曹著明 劉任如歌/北京電子科技職業(yè)學(xué)院

四旋翼無(wú)人機(jī)雖然沒(méi)有舵機(jī)，但是卻可以像遙控直升機(jī)一樣垂直起降，并且能輕松地在原地轉(zhuǎn)向和向各個(gè)方向飛行、進(jìn)行翻滾，有一些機(jī)型甚至可以像6通道特技直升機(jī)那樣能進(jìn)行倒飛，原因在于四旋翼無(wú)人機(jī)的飛控可以通過(guò)電子調(diào)速器控制四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度甚至轉(zhuǎn)動(dòng)方向，四旋翼無(wú)人機(jī)利用四個(gè)電機(jī)的速度差充當(dāng)對(duì)升降舵和副翼舵通道的控制。

四旋翼無(wú)人機(jī)一般由接收機(jī)、電子調(diào)速器、飛控系統(tǒng)、傳感器、1塊電池、4個(gè)電機(jī)和螺旋槳以及一套塑料機(jī)身拼裝而成，技術(shù)簡(jiǎn)單，易于大批量生產(chǎn)，進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)后很快受到多家廠商青睞，紛紛生產(chǎn)此種機(jī)型，其中，微型四旋翼無(wú)人機(jī)因具有可在狹小室內(nèi)環(huán)境飛行和輕巧易操作適合新手使用的優(yōu)點(diǎn)而廣受消費(fèi)者追捧。可以預(yù)見(jiàn)，固定翼模型如果也具有上述優(yōu)勢(shì)將如前者一樣擁有市場(chǎng)。

四旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理

俯仰、橫滾飛行原理

四旋翼無(wú)人機(jī)沒(méi)有舵機(jī)，卻能像遙控直升機(jī)一樣垂直起降，輕松地在原地轉(zhuǎn)向和向各個(gè)方向飛行、進(jìn)行翻滾，部分機(jī)型甚至可以像6通道特技直升機(jī)那樣倒飛，這是因?yàn)樗男頍o(wú)人機(jī)的飛控可以通過(guò)電子調(diào)速器控制四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度甚至轉(zhuǎn)動(dòng)方向，四旋翼無(wú)人機(jī)利用四個(gè)電機(jī)的速度差充當(dāng)對(duì)升降舵和副翼舵通道的控制，使飛行器能夠向各個(gè)方向飛行，四個(gè)電機(jī)圍繞在飛行器的重心四周，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)方向的電機(jī)轉(zhuǎn)速加快時(shí)，飛行器重心所受的合力就偏向于轉(zhuǎn)速加快的電機(jī)相對(duì)于重心的反方向，使飛行器朝該方向飛行；相反，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度減慢時(shí)，重心所受的合力就偏向于速度減慢的電機(jī)相對(duì)于重心的位置，使飛行器朝該方向飛行。

圖1 十字布局四旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理

偏航飛行原理

常規(guī)直升機(jī)存在螺旋槳帶來(lái)的反扭矩，為了平衡需要尾部螺旋槳（這類直升機(jī)通常被稱為正常布局的直升機(jī)）或再增加一個(gè)相同大小的螺旋槳（布局方法有串列雙漿布局、并列雙槳布局、共軸反槳布局等），而四旋翼無(wú)人機(jī)四個(gè)螺旋槳中兩個(gè)向左轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)向右轉(zhuǎn)動(dòng)，恰好抵消了反扭矩；而且，與遙控直升機(jī)一樣，四旋翼無(wú)人機(jī)的原地轉(zhuǎn)向也是通過(guò)控制方向舵通道來(lái)進(jìn)行的，但不同的是四旋翼無(wú)人機(jī)的轉(zhuǎn)向是利用了對(duì)反扭矩的控制而實(shí)現(xiàn)，即同時(shí)加快以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)螺旋槳或減慢以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，則向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的反扭矩會(huì)增加，使飛行器向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，同理，若加快以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)螺旋槳或減慢以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，飛行器會(huì)向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，飛行原理如圖1所示。因此，四旋翼無(wú)人機(jī)不需依靠舵機(jī)即能像遙控直升機(jī)一樣飛行，這種僅通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整飛行姿態(tài)和控制飛行動(dòng)作的原理也有可能同樣適用于固定翼飛行器的飛行。

運(yùn)用四旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理的固定翼飛行器

飛行器外觀

從上海交通大學(xué)和法國(guó)派諾特公司的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)、成果與產(chǎn)品可以看出，四旋翼無(wú)人機(jī)的原理有望應(yīng)用于固定翼飛行器。

設(shè)想將一個(gè)四軸飛行器繞著俯仰軸向地面旋轉(zhuǎn)90°角，使機(jī)頭的延長(zhǎng)線和四個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的平面垂直于地面，做一條經(jīng)過(guò)飛行器重心并分別垂直于地面和螺旋槳平面的直線，平行于該直線和地面在機(jī)身上固定上在一定速度的空氣流過(guò)表面或在傾斜一定迎角的情況下有一定速度的氣流流過(guò)表面能產(chǎn)生一定的升力的機(jī)翼，在此基礎(chǔ)上還可以加上尾翼，成為一架與四旋翼無(wú)人機(jī)和固定翼飛行器都有相似之處的飛行器，如圖2所示。

飛行原理簡(jiǎn)述

圖2 此種飛行器結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 飛行器的布局及飛行原理示意圖

這種飛行器在四個(gè)螺旋槳都高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可以直線飛行，（從螺旋槳平面向四旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)腹方向）在兩個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的螺旋槳都加快轉(zhuǎn)速或兩個(gè)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳減速時(shí)，飛行器受到的反扭矩方向以剛才所作直線為軸向此時(shí)飛行器右側(cè)傾轉(zhuǎn)，飛行器就能向右側(cè)橫滾；同理，若加快兩個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的螺旋槳或者減慢兩個(gè)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，飛行器則向左側(cè)橫滾，如圖3中下排“向左橫滾”“向右橫滾”所示。

如圖3中上排“爬升”“俯沖”所示，使飛行器俯仰的方法是通過(guò)改變機(jī)翼上下兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)：使安裝在機(jī)翼上兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速加快或機(jī)翼下兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速減慢時(shí)，飛行器所受合力向下，于是飛行器下降，若機(jī)翼下兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速加快或機(jī)翼上兩個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速減慢時(shí)，飛行器上升；通過(guò)螺旋槳轉(zhuǎn)速差也可以使飛行器水平轉(zhuǎn)向，即偏航，可以增加機(jī)身一側(cè)的螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)速度（或降低另一側(cè)的螺旋槳轉(zhuǎn)速），飛行器所受的合力就偏向于相反一側(cè)（或相同一側(cè)），飛行器向所受合力方向偏航，如圖3中下排“向左偏航”“向右偏航”所示。

飛控匹配與參調(diào)

飛控的選擇

由于這種飛行器的飛行原理類似于固定翼飛行器，通過(guò)機(jī)翼產(chǎn)生升力，而飛行姿態(tài)調(diào)整的原理類似于四旋翼無(wú)人機(jī)，憑借速度差和反扭矩進(jìn)行飛行姿態(tài)的調(diào)整，因此，本文采用一種在四旋翼無(wú)人機(jī)上使用的CC3D飛控作為此試驗(yàn)飛行器的飛控，并通過(guò)改變或調(diào)整其原有程序，使之適應(yīng)該機(jī)的飛行級(jí)飛行姿態(tài)調(diào)整原理。

直接使用飛控的弊端分析

該機(jī)的飛控程序相當(dāng)于將飛行器橫滾和偏航程序的位置進(jìn)行調(diào)換。在實(shí)際使用過(guò)該飛控后發(fā)現(xiàn)，原先飛控程序的四旋翼無(wú)人機(jī)模式是當(dāng)檢測(cè)到高度變化時(shí)改變所有電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，當(dāng)檢測(cè)到飛行器傾斜時(shí)改變傾斜方向或反方向電機(jī)的轉(zhuǎn)速（也有可能都改變），當(dāng)檢測(cè)到飛行器在水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨之改變一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向飛控相同的電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而飛行器在水平移動(dòng)而不傾斜時(shí)飛控?zé)o反應(yīng)；由于希望當(dāng)飛控檢測(cè)到飛行器進(jìn)行俯仰時(shí)改變（指四旋翼無(wú)人機(jī)模式，下同）前后兩側(cè)中一側(cè)的兩對(duì)螺旋槳的轉(zhuǎn)速，與原有程序相同，檢測(cè)到飛行器橫滾時(shí)改變一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同的電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)檢測(cè)到偏航時(shí)改變左右兩側(cè)中一側(cè)的螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。若飛控按照原程序運(yùn)行，當(dāng)飛控檢測(cè)到飛行器在橫滾軸上有所傾斜，飛控會(huì)命令將其中一側(cè)的電機(jī)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，飛行器會(huì)向一側(cè)轉(zhuǎn)向；如果飛行器在繞著航軸轉(zhuǎn)動(dòng)（即不由自主的轉(zhuǎn)向），飛控會(huì)命令兩個(gè)轉(zhuǎn)速相同的電機(jī)加速以產(chǎn)生反扭矩進(jìn)行矯正，然而飛控并不了解現(xiàn)在的反扭矩決定了飛行器的橫滾而不是偏航（左右水平轉(zhuǎn)向），于是飛行器向一側(cè)滾轉(zhuǎn)，進(jìn)入螺旋而墜機(jī)，故此時(shí)如維持原來(lái)的飛控程序，不僅不能解決橫滾的矯正，不能自穩(wěn)，還會(huì)令飛行器更容易墜機(jī)，更不適合初學(xué)者的飛行，即使熟練的飛行器操作手也難以適應(yīng)。

參調(diào)飛控

本文使用的飛控是2016年四旋翼無(wú)人機(jī)上所使用最簡(jiǎn)單和便宜的飛控，它唯一的傳感器是一個(gè)陀螺儀，打開(kāi)電腦上的飛控參調(diào)軟件后發(fā)現(xiàn)通過(guò)遙控器控制的通道可以改變，而不能直接改變飛控根據(jù)飛行姿態(tài)的變化而做出的反應(yīng)，根據(jù)內(nèi)置程序，認(rèn)為可通過(guò)調(diào)整“穩(wěn)定性”（該欄原軟件注明為“stabilization”，界面右邊從上往下數(shù)第6個(gè)方形按鈕）或者“姿態(tài)”（該欄原軟件注明為“attitude”，在“stabilization”下第一個(gè)按鈕）的欄目?jī)?nèi)選項(xiàng)來(lái)嘗試，并由實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其調(diào)整效果。實(shí)驗(yàn)方法為將4個(gè)電機(jī)固定在一個(gè)由積木搭成的、可以多角度轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，通過(guò)調(diào)整參數(shù)啟動(dòng)電機(jī)并通過(guò)發(fā)射機(jī)進(jìn)行操作或傾斜、扭動(dòng)飛控以模擬飛行時(shí)的姿態(tài)變化，同時(shí)觀察4個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)情況和平臺(tái)的傾斜或旋轉(zhuǎn)的方向和快慢。

嘗試改變“穩(wěn)定性”欄目中的“速率”（原選項(xiàng)注明為“rate”）選項(xiàng)后再通過(guò)發(fā)射機(jī)啟動(dòng)電機(jī)，發(fā)現(xiàn)傾斜或水平轉(zhuǎn)動(dòng)飛控后各電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況并未發(fā)生變化，將選項(xiàng)還原，再將“穩(wěn)定姿態(tài)（內(nèi)循環(huán)）”和“穩(wěn)定系數(shù)（外循環(huán)）”對(duì)話框中“橫滾”的“成比例的”及“積分”分別調(diào)成“0”后實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，“穩(wěn)定系數(shù)（外循環(huán)）”的參數(shù)與飛控在傾斜或水平轉(zhuǎn)動(dòng)的反應(yīng)有關(guān)，而“穩(wěn)定姿態(tài)（內(nèi)循環(huán)）”的參數(shù)與發(fā)射機(jī)上的操作有關(guān)，若將前者的參數(shù)設(shè)置為“0”通過(guò)發(fā)射機(jī)操縱將無(wú)反應(yīng)，可見(jiàn)該欄目?jī)?nèi)的選項(xiàng)無(wú)法使飛控按照設(shè)想運(yùn)行。

隨后，又嘗試了改變“姿態(tài)”欄目中的選項(xiàng)。該欄目中共有4個(gè)設(shè)置選項(xiàng)，一個(gè)用于重置陀螺儀，另外三個(gè)可以改變俯仰、橫滾、偏航的角度微調(diào)。調(diào)整俯仰角度的參數(shù)至“-90”后打開(kāi)電機(jī)，按照偏航軸傾斜并按照橫滾軸進(jìn)行扭動(dòng)飛控，發(fā)現(xiàn)傾斜時(shí)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相同的電機(jī)加快轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生反扭矩，矯正橫滾，扭動(dòng)時(shí)其中一側(cè)的電機(jī)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)受到水平方向與扭動(dòng)方向相反的合力，矯正了偏航；但此時(shí)下置的兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度總是高于上置電機(jī)轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總是繞俯仰軸向后偏轉(zhuǎn)，原因是飛控默認(rèn)了此時(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（可看作飛行器）的前面為陀螺儀的下方，因此如果飛行器使用這樣的飛控程序，會(huì)在起飛后立即垂直爬升，最后失速墜機(jī)，作者曾將這樣的飛控程序在一臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)上使用，驗(yàn)證了這一結(jié)果，雖然加裝了向下偏轉(zhuǎn)的水平位移試圖使之正常飛行，仍然墜機(jī)，可見(jiàn)“姿態(tài)”欄中所設(shè)置的參數(shù)確實(shí)有可能按照所設(shè)目的而改變，可能先要進(jìn)行某種設(shè)置后再將飛控中的“俯仰”設(shè)置調(diào)成“-90”才能達(dá)到效果。之后進(jìn)行了多次飛控調(diào)整和實(shí)驗(yàn)，既然飛控底部為陀螺儀下方時(shí)進(jìn)行上述調(diào)整能使飛控前方為陀螺儀下方，若想要在上述調(diào)整后仍使飛控底部為陀螺儀下方，那么若使初始狀態(tài)下陀螺儀的下方是飛控前方，則進(jìn)行上述調(diào)整后飛控的陀螺儀下方即是飛控底部，符合設(shè)想，另外，如前所述，飛控對(duì)偏航軸的扭動(dòng)與橫滾軸的傾斜將會(huì)被矯正，這也符合設(shè)想。于是，將飛控以飛控前面為陀螺儀下方校準(zhǔn)并將“俯仰”調(diào)整設(shè)置成“-90”后，效果果然與設(shè)想相同。此時(shí)，發(fā)現(xiàn)飛控在繞橫滾軸傾斜時(shí)，它會(huì)認(rèn)為發(fā)生了繞偏航軸的扭動(dòng)從而命令兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相同的電機(jī)加快轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生反扭矩，矯正橫滾；而飛控在繞偏航軸扭動(dòng)時(shí)，會(huì)認(rèn)為發(fā)生了繞橫滾軸的傾斜，從而使其中一側(cè)的電機(jī)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)受到水平方向與扭動(dòng)方向相反的力，矯正了偏航。以上即是該飛行器使用CC3D飛控程序調(diào)整的設(shè)想。

機(jī)身布局與電子設(shè)備的選擇

布局參考

這類飛行器的結(jié)構(gòu)與正常的四旋翼無(wú)人機(jī)和固定翼飛行器存在一些相似之處，也可以說(shuō)是兩者的結(jié)合體，既擁有源于四旋翼無(wú)人機(jī)的四螺旋槳布局，又擁有固定翼飛行器的機(jī)翼和重心在機(jī)翼的中性點(diǎn)之前配平方式，前述上海交通大學(xué)和法國(guó)派諾特公司研制的此類飛行器的布局方式可以用于借鑒，前者研制的飛行器用于追捕“黑飛”無(wú)人機(jī)（違法飛行的無(wú)人機(jī)），采用雙翼無(wú)尾布局，上下兩片機(jī)翼上各安裝兩臺(tái)電機(jī)，并都有一個(gè)位置相同的氣動(dòng)中心，中間是固定捕捉網(wǎng)的連接桿，早期試驗(yàn)機(jī)的飛控安裝于連接桿上，后期型號(hào)的飛控與其他機(jī)載設(shè)備一起安裝于兩個(gè)機(jī)翼之中，使用大推力無(wú)刷電機(jī)獲得極高的航速，技術(shù)較為成熟，可實(shí)現(xiàn)垂直起飛、懸停和水平飛行；后者則是用于娛樂(lè)的微型玩具無(wú)人機(jī)，采用X型機(jī)翼無(wú)尾布局，4片機(jī)翼連接在裝滿了電子設(shè)備的機(jī)艙中，空心杯電機(jī)傾斜地安裝在各機(jī)翼的末端，雖然可以和前者一樣垂直起飛并懸停，但不能水平飛行，只能以一定的機(jī)翼迎角向前飛行，由此可見(jiàn)，這類飛行器一般沒(méi)有尾翼的原因可能與垂直起降的起飛方式有關(guān)。

機(jī)載電子設(shè)備選擇

圖4 試制飛機(jī)

四旋翼無(wú)人機(jī)

作者試制的飛行器由于沒(méi)有垂直起降功能，最初采用了有尾單翼常規(guī)布局，使用50g手拋玩具飛機(jī)作為機(jī)身，4個(gè)“kingkong100 GT1103，7800KV”無(wú)刷電機(jī)和4個(gè)銀燕6A電調(diào)安裝于機(jī)翼上下的支架上，其他電子設(shè)備安裝在機(jī)身內(nèi)部，包括CC3D飛控、樂(lè)迪R9DS接收機(jī)、35g500mA時(shí)鋰電池和電壓降低模塊或帶有電壓降低功能的分電板。

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)作者試飛，結(jié)論是電機(jī)采用KV值較大的電機(jī)，推力較小，推重比僅為0.45左右，造成電機(jī)過(guò)載，電機(jī)與電子調(diào)速器的工作電流范圍不匹配，因此可能需采用推重比較大的電機(jī)和與之對(duì)應(yīng)的旋槳和電調(diào)，為保證易于控制，也可以采用安裝后飛行速度較小、每個(gè)電機(jī)180g以上的F3P電機(jī)（一般為2000KV以內(nèi)，2206級(jí)別），像派諾特公司的“速影”無(wú)人機(jī)一樣使用小型電機(jī)也可能有效果，但是要盡可能采用輕的電子設(shè)備如小型電池、使用PWM或S—bus等連接導(dǎo)線較少的微型接收機(jī)、四合一集成的電子調(diào)速器、微型飛控等。另外，該飛行器主體遵從固定翼布局，重心依然要布置于機(jī)翼的中性點(diǎn)之前，即機(jī)翼的四分之一到三分之一翼弦處，且該機(jī)的機(jī)身長(zhǎng)度、機(jī)翼和尾翼的翼型、尺寸等設(shè)計(jì)須符合常規(guī)固定翼飛行器的飛行原理。

如果這種飛行器真正成為大眾產(chǎn)品（一般作為玩具、練習(xí)用具、教具等）并進(jìn)入市場(chǎng)，它可能具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，生產(chǎn)相對(duì)容易，因其只由一套泡沫塑料機(jī)身、4個(gè)電機(jī)、一塊集成電路板、一塊電池等零部件組成，沒(méi)有舵機(jī)（最小的空心杯電機(jī)重于最小的舵機(jī)，舵機(jī)更易損壞），程序與四旋翼無(wú)人機(jī)相似，對(duì)于有一定研發(fā)能力且生產(chǎn)過(guò)四旋翼無(wú)人機(jī)的廠商來(lái)說(shuō)，程序編入不算復(fù)雜，可以大批量；第二，可能具有簡(jiǎn)單的可操作性。以“速影”無(wú)人機(jī)為例，玩家認(rèn)為其操縱毫無(wú)難度，連未接觸過(guò)玩具遙控飛機(jī)的人也能輕松駕馭；第三，相對(duì)于四旋翼無(wú)人機(jī)，該機(jī)型在向前飛行時(shí)由于其機(jī)翼分擔(dān)了一部分升力，不像四旋翼無(wú)人機(jī)一樣完全用螺旋槳提供升力，因此在裝載相同電子設(shè)備的情況下可比四旋翼無(wú)人機(jī)擁有更多飛行時(shí)間；仍以“速影”無(wú)人機(jī)為例，也許具有低速航行能力從而更加安全；第四，由于該機(jī)型為四旋翼無(wú)人機(jī)的衍生機(jī)型，購(gòu)買了此機(jī)型相當(dāng)于同時(shí)購(gòu)買了一架四旋翼無(wú)人機(jī)和一架四通道固定翼，既能練習(xí)對(duì)尾懸停（操縱四旋翼無(wú)人機(jī)所具備的技能），又能練習(xí)直線航線和五邊形航線（操作固定翼飛行器需要掌握的技能）等飛行動(dòng)作，一舉兩得；第五，如果廠家有能力進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，將使飛行器具有方便攜帶的優(yōu)勢(shì)。既然該型機(jī)可大量、廉價(jià)的批量生產(chǎn)，也有望適于大量使用，比如是否可用于“蜂群戰(zhàn)術(shù)（同時(shí)使用大量無(wú)人機(jī)進(jìn)行軍事行動(dòng)）”。

不過(guò)，該機(jī)型也存在若干缺點(diǎn)，其耗電相對(duì)于固定翼飛行器較高，因?yàn)殡姍C(jī)的能耗高于舵機(jī)，對(duì)于一架沒(méi)有舵機(jī)的飛行器（如三通道遙控直升機(jī)、多軸飛行器、差速轉(zhuǎn)向二通道固定翼玩具飛機(jī)、穿越機(jī)等）來(lái)說(shuō)，當(dāng)僅剩的電力不足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，它們就相當(dāng)于一架自由飛飛機(jī)，只能滑翔，如果飛行器的翼型適合高速飛行，情況可能會(huì)更糟，如同石從空中砸碎。，相比而言，擁有舵機(jī)的飛行器（此處指不完全依靠螺旋槳而是部分依靠機(jī)翼升力）則可以通過(guò)舵機(jī)轉(zhuǎn)向，以滑翔的方式返航。該機(jī)型的另一缺點(diǎn)是吸收了其他四旋翼無(wú)人機(jī)的固有弊端，即其中一個(gè)電機(jī)發(fā)生故障將可能導(dǎo)致墜機(jī)，但情形不會(huì)太嚴(yán)重，因此時(shí)飛行器雖然失去了部分穩(wěn)定性，仍可依靠機(jī)翼獲取部分升力，在差速轉(zhuǎn)向的控制下進(jìn)行迫降。另一方面，如果飛行器可以通過(guò)舵面調(diào)節(jié)姿態(tài)，同時(shí)有多個(gè)螺旋槳進(jìn)行差速轉(zhuǎn)向（俯仰）或改變反扭矩大小和方向，就可發(fā)揮兩種操縱方式的長(zhǎng)處，實(shí)現(xiàn)小半徑轉(zhuǎn)向（矢量落葉飄）、大仰角飛行甚至實(shí)現(xiàn)垂直起降。以CC3D飛控為例，如果把舵機(jī)接入到云臺(tái)的通道，再設(shè)置為使用遙控器聯(lián)動(dòng)控制差速驅(qū)動(dòng)和舵面偏轉(zhuǎn)，有可能實(shí)現(xiàn)這種功能。如果飛行器擁有懸停和水平飛行兩種飛行模式，在各模式下操縱方法是不同的懸停狀態(tài)下把方向舵向右（左）拉就等于在水平飛行狀態(tài)下拉左（右）副翼，在懸停狀態(tài)下操縱的副翼舵在水平飛行狀態(tài)下就相當(dāng)于操作了方向舵，這容易使初學(xué)者手忙腳亂，但在熟練掌握飛行技巧和飛行模式轉(zhuǎn)換技巧或使用更先進(jìn)飛控后，可以化解這一難題。從本文飛控程序改變方法來(lái)看，目前這種機(jī)型最大的劣勢(shì)在于飛控將偏航默認(rèn)為相反方向橫滾，又將橫滾默認(rèn)為偏航，于是在使用地面站監(jiān)測(cè)飛行器姿態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，因此，現(xiàn)階段經(jīng)由本文改變過(guò)程序的飛行器只能用于娛樂(lè)或固定翼操作員訓(xùn)練，但隨著飛控技術(shù)的提高上述問(wèn)題最終會(huì)被解決，此種機(jī)型也會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。■

（參考文獻(xiàn)：略。如有需要，請(qǐng)聯(lián)系編輯部。編輯：李悅霖）