五千年(敝帚自珍)

主题:山寨无人机--Made in China【目录】 -- 马踏飞燕

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  • 家园 山寨无人机--Made in China【目录】

    看到版上的大家对这个很感兴趣,那我就斗胆出来挖个坑。 水平有限,大家将就着看啊。

    我最近在赶自己的paper,所以这个坑估计要填一段时间,我是个懒人,大家没事的时候鞭策一下,催催就好了。

    现在考虑的大致结构是这样的。

    我就先介绍一下现在日新月异的航模技术,因为大家玩的UAV的都是从航模无缝升级上去的。除了玩的技术外顺便给大家介绍一下我所知道的国内航模行业的发展,我不是业内人士,不过和很多业内人士有交流,也算管中窥豹吧。这些之后呢,再说说我的那个无人机项目,这个项目还没做完,不过差不离了,机体是我自己设计制造的,试飞已经结束了。电子设备的一部分在其他飞机上也升空测试了。最后买的飞控也在地面测试完了,现在就等德国漫长的冬天过完,好出去整机测试。

    头页留着做目录,专门发链接。

    马踏飞燕:【一】很久很久以前的一个梦想

    马踏飞燕:【二】让梦想成真

    马踏飞燕:【三】枝繁叶茂(上)无动力航模

    马踏飞燕:【四】枝繁叶茂(中)澎湃动力

    关键词(Tags): #航模(大圆)#山寨无人机(大圆)#无人机(大圆)元宝推荐:MacArthur, 通宝推:回旋镖,友直友谅友多闻,廖石,大圆,大龙猫,

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    • 家园 问一下图像处理怎么弄
    • 家园 【四】枝繁叶茂(中)澎湃动力

      装上动力之后,固定翼飞机像寒武纪生物爆炸一样派生出了无数门类,有过渡,有交叉,已经很难再区分它们之间的界限了。 按照动力分,有活塞发动机,脉冲喷气发动机,涡喷发动,涡轴发动机,火箭动力也偶有耳闻,现在电动机也有了自己的一席之地。我这里把常用的动力都罗列一下,重点介绍一下我使用的电动动力。

      活塞发动机,曾经的主流,现在国货代表是三叶,也是山寨起家,现在依旧在追赶

      三叶的单缸发动机,单缸是航模上用的最多的。

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      三叶的五缸四冲程星型发动机,是不是很科幻,缸数再多点就更好看了。

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      脉冲喷气发动机,和涡喷不同,它不是连续工作的,而是吞吞吐吐的“砰砰砰”。特点是推力大,震动大,噪音大,油耗就更惊人了,最大的优点就是不包含任何转动部件,结构非常简单,大名鼎鼎的V1导弹用的就是它。 这个好像没见到正规厂家生产,大家都是DIY。

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      涡轮喷气是所有魔友都会YY的东西,别的不说,单单那高频率的咆哮就能让所有航空爱好者销魂。机械精工是大陆企业的短板,涡喷发动机不仅仅是中国军方的心脏病,也是中国魔友的。台湾的涡喷都开始进入市场了,大陆的还没见动静。直到去年底的展会上才有国产航模用涡喷的消息,不过到现在也没见上市

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      同一家的涡轴,估计和上面的涡喷涡轮喷是同一个核心机。

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      生产摩托车和ATV的民营企业春风动力好像也进军涡喷的,也没有上市,倒是通过什么鉴定会了,但愿是给军队用。千万别鉴定会开成了追悼会。

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      因为我是玩电动飞机的,所以我具体讲一下电动动力。

      老式的电动机是有刷的,受到那个电刷限制,功率都很一般,飞飞机也可以,不过推重比有限,机动性都不咋地,载荷也不大,现在飞机上电机都是无刷的,有刷电机基本上已经绝迹了。不同于前面的各种燃油发动机,无刷电动机因为机械结构相对简单(只有两个轴承,比有刷电机的机械还简单),国内外起点相差不远,国货终于开始发飙了,大的,小的,内转子的,外转子的,气冷的,水冷的,单轴的,共轴的,应有尽有,基本占据了主流市场,不过最尖端的部分可能还差把劲。

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      这个电动机很特别,是共轴的,装上正反两个螺旋桨就实现了共轴双桨,螺旋桨的扭力自动抵消。

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      作为动力系统,电机只是一个部分,过去无刷电机里面的换向器现在被一组外置的功率器件代替了,可能因为历史原因,他仍然被称之为电子调速器ESC,其实调速只是功能之一,换向才是主要功能,ESC要探测电机转子的位置(可以用霍尔传感器,也可以直接测量电路上的反向电动势,航模上主要用后者),然后单片机控制功率电子器件(如MOSFET)把相应相位的电压加到电机上去。当然ESC也要根据控制器(接收机或者飞控计算机)发送来的信号来控制油门的大小。固定翼飞机和直升机对“油门”的响应速度要求不大高,接收机输出的50HZ的脉宽调制信号(PWM)控制ESC就足够了,因为飞行员手再快,也不能每秒钟变换 50次油门。

      这是ESC的标准照,正面是以单片机为核心的控制电路,反面是干粗活的MOSFET。一个电调的功率基本上就是由这些MOSFET的参数和数量决定的。我们最开始用的便宜电调都是山寨厂用洋垃圾里面拆出来的MOSFET焊接的,不过用起来也没啥区别,也算是环保举动吧。

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      而后面要讲的多旋翼飞行器,本身是静不安定的,姿态控制全靠ESC来变换各电机转速实现,油门调节不再直接依赖飞行员手中的摇杆,而是飞控计算机控制,这样系统瓶颈就落在了ESC上,于是需要ESC提高时间分辨率,有的方案是用I2C总线,有的方案用500HZ的Ultra PWM,于是又诞生了一批新的ESC。

      这是国内新秀Xaircraft给自己的四轴飞行器设计的高速电调,其实是4个电调整合到了一块板子上。正面是控制电路,信号输入,动力输出。

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      背面依旧是一大片MOSFET。

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      为了喂饱无刷电动机这个大功率的怪物,镍氢电池,镍镉电池都有些力不从心了,首先是能量密度有限,其次功率密度也有点跟不上,好在江山代有人才出,能高倍率放电的锂离子聚合物电池闪亮登场,20C(就是1/20小时内把电量放光)放电成了基本门槛,也就是说一块香烟盒大小的2000mAH的电池要能释放 60A的电流,这个指标乍一看还是很恐怖的。 现在大陆的山寨厂商好像又用上了纳米技术,45-90C放电的电池都已经开始卖了,这么疯狂的指标已经超过大名鼎鼎的A123磷酸铁锂电池了,这么高的C 数估计在实际上用得上的场合不多,按照60C来放电的话一块电池上天一分钟就结束了(可能在竞速飞机上可以用到,因为他就追求大约1分钟的极速冲刺),如果要在容量稍微大点的电池上用90C放电的话你的电线都要换掉。不过随着理论放电C数的提高,电池的内阻确实是降低了,这样在一般使用过程中(比如 10C-20C放电),放电曲线(V-I)更平坦,飞行的体验确实是有提高的。相对于不大实用的45-90C放电,纳米技术带来的充电C数提高是非常实用了,过去大家都是在1C-2C左右的电流上给电池充电,加上最后小电流平衡各电芯的时间,冲完一块电池要一个多小时,所以只能回家慢慢冲。现在有了纳米技术的高放电电池,很多人开始5C充电,这样一块电池20分钟就能搞定,这个时间的缩短是革命性的,因为它让外场充电成为可能,你可以带一块汽车用铅酸电池去飞场,一边飞飞机一边把换下来的电池放在边上用铅酸电池充电,这样大约3组电池轮番上阵就能让你无忧无虑的“无限期飞行了”。

      锂聚合物电池都是由这些电芯组成的,都是软包装。

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      电芯很难再工艺上保证一致性,生产出来后经过匹配,把性能一致的N个电芯连接成电池组,外面套上热缩套,就算航模用的电池组了。输出端是两根粗粗的铜导线,此外还有N+1个引出线,组成一个平衡口,这样每块电芯都能被单独测量,充放电,从而保证电芯间的平衡。

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      这就是参数让人发指的45-90C放电锂聚合物电池。

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      说道电池,还要说说他们的“奶妈”,充电器。锂聚合物电池非常的暴力,但也非常的娇贵,价格也都不菲,过放和过充都会影响电池的寿命甚至引发爆炸,他们需要特别悉心的呵护。电池组有时候能有6颗电芯,要同时照顾到,还需要精确的平衡,不然在放电结束的时候还有电的电芯会拖累已经放完的电芯,让它彻底的过放。锂电池充电的电流也都不小,5A的充电是家常便饭。这些所有的要求加到一起就是一个结果,航模充电机非常之贵,曾经主流价格是200刀一套,可以想象这是一个多么巨大的市场,山寨厂商们会开始怎样的一个血拼。 我用的充电器是相对便宜的产品,但也功能俱全,带液晶显示器和微处理器,你可以选择各种模式来对应镍氢/镍镉电池,锂聚合物电池电池,锂铁电池,铅酸电池,每种电池都还有各自的细分模式,比如快速充电,平衡充电,放电,循环。你还可以给充电器接上温度传感器,实时监控电池的温度。

      这是我用的充电器,都是大陆的产品,香港hobbyking打上自己的牌子卖。

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      这是国内自有品牌的imax的产品,卖相是相当不错的。不过imax开始的时候遇到了大部分中国品牌都遇到的问题,就是品质控制危机。在网络社会,卖出去几万个充电器,里面只要有几十个出了问题就足够摧毁你的品牌,尤其是中国产品,在西方人眼里,你的质量是有原罪的。不知道imax现在翻身了没有,但愿它一路走好。

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      关键词(Tags): #锂聚合物电池(嘉英)#充电器(嘉英)#航模#动力#涡喷#电动机通宝推:迷途笨狼,

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    • 家园 小时候在少年宫学过段时间的航模

      没钱,只能玩自由飞的

      那会最想玩的是油动车模和直升机

      现在有点条件了就买了2台油动车模,一台电动的车模

      直升机估计要到孩子能打酱油才有预算

      p.s没事上少年宫网站,赫然发现我的名字还在里面

    • 家园 把你的爆炸物整合到无人机上会有啥效果?
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