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航模入门那些事儿

什么是通道

通道就是可以遥控器控制的动作路数,比如遥控器只能控制四轴上下飞,那么就是1个通道。如4通道可以理解为具有4种功能。具体是什么功能就要看您把他用在什么地方,如果是电动遥控车辆与舰船那么一般只需要2通道实现前后(1个功能)、左右(另1个功能);如果是入门级的滑翔飞机一般也只需要2通道实现动力同时起到升降(1个功能)、左右(另1个功能);高级一些的滑翔机或初级教练机会将升降功能独立出来,这样就需要再增加一个通道(共3-8个通道);一般的教练机则需要至少4-7个通道,分别实现动力、升降、左右、横滚(副翼)、空气刹车、襟翼、起落架、油门等功能。

什么是日本手、美国手

遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手,所谓遥控器油门,在飞行器当中控制供电电流大小,电流大,电动机转得快,飞得高、力量大。反之同理。判断遥控器的油门很简单,遥控器2个摇杆当中,上下板动后不自动回到中间的那个就是油门摇杆。

因为航模活动较早开展的地区在日本与北美地区,因此这两个地区,对控制器中的两个摇杆四个通道的功能定义有不同。如日本手,左摇杆:上下升降舵,左右为方向舵;右摇杆:上下为油门舵,左右是副翼舵。美国手,左摇杆:上下为油门舵,左右方向舵,右摇杆:上下为升降舵,左右为副翼舵。这个主要根据个人喜好,就像是开车,有左舵车,主要中国大 陆与北美地区,右舵车,主要英联邦国家和一些地区,如英国与中国香港地区。从理论安全角度来说,北半球,左舵车要好些,但是更多的主要还是习惯的养成的问题。美国手与日本手的优劣势,通常是在一些超高难度动作的操作中,才有操作速度上的差异,通常大家,固定翼用日本手较多,直升机用美国手较多。

遥控器的选择与品牌

遥控器为进口与国产品牌,国产有天地飞、华科尔、福斯,进口有Futaba(日本) 、JR(日本)、ROBBE(德国)、Graupner(德国),早期国内电子水平基础较差,控的质量一般,现在国产控质量也相当稳定,性价比很高,遥控器主要追求实用稳定,不宜过分追求高级配置,国产以天地飞,天六天九中文界面操作简单,价格实惠,配套的接收机也便宜,一套遥控与接收机可不超过1000元,选择Futaba T8FG 14SG , JR 9X XG7XG11 ,价格一套起步1500以上,且接收机昂贵。新手入航模可天地飞六起步,后续根据所玩飞机的需要再进行升级,通常固定翼飞机,直升机,大多数只需要六通道就可以控制,甚至早期四通道即可,即油门、 副翼、升降、方向。

电动航模飞机内部的电子设备主要有:

1.无刷电机

2.无刷电调

3.动力锂电

4.舵机

5.接收器

要组装一台航模飞机,首先要了解飞机各电子设备的参数和作用。

1.无刷电机

无刷电机是整个无刷动力系统的动力输出,相比以往的有刷电机,无刷电机有,低干扰、低噪音、运转顺畅、寿命长,维护成本低等优点。

模型无刷电机最重要的参数指标是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。除此之外还有尺寸、重量、电压范围、空载电流、最大电流等参数。

电机和桨的配置一般情况下是高KV值电机配小桨,低KV值电机配大桨。具体的配置需根据飞机实际的情况而定。

模型无刷电机KV值解释

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 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。

模型无刷电机型号规格综述

无刷电机是模型界迅速崛起的新产品,因其发展迅速,各国的品牌生产商都有自己的生产及命名标准,关于国外厂家生产的无刷模型电机,各位可以从他们的官方网站查到,这里只对国内无刷电机标示做一个归纳与总结。

2.无刷电调

电调全称电子调速器,简称ESC,电调可以说是整个无刷动力系统最关键的部分。电调将直流电源转化为三相电源供给无刷电机,并对无刷电机起调速作用。同时电调可为3-4个舵机和接收器供电,因此现代的航模飞机不需要为接收器和舵机提供额外电源。

无刷电调最主要的参数是电调的功率,通常以安数A来表示,例如10A、20A、30A不同电机需要配备不同安数的电调,安数不足会导致电调甚至电机烧毁。现在市面上有很多电调都存在虚标参数现象,所以一个高质量的电调能有效延长整个无刷动力系统的寿命。

3.动力锂电

航模中最常用的电源是聚合物锂电,以7.4V和11.1V锂电为主,容量有几百毫安时到几千毫安时。与传统的镉镍电池和镍氢电池相比锂电有工作电压高、比能量大、体积小、质量轻、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等众多优势。锂电除了电压,容量之外,最大放电速率(C数)也是一个重要参数。电池放电速率:是放电快慢的一种量度。装机时需要选择合适C数的电池,并不是越大或越小越好。

首先大家要弄清楚,不管是锂电的3.7V还是镍氢的1.2V,并不是指电池充满电的时的电压,对于锂电来说,充满以后电压一般达到4.2V,相信大多数人手里都有手机电池万能充,可以看看,一般上面标示输出电压都是4.2V。而镍氢充满电可以达到1.5V左右。

除了电压,然后就是容量和放电率。电池的容量以mah(毫安时)为单位,放电率以C为单位。至于C数,简单的说。1C针对不同容量电池是不一样的。1C是指电池用1C的放电率放电可以持续工作1小时。例:2200mah容量的电池持续工作1小时,那么平均电流是2200ma,即2.2A,2.2A即是这个电池的1C.如果上面标称30C(几乎市面上所有的电池都存在或多或少的虚标)。么这个电池最大的放电流是2.2A*30=66A。即是说这个电池在66A使用下就是安全的(不过一般的航模都放不出这么猛的电流吧……⊙﹏⊙b汗)。

再如2200mah容里的1C就是2200ma,即2.2A。如果上面标称30C.那么最大放电流是2.2A*30=66A,这个电池最大放电流也是66A.但是,上面那个电池以66A工作,是30C放电,理论上最大电流工作使用60/30=2分钟(吐槽:估计这么猛放完电池也废了,好童鞋请不要随便尝试~~~)。总而言之,就是C数越小,电池最大电流放电时间就越长(这里我并不是叫大家买C数小的电池来提高续航力,其实飞机续航力的长短很大一部分取决于您的驾驶习惯~)。所以买电池光看C数是不行的。C数小的电池放电也有可能比C数大的放电还要大,因为这里面和跟电池的容量也相关。也可以说大C数的电池生命力更强。如果用小C数的电池大电流放电的话电池几下就会报废。

我们现在航模上用的锂电池的全称为“锂聚合物电池”,一般简称为锂电。由于各个牌子的质量差距较大,因此它们的价钱也是参差不齐。下面就以11.1V遥控航模锂电池为例子说明如何正确地使用锂电。通常,11.1V的遥控航模锂电池都由3片锂电芯串联而成(就是普及化最广的3S电池,图1),即每片电芯的电压为3.7V。模型、手机、摄像机等的锂电上标示的电压称为标示电压,是从平均工作电压获得。单片锂电芯的实际电压为2.75~4.2V,锂电上标的电容量是4.2V放电至2.75V所获得的电量。遥控航模锂电池必须保持在2.75~4.2V这个电压范围内使用。如遥控航模锂电池电压低于3.7V就属于过度放电,低于2.75V则属于严重过度放电(这对电池造成的损害是致命的),此时锂电会膨胀,内部的化学液体会结晶,这些结晶有可能会刺穿内部结构层造成短路,甚至会让锂电电压变为零,那这块电池就废了,就算没有出现上述严重的结果,结晶也会让电池的容量和放电率大大下降,从而使电池的使用价值大打折扣,因此平时良好的使用习惯才是增加电池寿命的不二法门!遥控航模锂电池电压高于4.2V属于过度充电,内部化学反应过于激烈,锂电会鼓气膨胀,若继续充电会燃烧甚至爆炸(图2)。所以,无论是过放还是过充均会对锂电池产生毁灭性的伤害。因此我们建议用符合安全标准的正规充电器对电池进行充电,同时严禁对充电器进行私自改装,这可能会造成很严重的后果!

用不规范的充电器充电导致电池过充爆炸现场

充电

1.充电电流:充电电流不得超过规格书中规定的最大充电电流(一般情况下为0.5~1.0C或以下),一般设1-2A的电流。使用高于推荐电流充电将可能引起电池的充放电性能、机械性能和安全性能的问题,并可能导致发热或泄漏。目前市场销售的5C电流充电的航模电池,建议也不要经常使用5C充电,以免影响电池寿命。

2.充电电压:充电电压不得超过规定的限制电压(4.20V/单体电池),4.25V为每只节充电电压的最高极限。(严禁采用直充充电,否则可能造成电芯过充电,用户由于错误使用电池产生的后果自负,上图就是最好的例子)。

3.充电温度:电池必须在产品规格书规定的环境温度范围内进行充电,否则电池易受损坏。当发现电池表面温度异常时(指电池表面温度超过50℃),应立即停止充电。

放电

1.放电电流:放电电流不得超过这块规定的最大放电电流(公式是“毫安数÷1000再乘以C数”,得出来的就是该电池极限放电的电流。不过在各种虚标C数的大背景下,这个理论电流一般都达不到~~~),过大电流放电会导致容量剧减并导致电池过热膨胀。玩大涵道的朋友们注意咯~~~用通俗的话说就是别把电池抽得太猛,这样就算是不过放,电池的寿命(放电率,容量)也会明显下降的~~~

2.放电温度:电池必须在规格书规定的工作温度范围内放电。当电池表面温度超过60℃时,要暂时停使用,直到电池冷却到室温为止。

3.过放电:过放电会对电池造成毁灭性的破坏,所以放电时最好不得使单体电池的电压低于3.7V。

贮存

电池应放置在阴凉的环境下贮存,长期存放电池时(超过3个月),建议置于温度为10-25℃且低温度无腐蚀性气体的环境中。电池在长期贮存过程中每3个月充放电一次以保持电池活性,并保证每个电芯电压在3.85V范围内。

4.舵机

航模飞机的升降、转向一般都是由于舵机拉动舵面改变飞机周围气流而产生的。初级航模我们只需注意舵机的重量、拉力就可以了,再高级可能需要注重舵机的死区时间、齿轮质量等等其他参数。5克和9克舵机是初级航模中最常用的舵机之一。

无刷电机动力系统各部件连接图:

电机与电调的连接:

电机与电调的接驳端一般是有三条并排的线的。为了方便拆装更换,我们通常会在线段焊上3.5mm的香蕉头,电机焊公头,电调焊母头。必须注意的是香蕉头要用热缩管或电工胶布包好,防止短路造成电机电调烧毁。

电机上的三线与电调上的三线没有特定的接驳顺序,可以任意组合。如果想改变电机的旋转方向,只需将其中两组先交换接驳即可。

电调一端与电机连接,另一端两线的与电源连接。这一端有严格的正负之分,接反了电调就会马上烧毁,所以必须注意。因此这一端我们会用模型T插进行连接。一般情况下,电池用母头,电调用公头。T插的焊接比较考功夫,需要多练习才能焊接美观。同时焊接时必须注意防静电处理,防止静电击穿电调MOS管。焊接后用热缩管绝缘处理。

防静电可选用有地线的电烙铁,也可以外接地线放走静电。最简单的可以每次触碰焊点时先触碰接地的金属介质,如金属窗台,挂墙铁架等,以放走静电。

(AOPA云:熊庆平)

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