【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0垂直方向圖36 氣流干擾下的主旋翼失衡狀態(tài)在上圖中，飛機(jī)機(jī)身及主旋翼平面由于干擾而失去平衡位置。但由于希拉小翼采用對(duì)稱(chēng)翼型，不會(huì)受到外界干擾。由于陀螺效應(yīng)的定軸性，希拉小翼平面保持不變。所以此時(shí)主旋翼平面由于與希拉小翼平面有夾角而產(chǎn)生恢復(fù)力矩，抵抗外界干擾。這就是貝爾希拉控制方式的自穩(wěn)定過(guò)程。也正是這個(gè)過(guò)程，使得遙控直升飛機(jī)避免了被干擾后就陷于進(jìn)動(dòng)的問(wèn)題。同時(shí)，當(dāng)直升飛機(jī)高速前進(jìn)時(shí)，由于左、右主旋翼相對(duì)空氣的速度不同，會(huì)導(dǎo)致力矩的產(chǎn)生，使飛機(jī)抬頭的現(xiàn)象也被這種貝爾希拉控制方式有效抑制，從而有效地提高了遙控直升飛機(jī)的可操縱性。值得注意的是，貝爾希拉自穩(wěn)定過(guò)程不能抑制過(guò)強(qiáng)的干擾。原因是希拉小翼旋轉(zhuǎn)平面保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的同時(shí)，由于機(jī)身的傾斜，小翼與空氣平面會(huì)產(chǎn)生夾角，從而破壞小翼原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如圖37所示：希拉小翼旋轉(zhuǎn)平面十字盤(pán)機(jī)身方向風(fēng)向β垂直方向圖37 希拉小翼平面與空氣平面之間的β角由于β角的存在，希拉小翼旋轉(zhuǎn)平面會(huì)向主旋翼旋轉(zhuǎn)平面方向旋轉(zhuǎn)，最后趨于平行。所以貝爾希拉的自穩(wěn)定過(guò)程是有限的。還需要其他手段（比如使希拉小翼不太靈敏）來(lái)增加穩(wěn)定性。 直升飛機(jī)各組件名稱(chēng)與作用模型飛機(jī)一般與載人的飛機(jī)一樣，主要由機(jī)翼、尾翼、機(jī)身、起落架和發(fā)動(dòng)機(jī)等幾部分組成。（1）機(jī)翼：是模型飛機(jī)在飛行時(shí)產(chǎn)生升力的裝置，并能保持模型飛機(jī)飛行時(shí)的橫側(cè)安定。（2）尾翼：包括水平尾翼和垂直尾翼兩部分。水平尾翼可保持模型飛機(jī)飛行時(shí)的俯仰安定，垂直尾翼保持模型飛機(jī)飛行時(shí)的方向安定。水平尾翼上的升降舵能控制模型飛機(jī)的升降， 垂直尾翼上的方向舵可控制模型飛機(jī)的飛行方向。（3）機(jī)身：將模型的各部分聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體的主干部分叫機(jī)身。同時(shí)機(jī)身內(nèi)可以裝載必要的控制機(jī)件，設(shè)備和燃料等。 （4）起落架：供模型飛機(jī)起飛、著陸和停放的裝置。前部一個(gè)起落架 ，后面兩面三個(gè)起落架叫前三點(diǎn)式；前部?jī)擅嫒齻€(gè)起落架，后面一個(gè)起落架叫后三點(diǎn)式。（5）發(fā)動(dòng)機(jī)固定座：安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的固定基座，可分成與機(jī)架一體及分離型兩種。（6）尾管：支承尾部傳動(dòng)的部分。（7）起落架：用于起降的裝置。（8）尾部支撐桿：用于防止尾管發(fā)生共振現(xiàn)象；是用來(lái)增加機(jī)架和尾管強(qiáng)度的部件。（9）尾傳動(dòng)軸：（尾傳動(dòng)皮帶）將尾驅(qū)動(dòng)裝置所產(chǎn)生的動(dòng)力傳達(dá)到尾齒輪組的旋轉(zhuǎn)軸，一般用皮帶和鋼絲（或碳桿）。（10）平衡桿：同軸雙槳遙控直升機(jī)在飛行過(guò)程中，是依靠上下兩層槳的共同作用而保持姿態(tài)平衡的，但當(dāng)直升機(jī)做需要前進(jìn)、后退等動(dòng)作時(shí)，下層槳會(huì)在舵機(jī)的作用下改變姿態(tài)，這時(shí)上下兩層槳的平衡被打破，這時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的平衡桿，就如同一個(gè)陀螺一樣，具有干涉這種變化，力圖恢復(fù)平衡的趨向，通過(guò)球頭拉桿自動(dòng)控制上層槳的姿態(tài)，以使上下兩層槳恢復(fù)平衡。此外，飛行過(guò)程中氣流變化復(fù)雜，即便是穩(wěn)定懸停時(shí)，也會(huì)不斷受到環(huán)境干擾氣流的影響，這些都會(huì)導(dǎo)致上下兩層槳的工作失衡，這時(shí)候，高速旋轉(zhuǎn)的平衡桿的陀螺效應(yīng)就會(huì)干涉這種失衡，以維持原有姿態(tài)。如圖38所示。圖38 平衡桿（11）電機(jī)：航模的發(fā)動(dòng)機(jī)分油動(dòng)和電動(dòng)，是給模型的起飛提供動(dòng)力的設(shè)備，大多數(shù)剛?cè)肽５呐笥汛蟛糠质菑碾妱?dòng)入門(mén)，既然是電動(dòng)版，這里只談?wù)勲姍C(jī)。目前航模用的電機(jī)目前有兩種類(lèi)型：有刷和無(wú)刷?，F(xiàn)在都流行用無(wú)刷，一是因?yàn)閯?dòng)力足，二是因?yàn)閴勖L(zhǎng)，三是因?yàn)樾矢?，四是因?yàn)橐膊⒉毁F。無(wú)刷是目前的主流，所以這里重點(diǎn)先談?wù)劅o(wú)刷電機(jī)。無(wú)刷電機(jī)有三根線(xiàn)。沒(méi)有像有刷那樣的一對(duì)電刷，故稱(chēng)無(wú)刷。有刷電機(jī)有一對(duì)電刷，使用到一定次數(shù)，電刷就被磨損殆盡，于是得更換電刷。無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有電刷，這是它壽命遠(yuǎn)大于有刷電機(jī)的主要原因。無(wú)刷效率比有刷高，注意不是指無(wú)刷一定比有刷提供的動(dòng)力強(qiáng)勁。效率高指耗費(fèi)同樣的電力無(wú)刷比有刷能提供更大的動(dòng)力。無(wú)刷電機(jī)有什么2208，2408，2822，1806，這個(gè)參數(shù)不同的廠(chǎng)商是不一樣的。對(duì)于無(wú)刷而言，最為重要的參數(shù)就是KV值。KV是一個(gè)轉(zhuǎn)速單位，就是每1V電壓獲得的每一分鐘的空載轉(zhuǎn)速。電機(jī)的轉(zhuǎn)速（空載）=KV值*電壓，一般而言KV值越大扭力就越小，KV值低扭力大。所以KV值決定你配什么樣的槳，因?yàn)榇髽枰呐ちΥ?，小槳需要的扭力小。另外，重量也是選電機(jī)時(shí)要重點(diǎn)考慮的。功率一樣當(dāng)然越輕越好！ 圖39 遙控直升飛機(jī)的電機(jī)（12）舵機(jī)：任何遙控模型都離不開(kāi)舵機(jī)。它是應(yīng)用最多最重要的最終執(zhí)行操控者指令的執(zhí)行者。它一般是一個(gè)小(黑)盒子，盒子兩邊有安裝孔，有個(gè)輸出轉(zhuǎn)軸，可以安裝一個(gè)圓形(十字或一字形)力臂，還有一條和電子調(diào)速器一樣的3芯信號(hào)連接線(xiàn)，連接于接收機(jī)上相應(yīng)的通道接口。當(dāng)發(fā)射機(jī)的遙控桿被推動(dòng)時(shí)，舵機(jī)的轉(zhuǎn)軸連動(dòng)力臂一起轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，角度大小取決于遙控桿被推動(dòng)的幅度。將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械力，驅(qū)動(dòng)飛機(jī)的各個(gè)舵面。在小型電動(dòng)飛機(jī)（1KG左右），一般使用的微型舵機(jī)，重量大概在8g~12g，更輕的在5g左右。舵機(jī)有一個(gè)扭力參數(shù)，就是能拉動(dòng)多大的重量，當(dāng)然是越大越好。不過(guò)同等情況下扭力越大，舵機(jī)也越重。圖310 舵機(jī)（13）電池： 一般普遍使用的動(dòng)力電池類(lèi)型有鎳鎘，鎳氫電池，近期鋰聚合物也已經(jīng)普及起來(lái)了。鋰聚合物電池具有大電流放電的能力，高功率型可以達(dá)到30c上的放電能力！沒(méi)有記憶效應(yīng)，普遍使用在車(chē)輛、艦船、航空模型中。能量密度高，重量輕，，放電截止電壓3V，是目前好的動(dòng)力電池，但是鋰聚合物電池過(guò)充或過(guò)放則會(huì)電池立即損壞，甚至燃燒爆炸。鎳氫池也具有較大電流放電的能力，高功率型可以達(dá)到 15c上的放電能力！而且沒(méi)有明顯的記憶效應(yīng)，可隨時(shí)進(jìn)行充電，重量較鎳鎘電池輕，曾被普遍的使用在飛機(jī)模型中或者車(chē)船模型中，現(xiàn)在逐漸被淘汰。這類(lèi)電池的充電比較方便，可以使用普通的電源適配器即可，充電時(shí)間的大致計(jì)算方法為(電池容量/適配器電流=小時(shí)數(shù))，電池的溫度可以表示充電量，電池沖飽時(shí)一般溫度會(huì)達(dá)到 40攝氏度左右。當(dāng)然使用自動(dòng)充電器效果更好。同等情況下，電池容量越大，重量越重，為了機(jī)身的重量控制。所以買(mǎi)電池不要貪容量大，要適中。（14）充電器：雖然模型飛機(jī)飛行時(shí)用不著它，但無(wú)論是鎳氫，還是鋰電，用完了都得充電。充電就必須用到充電器，鋰電最好用平衡充電器。（15）螺旋槳：槳有兩個(gè)重要的參數(shù)，槳直徑（槳徑）和槳螺距（螺距），單位均為英寸。例如8060槳，就是說(shuō)這個(gè)槳直徑是8英寸。即8*＝。螺距則為6英寸。螺距則代表槳旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離。槳直徑和螺距越大，槳能提供的拉（推）力越大。注意槳直徑是指槳轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的圓的直徑，而不是槳葉的總長(zhǎng)度。對(duì)于雙葉槳（兩片槳葉，這是最常用的槳）恰好是兩片槳葉長(zhǎng)度之和；而對(duì)于單葉槳，直徑是槳葉的長(zhǎng)度*2；而三葉槳，直徑就不是槳葉之和了。槳截?cái)嗪髽睆綍?huì)變小，但槳距是不會(huì)變化的。選槳要注意與電機(jī)的KV值合適。另外，選槳時(shí)有慢速槳和直驅(qū)槳之分，其實(shí)慢速槳不是指慢，主要是說(shuō)慢速槳一般是用在減速組上的，當(dāng)然也可以直驅(qū)。再就是常常說(shuō)前拉和后推，前拉的槳和后推的槳沒(méi)有區(qū)別，后推時(shí)將槳反裝就行。當(dāng)然也有專(zhuān)門(mén)的后推槳，這類(lèi)槳直接將電機(jī)軸插進(jìn)槳孔中，不用槳保器或螺絲帽固定。由于是后推，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有一個(gè)前進(jìn)的力，槳不會(huì)射出去。 硬件組裝遙控模型決非玩具，它在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在危險(xiǎn)，若安裝不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致零件、電子設(shè)備損壞、操控失控等，由此導(dǎo)致墜毀事故甚至引發(fā)人身傷害，因而正確的組裝直升飛機(jī)尤為重要。 裝機(jī)主要步驟遙控直升飛機(jī)有著嚴(yán)格的安裝步驟，必須按照安裝流程進(jìn)行組裝，才能確保飛機(jī)正常工作，為后續(xù)的電路連接做好硬件基礎(chǔ)。（1）主旋翼頭部 → 機(jī)身部 → 尾旋翼部 → 其他部 → 調(diào)試 → 完成。（2） 主旋翼頭部組裝建議順序：主槳夾 → 大T座 → 蹺蹺板 → SF臂 → 副翼框 → 穩(wěn)定搖臂 → 十字盤(pán) → 主軸（3）機(jī)身部組裝建議順序：上機(jī)身 → 下機(jī)身 → 上下組合。（4）尾旋翼部組裝建議順序：尾保箱 → 導(dǎo)線(xiàn) → 尾管 裝機(jī)的注意事項(xiàng) 有了一整套的直升機(jī)套件后，如果認(rèn)真地按照流程組裝，經(jīng)過(guò)調(diào)整，就能順利飛行。如果出現(xiàn)可動(dòng)部分不能輕易活動(dòng)；所裝的零件不對(duì)；中心對(duì)不準(zhǔn)；尾槳反轉(zhuǎn)等情況，是由于各個(gè)零件的配合不好，造成零件磨損加速，往往成為飛機(jī)振動(dòng)和出故障的原因。因此，對(duì)直升機(jī)進(jìn)行安裝時(shí)必須注意下列幾點(diǎn)：（1）要清點(diǎn)一下零件的數(shù)量，看看是否齊全。（2）準(zhǔn)備好必要的工具。（3）固定球頭的螺釘一定要擰緊，球頭不能轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）機(jī)身的組裝在一般情況下，這個(gè)安裝孔要銼闊一下。首先確認(rèn)側(cè)板的內(nèi)/外，然后將主軸軸承座先組裝好，將主軸軸承固定座先套入一邊側(cè)板后，再將另一片側(cè)板套上，并將兩邊的固定螺絲點(diǎn)上螺絲膠后鎖入，機(jī)身底板裝上后并用螺絲固定，最后將機(jī)身鋁柱裝上后,把固定螺絲點(diǎn)上螺絲膠后鎖上，將機(jī)頭照固定柱裝上（5）安裝發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，檢查一下，發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線(xiàn)是否與主軸平行。首先將馬達(dá)先固定在馬達(dá)固定座上，并將固定螺絲點(diǎn)上螺絲膠后再將馬達(dá)固定座固定在機(jī)身，最后裝上電池固定座，裝上陀螺儀固定座，并用螺絲固定。（6）電路板的安裝，伺服器需加裝墊片，組裝好后建議用蛇管將伺服器訊號(hào)線(xiàn)包覆，以便整線(xiàn)時(shí)不意刮傷訊號(hào)線(xiàn)（7）在傳動(dòng)位置涂上潤(rùn)滑油。（8）固定舵機(jī)時(shí)，只安裝橡膠減震墊，這樣減震效果最佳。（9）用膠帶把連桿套管和尾管固定在一起，因?yàn)檫B桿輕微的晃動(dòng)都可能引起尾槳槳距的微小變化。（10）電池組和設(shè)備一定要用強(qiáng)力的雙面膠固定，再綁扎牢固；電線(xiàn)也要捆好。（11）安裝機(jī)翼時(shí)，機(jī)翼中點(diǎn)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)機(jī)身中線(xiàn)，兩邊夾角相等。（12）尾翼：遙控器右方微調(diào)放在中央時(shí)，舵面是否應(yīng)和尾翼在一個(gè)平面。拉動(dòng)遙控器方向操縱桿，左右舵擺動(dòng)應(yīng)相等垂直尾翼應(yīng)垂直水平尾翼，水平尾翼平行地面（垂直尾翼）。V形尾翼與地面兩邊的夾角應(yīng)相等（V形尾翼）。（13）尾桿應(yīng)和機(jī)身中線(xiàn)在一條直線(xiàn)上。首先尾電機(jī)固定座先套入尾管，然后接著將尾連桿固定環(huán)也套入尾管。（a）（b）圖311 完成裝機(jī)圖（a），（b） 本章小結(jié)本章首先通過(guò)對(duì)遙控直升飛機(jī)的飛行原理的初步分析，讓我們對(duì)遙控直升飛機(jī)的控制原理有了一個(gè)大概的了解，對(duì)直升機(jī)旋翼頭有了一定的認(rèn)識(shí)。由于大動(dòng)作操作的運(yùn)動(dòng)方程比較復(fù)雜，需要用模擬軟件對(duì)方程進(jìn)行曲線(xiàn)模擬才能得出具體結(jié)論。所以將貝爾希拉控制過(guò)程分為兩類(lèi)：微擾動(dòng)過(guò)程和一般過(guò)程，目的是從易到難，逐個(gè)分析，從而簡(jiǎn)化難度。，我們已經(jīng)知道直升飛機(jī)的操縱主要過(guò)程是：小翼與空氣產(chǎn)生夾角→小翼旋轉(zhuǎn)平面傾斜→主旋翼與空氣產(chǎn)生夾角→主旋翼旋轉(zhuǎn)平面傾斜。在理想狀態(tài)下，且未計(jì)入機(jī)身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響的情況下，利用圖形，比較直觀(guān)的對(duì)貝爾希拉操縱方式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。重點(diǎn)介紹了遙控直升飛機(jī)的主要部件，然后對(duì)直升機(jī)組件安裝的步驟及注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，這是完成裝機(jī)工作的前提，最后按照規(guī)范流程進(jìn)行操作，完成遙控直升機(jī)的組件安裝。第4章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)紅外遙控是單工的紅外通信方式，整個(gè)通信中，需要一個(gè)發(fā)射端和一個(gè)接收端。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收端普遍采用價(jià)格便宜，性能可靠的一體化紅外接收管接收紅外信號(hào)，它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、放大、檢波、整形，得到相應(yīng)的信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)控制相關(guān)的被控對(duì)象。該系統(tǒng)的軟件主要可以分為紅外發(fā)射、紅外接收和電機(jī)控制三部分，其中具體有單片機(jī)初始化程序、紅外發(fā)射編碼和紅外接收解碼程序和產(chǎn)生PWM信號(hào)等模塊。 遙控碼的發(fā)射當(dāng)某個(gè)操作按鍵按下時(shí)，單片機(jī)先讀出鍵值，然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù)，再調(diào)制成38kHz方波由紅外發(fā)光管發(fā)射出去。通常，紅外遙控是將遙控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去的。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對(duì)頻率為38KHz（周期為26us）的載波信號(hào)進(jìn)行脈幅調(diào)制（PWM），再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號(hào)發(fā)射出去。紅外信號(hào)發(fā)射過(guò)程:首先裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)(發(fā)射時(shí)為3ms脈沖，停發(fā)時(shí)為1ms脈沖)，此時(shí)若發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)為1則返回主程序，若不為1則發(fā)1ms脈沖，然后停發(fā)1ms脈沖，這樣便結(jié)束整個(gè)發(fā)射過(guò)程。在實(shí)踐中，采用紅外線(xiàn)遙控方式時(shí)，由于受遙控距離，角度等影響，使用效果不是很好，如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收碼，可提高遙控距離，并且沒(méi)有角度影響。開(kāi) 始裝入脈沖發(fā)射個(gè)數(shù)發(fā)射3ms脈沖停1ms返 回Y發(fā)射1ms脈沖停1msN發(fā)完？圖41 遙控發(fā)射器遙控碼發(fā)射程序流程圖本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式，碼分制紅外遙控就是指令信號(hào)產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。單片機(jī)遙控發(fā)射器主要由單片機(jī)、操作桿、紅外發(fā)射電路三部分組成。單片機(jī)部分主要完成遙控發(fā)射器發(fā)射過(guò)程的控制。單片機(jī)選用STC89C51，遙控器信息碼由STC89C51單片機(jī)的定時(shí)器1中斷產(chǎn)生38KHZ紅外方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)三極管進(jìn)行放大，由紅外發(fā)射管發(fā)送，改變滑動(dòng)變阻的阻值大小可以改變紅外發(fā)射的距離。在確定選擇STC89C51作為本設(shè)計(jì)發(fā)射電路核心芯片和點(diǎn)觸式開(kāi)關(guān)作為控制鍵后，加上一個(gè)簡(jiǎn)單紅外發(fā)射電路和12M晶體震蕩器便可實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的便是紅外線(xiàn)而不是可見(jiàn)光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通的發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。 遙控發(fā)射通過(guò)操作桿產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，這種代碼指令信號(hào)調(diào)制在38KHz的載波上，激勵(lì)紅外光二極管產(chǎn)生不同的脈沖，通過(guò)空間的傳送到受控機(jī)的遙控接收器。P1口作為按鍵部分。電路圖如圖42所示。GNDR122KGND紅外發(fā)射管Vcc圖42 紅外發(fā)射電路 紅外接收紅外遙控接收部分的主程序和初始化程序如下：首先進(jìn)行初始化,然后檢查是否有接收標(biāo)志位，若有則調(diào)用相應(yīng)的操作程序，然后清零中斷標(biāo)志位。（1）數(shù)據(jù)幀的接收處理當(dāng)紅外線(xiàn)接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí)，第一位碼的低電平(3ms)將啟動(dòng)中斷程序，實(shí)施接收數(shù)據(jù)幀的操作。在數(shù)據(jù)幀接收時(shí)，將對(duì)第一位（起始位）碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證。若第一位低電平碼的脈寬小于3ms，將作為錯(cuò)誤碼處理。當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于2ms時(shí)，結(jié)束接收，然后根據(jù)累加器A中的脈沖個(gè)數(shù)，調(diào)用相應(yīng)的操作程序，執(zhí)行相應(yīng)輸出口的操作。（2）接收端程序流程圖開(kāi) 始初始化Y調(diào)用應(yīng)用程序清零中斷接收標(biāo)志位N有接收標(biāo)志位？圖43 遙控接收器主