穿越机杂谈

jet528

（欢迎指正）
穿越机是什么？

    穿越机又名FPV无人机，与航拍机不同，航拍机为了拍摄，追求的是稳定、安全和拍摄能力。但是穿越机追求赛道上面最快的飞行速度、最快反应速度、最酷炫的操作。具有高飞行速度，续航时间较短等特点。
    先体验一下穿越机航拍的视角：（网络视频，侵删）


https://www.zhihu.com/video/1173395415398604800
<hr/>穿越机与航拍机的区别：

样子不同：
    常见的航拍机，如Mavic2见下图：


    常见的250mm轴距的穿越机见下图：


    竞速用的穿越无人机需要更轻、更灵巧，所以会比一般航拍无人机要小、要轻。大部分航拍无人机的轴距都会在 300mm 以上；但穿越机的轴距一般在 250mm 或以下，体积只有一般航拍机的一半左右，更容易穿越各种障碍。
内在不同：
    航拍无人机在性能上也与竞速用的穿越无人机大不相同。航拍无人机为了拍摄稳定的画面以及飞行的安全，因此加入了 GPS、气压计、IMU，视觉传感器等一堆电子设备，并且芯片的性能超强。航拍无人机也会携带三轴云台用来保证画面的稳定以及控制画面的俯仰。


    竞速无人机的组件追求简单，尽可能减少负重，很多时候连个像样一点的外壳都没有，底板、布线全部外露。


操作不同：
     航拍无人机操作简单，两个摇杆，怎么打杆飞机都能很稳定的飞行，遇到障碍物航拍无人机上的避障系统也能帮助无人机不与障碍物发生碰撞，不想操控了，双手松开，无人机也会稳定悬停。
    但是穿越机一般有两种模式：角度模式和手动模式。角度模式是俯仰以及横滚的杆量对应的是无人机的角度，手动模式是俯仰以及横滚的杆量对应的是无人机的角速度。并且都不具备定高的功能，遥控器的油门杆也不会回中，松杆的话妥妥的炸机。一般要经过长时间的训练才能找到操控的感觉，没摔过没炸过，或者弄坏过几台，都出不了新手村。就算的大神玩家，也不可避免的会失误炸机。


拍摄的视频感受不同：


https://www.zhihu.com/video/1173398475969986560
<hr/>穿越机的组成：

    一套穿越机可以简单的分为天空端和地面端：
天空端：


地面端：



下面介绍各个组件：
机架：


    机架的作用是承载穿越机所需要的所有部件，也对核心部件起到保护的作用。现在机架最常见的动力布置形式是X型。
    假定机头的两个电机之间的距离为a，机尾的两个电机之间的距离为c，机架侧边的两个电机之间的距离为b。

• a=c>b，称为宽X机架。
  
• a=c<b，称为长X机架。
  
• a=c=b，称为正X机架。
  
• c>a，b>a，称为异型x机架。
  

    宽X机架的特点是：横滚方向很稳，但是不够灵活，并且相对来说飞的不快。因为宽X在横滚方向的力臂长，电机产生相同的力，对应的力矩就大，对抗一些扰动，飞控更容易调节。但是因为力臂长，飞机想要达到相同的横滚姿态，电机走的距离长，所以灵活性相对不够。又因为俯仰方向的力臂较短，所以前飞的加速相对不快。宽X和正X适合新手。
    长X机架的特点是：俯仰方向很稳，横滚方向灵活。原因和宽X相对。
     异型X机架的特点：适合转弯，因为前窄后宽的原因，同时打roll和pitch的时候的控制力较好，这种工况就是转弯，可以让转弯的时候，后机臂靠外的电机的力臂会相对更长。比如在左转的时候的右后方的电机。
    现在的竞速机架有几个特点：
    1.布置中心板的区域减小，是为了减小迎风面积，降低风阻。
    2.机臂很细，也可以减小迎风面积，并且机臂很细，遮挡螺旋桨下洗气流的面积减小，螺旋桨可以产生更大的拉力。
    常见机架的厂商有：创世泰克，格普等。

飞控：


    飞控是飞行控制器的简称，相当于穿越机的大脑。飞控板上一般会有加速度计和陀螺仪，也可以外接GPS等传感器。飞控会根据遥控器的指令，结合各传感器的数据进行处理，通过给电调发送指令从而控制各个轴的电机转速，来控制飞机的姿态。飞控板上一般会有遥控器接收机的接口，通过连接PC来进行调参的USB接口，以及连接电调和其他外部设备的接口，不同的飞控板上这些接口的布局布置都不同，使用时参考说明书。
    穿越机的飞控一路发展过来从CC3D，NAZE32到现在的F4、F7。简单来讲飞控的芯片不断升级，处理速度越来越快，功能接口越来越丰富，各项功能越来越集成化。
常见飞控：APM；PIXHAWK；CC3D；Naze32；F3/F4；KISS/LUX
常用的调参软件：Cleanflight、Betaflight

动力系统：
电调：




    电调全称电子调速器，作用是接收飞控的控制信号并根据控制信号来驱动电机。常见的产品形态有分体式电调和4合1电调。需要注意的一点就是，分体式电调如果有炸鸡的话，可以单独更换掉坏了的那个一个，但是4合1电调则需要更换整个电调，相对而言维护成本会增加，但是换取到的理线简单整洁，重量减轻也是需要玩家自己去平衡的。
     电调主要的参数：
    1.支持输入的电压范围，一般是通过锂电池的串数给出，比如3s~6s。
    2.最大持续电流。
    3.峰值电流。
    4.支持的控制信号的类型，比如DShot1200，Multishot，PWM等。
    5.电调的软件功能，目前大部分厂家的电调都是用的BLHeli32的固件。
    常见电调的厂商有：好盈，大力DALRC，Tmotor，飞盈佳乐等。

电机：


    一般都是三相无传感器永磁同步电机，也叫无刷直流电机，属于交流电机，锂电池输出的是直流电，所以需要电调将直流电转换成三相交流电来控制无刷直流电机的运行。电机简单的可以分为两部分，转子和定子，磁铁是贴在转子上，漆包线绕在定子上，穿越机用的电机一般都是外转子电机。
     电机的主要参数：
    1.电机尺寸，一般用一串数字来表示，比如常见的2205。前两位22代表的是电机中的定子外径为22mm，后两位05代表的是定子高度为5mm。
    2.KV值，是指电机在空载下，每增加1V的电压所增加的转速。一般4S的电池会搭配2400KV左右的电机，6S的电池会搭配1600KV左右的电机。
常见电机的厂商有：Tmotor，银燕，致盈，dys等。

桨叶：


    螺旋桨通过旋转产生升力，螺旋桨的直观参数主要是叶片的数量以及螺旋桨的型号，螺旋桨的型号一般由一串数字来表示，比如5040，前两位数字表示叶片的直径，单位为英寸，50表示5.0英寸，后两位数字表示螺距，单位为英寸。
    主流的穿越机螺旋桨形式是5寸3叶桨，在拉力和效率上比较均衡。
    螺旋桨不能简单通过表征型号的4位数字来表征它的性能，因为桨型设计复杂，静态工况，动态直线，动态转弯的工况都不一样，相同的4位数字，不同桨型的设计的表现不一样。
    一般来说，螺距越大，拉力越大，功耗越大，拉力与功耗的比值约小。所以螺距小的桨叶，油门增量对应的拉力增量越小，控制越精准，手感越细腻，效率越高。
    现在桨叶的材料主流是PC，兼具耐炸和坚韧的特点。
常见桨叶的厂商有：Tmotor，乾丰，DALPROP等。
动力搭配：
    根据机架的大小你就可以确定你能使用的最大尺寸的桨叶了，室内机一般是2-3寸的桨叶，三叶或者4叶的都有。竞赛机主要是4-5寸的桨叶，最好能上5寸的，动力效果会更好些。再就是普通穿越机，支持从4-6寸的桨。
    在选定了用途之后，就可以开始挑选电机了，一般专业的品牌都会给你提供测试报告，有在不同桨叶下，不同油门量的拉力、电压、电流、转速还有力效。
    这里需要提到一个非常重要的参数，推重比，也就是电机推力和重量比，这里我们参考最大油门推重比。
    以Tmotor的F40pro3 KV2400电机为例，在使用GF5149的桨叶，4s电池供电下最大推力是1630g，四个电机的推力为6520g，估算一下我们的穿越机为600g左右，所以推重比为10.8。并且根据电机和桨叶的测试报告，可以得到达到满油门，电机的电流大小，所选择电调最大持续输出电流要比最大的电机电流大，并且留点余量。新手将动力推重比控制在4-6，用于竞速或freestyle可以更高些，推重比在8以上，甚至更高。



电池：


    锂电池有两种，一种是锂聚合物电池Li-Po，一种是锂离子电池Li-Ion。穿越机上用的是Li-Po锂聚合物电池。
1.Li-Po锂聚合物电池有几个电池电压节点：

• 2.75V是放电截止电压，是厂家在计算容量时电压的最低点。
  
• 3.6V，放电时最好不要低于这个值，以免寿命受到大的影响。
  
• 3.7V是标称电压值。
  
• 3.8V~3.9V是电池存储电压。
  
• 4.2V是锂聚合物电池单芯充满电的电压。
  
• 4.35V是高压版锂聚合物电池单芯充满电的电压。
  

2.锂电池容量
比如电池上会标注1300mAH，是指如果以1300mA的电流进行放电可以持续1小时。如果是放电电流是2600没A，则放电时间为0.5小时。
3.充放电倍率，C数
    假如还是容量为1300mAH的电池，1C表示1*1300mA，如果电池上标注放电最大50C，则这个电池最大的放电电流是50*1.3A=65A，充电倍率是2C,则表示最大充电电流是2*1.3A=2.6A，充电时最好小于最大充电电流，否则会影响电池的寿命和容量。
4.锂电池的组合
    并联P，串联S。并联会提高电池的容量，电压不变。串联会提高整个电池的电压，但是容量不变。4S2P就是两组4个串联的电池组进行并联。一般穿越机的电池都是串联。
电池使用注意事项：
1、电池不能短路，线破了一定要包好
2、组装飞机电池线一定要扎好，防止被桨叶打坏。
3、电池不能过放，一般使用单节电池不要低于3.6V(设置报警蜂鸣器或把握飞行时间)
4、电池使用完，一段时间不用可以将电充到单节3.8V进行保存。
几个问题：
1.Q：1300mAH的电池是否比2600mAH的电池飞的时间短？
A：不一定，从重量来讲，因为容量越大的电池越重，重量越重耗电越多。
从放电能力上讲，一个1300mAH 80C的电池大概率比2600mAH 20C的电池飞的久，因为放电能力不够，暴力飞行，电池因为放电能力不足，会导致压降大，会导致单芯电池的电压过快达到3.6V，虽然飞机降落后电池的电压又会回升。
2.Q：目前电池的放电倍率虚标严重。
A：不同厂家的测试标准不同，测试环境不同都会导致测出来的放电倍率不同。还有种情况，想买一个1300mAH 70C的电池，结果厂家给了一个1500mAH 60C的电池，它们的最大电流差不多1.3A*70 = 91A，1.5A*60 = 90A。高C数带来的成本的增加比容量的增加更高。
   常见电池的厂商有：格式，花牌等。

DJI FPV数字图传系统：
    DJI FPV数字图传系统整套产品包括 FPV 飞行眼镜、图传模块、相机和遥控器四个主要部件，这一全新的图传系统是 DJI 大疆创新专为穿越飞行打造的高清晰度、超低延时图传解决方案。采用了720p/120fps 高清晰度高帧率图传，端到端图传延时低至 28ms，同时还可遥控调节相机、眼镜以及图传的各项参数。天空端最高支持 8 个独立通讯频段，拥有图传录像、遥控接收、多天线收发等功能。最高支持 8 个 5.8GHz 通讯频段，实现 8 机同飞行。传统的穿越机一直使用的是模拟信号进行图像传输，传输质量较差。
    数字图传和模拟图传的画质对比：


https://www.zhihu.com/video/1173401532363407360

    有了机架，飞控和动力系统（桨，电机，电调，电池），再配上一套DJI FPV数字图传系统，就可以组成一套爽飞的穿越机了。
    附上我的第一个花飞动作，筋斗：


https://www.zhihu.com/video/1173401937373822976
3寸机杂谈：



    轴距比5寸机几乎小一半，适合空间受到限制的地方飞行，比如室内，树丛等，主要是城市场景。
    3寸机相对于5寸机的载重能力不行，所以目前3寸机挂的gopro很多都是拆壳的。
    因为3寸机的飞行场景包括室内，所以往往会带桨叶保护罩。
    3寸机整机带电池的重量一般在300g左右，5寸机整机带电池的重量一般在600g左右。3寸机因为重量轻，飞起来感觉没有5寸机稳。
    3寸穿越机一般比5寸机，飞行时的噪音小，给人的主观感受不是那么有危险性。
    3寸穿越机用的电机定子直径在11~15mm，电机轴比5寸穿越机用的电机轴细很多，桨叶的安装方式也从螺母变为螺钉，为了减重，一般单电机重量在10g以内。

市面上3寸穿越机统计（关注整机带电池重量在300g以内的穿越机，目前市面上涵道穿越机普遍重，而且是假涵道，内壁和桨尖间隙太大，只是充当了保护罩的功能，不能提升力效）：

参数	iFlight 翼飞 ProTek25	GEPRC/格普CineQueen	LDARC ET125
整机重量不带电池	194g	158g	117g
轴距	114mm	145mm	125mm
电池串数	4s	3s	4s
电机	Xing 1404 5500KV 6对极 9.3g	GR1206 4500KV 6对极 8.3g	XT1305 3600KV 6对极 9.4g
桨叶	Nazgui 2525 三叶桨 1.4g	Emax AVAN Mini 3024 三叶桨 1.25g	KINGKONG 2840 三叶桨 1.4g
推重比	5.7 (单轴最大拉力389g， 4s电池 750mAh，95c，80g)	5.1 (单轴最大拉力301g， 3s电池 850mAh，75c，80g)	6.3 (单轴最大拉力309g， 4s电池 750mAh，95c，80g)

参考网站：
（国外）

参考视频：
花飞打杆教学：

（持续更新。。。）
有任何穿越机相关的问题，可以私信问我，相互沟通，相互学习。
转载前请先联系本人。未经允许禁止转载。

15914078741

哇。这个太好了

天际线

第一次看到这么完备的穿越机入门介绍，博主一定是一个小白吧

xqylzx

暴露了，海大爷

frag86@126.com

感谢大佬，好全面的穿越机介绍，正好需要

xiaojunlfdz

数字图传清晰这么多啊，除了大疆，有啥其它好的数字图传推荐吗？谢谢

kevin1002

答主有交流群咩

荒野冷风

只用过大疆。。。

yiying

没有呀，穿越机我也只是算新手，飞的一般般。

ftdyz

谦虚了，，我是有些问题想请教您

frag86@126.com

既然图传可以单配，有没有可能用那种航模飞机加图传飞？

cccvip

可以呀

NEONNY

异步电机吧

15914078741

请教DJI FPV数字图传系统  是不是可以搭配其他的摄像头和手柄  主要考虑的是性价比  毕竟小白炸机难免  不想用那么贵的摄像头  caddx turbo eos2怎样  是否可以搭配起来  还有就是手柄  不知道是否有性价比更高的？新手 问题单纯 如有冒犯 请谅解

青岛大疆守强

caddx nebula的镜头是可以兼容的，但是价格并不便宜。我建议担心炸机损坏的话，镜头加一个镜头保护罩，这样耐炸性好很多。
遥控器的话，具我了解的，市面上没有能兼容的，我理解遥控器和数字图传之间有协议通信，这些协议是大疆自有的，并没有开放。

zhoulinchun01

我现在了解tbs的遥控可以搭配dji飞控使用，单纯觉得caddx的摄像头还是要比dji的摄像头相对便宜。

雪落黄河

你这边写的dji飞控是打错了吗？ dji在穿越机市场没有出过飞控。
caddx摄像头你可以在B站上搜一下评测视频，跟dji原厂的摄像头画质方面还是有些区别。

baichuanlv

啊哈，没想到是校友