。单旋翼带尾桨布局靠控制围螺旋桨的推（拉）力；共轴双螺旋桨靠控制两个螺旋桨的扭力差。四轴旋翼机则靠控制对转的螺旋桨的扭力差来实现转向。而电动模型主要靠控制转速来实现对扭力的控制。在这一控制面上常见的电动模型直升机和四轴旋翼飞行器没有多大的区别。

相对于水平面的方向转动，前进后退和左右偏移等动作常规布局的直升机则依靠周期性改变某一对称侧的螺旋桨攻角差来获得相对的升力差。比如向前运动时前侧螺旋桨攻角小升力小，后侧螺旋桨攻角大升力大，左右侧则相同。这样机身或者螺旋桨就前低后高，取得一个向后下的分力，推动机身前进。而我们通常所使用的电动模型直升机，由于受到成本限制，不可能使用这样复杂的机构。所以一般使用共轴双旋翼解决扭力的问题，空出尾螺旋桨不是向左右侧平衡扭力的作用，而是向上下提供先后倾斜的推力（或者拉力）使得直升机能前后行进。这样的话带来的问题就是不具备可控制的左右偏移的能力。所以在控制这样的电动直升机模型的时候向左右侧移动，一般是先机头转向左侧或右侧，然后操纵前进或者后退。

在这个方面四轴旋翼飞行器就有其先天的优势了。由于有两对螺旋桨，就相当于有两组相对的控制面，通过控制任意两组螺旋桨的相对转速，可以调节某一轴向内两侧的升力差，使得飞行器能向前后、左右任意一侧倾斜。以此获得四向任意一侧的分力向这一侧移动。相应的配合电子陀螺仪感应四向中任意一侧的移动向量可以获得更精确稳定的修正值，使得飞行器更稳定。

例如飞行器需要向左侧飞行，那么右侧一对螺旋桨提高转速，升力提高，左侧一对螺旋桨降低转速，升力降低，升力差使飞行器向左侧倾斜，获得向左上的推力分离，飞行器向左

偏移。如果是在非控制状态下，电子陀螺仪感应到飞行器向左侧倾斜，则可调整左右螺旋桨

组的转速，使飞行器自动向右侧修正，恢复水平状态。

明确这些基本的飞行控制原理后我们就可以比较容易地理解飞行器的遥控动作了。

首先我们来看遥控发射器，左侧控制杆上下控制整体动力输出，也就是我们常说的油门杆。左杆左右控制飞行器的左右转向。右杆上下控制飞行器的前后俯仰动作。右杆左右负责控制飞行器的左右侧翻动作。

发射器上还布置有各控制面的微调按钮和电源开关，以及一个液晶显示屏幕和几个动作按钮。飞行器的发射、接收使用2.4G频率，可以有效避免相互干扰。但是需要注意的是2.4G 频率虽然作用距离远，但是绕射（穿透）能力比较弱，不适合在周围有高大建筑或者可能存在障碍物的地方使用这个飞行器，一旦落到障碍物后面就会失去控制。另外2.4G虽然抗干扰能力强，但在开机时需要对频，在这个阶段需要保证附近没有开着的其他发射（接收）机。否则会出现串频现象。

一、飞行前准备。

接下来我们来看一下开机对频的过程。先保证清场。打开无线发射机电源。保证飞行器处于比较准确的水平状态，然后才能接通飞行器与电池连接。保证在相对安全空间内上下推拉油门杆一次，听到对频完成的告警音后表示对频率完成。可以再轻推油门一次检查。

需要强调的是对频的时候尽可能要将飞行器放在水平的位置。因为通电过程中电子陀螺仪会进行自检。它会把当前状态当成初始水平状态。如果这时候飞行器没有处在水平状态，比如稍微向右侧倾斜，陀螺仪把这个当做水平状态，起飞时就会自动加快右侧螺旋桨的转速向左侧修正。经过这样主动修正飞行器就会进入不稳定的飞行状态。

对于这样的不稳定状态我们需要通过微调按钮进行修正。首先保证飞行器机尾对着自己，就是我们常说的对尾状态。这样飞行器的动作和我们的主观动作是一致的。比如飞行器的左侧就是你的左侧，向左侧偏移只要将右手控制杆向左微动。如果是正对着飞行器，也就是我们所说的对头，那么飞行器的动作和我们的主观动作是相反的。右手控制杆向左微动飞行器的动作是向右侧偏移。这也是我们在训练过程中必须把握的。

我们控制飞行器升高到一定高度，大约1米左右，观察飞行姿态。这是因为高度过低，飞行器容易受地面效紊流的影响，产生一定的不稳定性，影响我们的判断。适当调整相应操纵杆的微调按钮，直到飞行器稳定下来。例如飞行器在发射机未做动的情况下向前漂移，则将右手操纵杆推拉向的微调按钮向后按一下，继续观察。切记每次调整量不要过大。一个方向一个方向调整。如果偏移量比较大难以控制，建议关闭油门切断电源重新通电校准陀螺仪。

以上步骤是我们在比赛过程中在对频区需要完成的动作。完成后关闭油门等待比赛。这时不要关闭发射机或者飞行器电源，否则就需要重新对频，重新校准，影响比赛。

二、起飞降落动作。

在训练的第一阶段我们建议将起飞、降落和高度稳定动作作为训练重点。

起飞阶段需要找到起飞油门点，当我们将油门推到这个点以后，飞行器开始抬升。将油门稳定在这个点上使飞行器匀速上升。当然由于电池在不同电量状态下表现是不同的，所以油门起飞点不是发射器上的某个固定点，要看飞行器的状态，也就是在飞行器开始抬升的那一段，不要再作向上推油门杆的动作，而是稳定在这个位置。

当飞行器抬升到我们预期高度前一点的时候我们需要稍微收一点点油门，舵量不能过大。这样飞行器经过动作延迟和上升惯量的综合作用会基本稳定在我们预想的高度。这个高度考虑到翻滚动作的需要，建议在1.8米左右，如果新开训的学员建议更高一点，在熟练的情况下适当降低。

紧接着要再适当推一下油门杆，抵消飞行器下坠的趋势。

这一连串动作要根据飞行器的状态和电量情况适当调整，切不可动作过猛过大，难以回调。