万丈高楼起于垒土,飞机得一点一点搭建,我们也一点一点来说

机架是一架飞机的主要结构,它决定了飞机最终的样子,大小,颜色等。

如图所示,四轴的机架由不同的部分组成,有底板,有中间控制区,还有顶板如果要装FPV相机的话,还会有一个相机的保护罩。

Mini Quad Frame Anatomy

理想的机架是又轻有坚固的,但是鱼和熊掌不可兼得,我们往往需要在轻和坚固间进行取舍,以满足我们应用场景的需要。一般情况下,机架越坚固,板子就需要越厚,自然重量也就了越重了,但是飞起来更稳些,也比较耐摔。而轻点的机架操控起来会更加敏捷,同时续航也会更好些,但是由于飞机容易抖动,所以PID也会更加难调。

材料

四轴可以用各种各样的材料来做机架,比如木头、3D打印塑料件、注塑件、玻纤维、铝合金、甚至PVC管子。然而最主流的还是碳纤维,这主要是由于高的性价比和优秀的物理特性:

然后碳纤维机架也有以下缺点:

尺寸

四轴的大小一般由两种叫法,一种是以浆的大小来称呼,比如3寸浆四轴、5寸浆四轴、10寸浆四轴,另一种是以轴距来称呼,轴距就是两个对角电机之间的距离,有450mm、350mm、250mm、150mm等。

Measure the size of a mini quad frame

机架的尺寸影响到很多因素,比如能装的浆的最大尺寸、马达尺寸、使用四合一电调还是独立的电调、兼容的摄像头尺寸、空气阻力、总重量等。所以需要综合考虑相应可能用到的组件后才能决定到底使用多达尺寸的机架。一般飞机越大,动力越强,可以搭载的组件也越多。而飞机越小,会配动力小点的马达,小点的桨叶,但是也会更加灵活。

mini quad frame sizes - propellers size

下面的表格是飞机轴距和飞机桨叶的一个对应表格,可以作为参考

轴距 桨叶
280mm+ 7″
220-250mm 6″
180-220mm 5″
150-180mm 4″
120-150mm 3″
90-120mm 2″

构造

说到构造的话要说两点,一个是电机的分布,有H桥的布局,有正X的布局,也有延长X的布局,还有+形状的布局,目前最常见的是正X的布局,从控制和重量上面都能取得最佳的效果,只是所有的配件都安装在正中间,在搭建的时候会有一些挑战。

mini quad frame arm layout: H, X, hybrid-X, Box

另一个要说的是底板,底板有两种,一种是一整块的,一种是四个臂分开的然后用两块板子夹着固定。飞行效果肯定是一整块的底板要好,因为少了额外的固定夹板,但是这种一担炸机的话,一个臂损坏了就得更换整个底板,成本会比较高,而分开的四个臂在一个臂损坏的时候可以单独更换,而降低维修成本。

一般像用来竞赛的飞机,炸机概率大的情况下,用分体的会比较合适。

mini quad frame - unibody or replaceable/separate arms

厚度

越厚的碳纤维刚性和韧性肯定越好,但是也越重。

这里讨论的厚度主要涉及到机臂,对于上面的保护板则可以相对薄一些,用2mm厚或者甚至1mm厚的碳纤维就足够了。

一般情况下5寸机架会搭配3mm或者4mm的碳纤维,但是随着竞赛马达性能的提升,5mm和6mm的机架也经常被使用,用于抵抗更快的速度带来的更大的力。5寸以上的机架至少需要搭配4mm厚机臂,而3到4寸的机架就可以降低到3mm厚了,2寸的话就直接2.5mm。再薄的话就会太容易坏掉了。

arm-thickness-3mm-4mm-mini-quad-frame

规格

这里说的规格不是指机架本身的大小,而是机架上面预先留着螺丝孔的大小和布局。

这主要涉及到飞控板子的安装和电机和安装。

飞控板子一般会有45mmX45mm、30.5mmx30.5mm 或者20mmX20mm这些规格。

电机的话也会有相应的孔距规格,也需要留意机臂末端的孔距能否安装相应的电机。本人就是由于没有留意电机的尺寸而白买了一个机架T_T...

参考: https://oscarliang.com/mini-quad-frame-basics/

Comments


There are no comments yet.

Add a Comment

You can use the Markdown syntax to format your comment.

Comment Atom Feed