多旋翼无人机飞行原理及硬件配置

aywzj

在无人机起飞前先了解无人机的飞行运动方向、基本控制思路和认识多旋翼无人机各零部件及配置功能，这样才能更好的控制无人机飞行。

知识储备
（一）四旋翼无人机飞行控制原理
①伯努利原理：


伯努利效应：两纸张中间纸气流大，压强小，两纸张相互靠近
伯努利原理”是瑞士丹尼尔·伯努利在1726年提出，是理想流体定常流动的动力学方程，解释为不可被压缩的流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与位置势能之和保持不变。
其实质是流体的机械能守恒，即：动能+压力势能+位置势能=常数。流体等高度流动时，流速大，压力就小，流速小，则压力大。
②升力的产生：




机翼受到向上的升力。
从机翼横截面的形状可见，顶部凸起，底部较平,使得飞机前行时机翼上方的气流流线密,流速大,下方的流线疏,流速小。由伯努利原理可知,机翼上方的压强小,下方的压强大。飞机就这样靠空气对飞机向上和向下的压力差升空。
但是，飞机翼型的向上的弧度仅在一定的范围内，弧度越大，升阻比越大。一旦超过了这个范围，阻力就增大的很快，升阻比反而下降。
（1）四轴飞行器的控制原理就是，当没有外力并且重量分布平均时，四个螺旋桨以一样的转速转动，在螺旋桨向上的拉力大于整机的重量时，四轴就会向上升，在拉力与重量相等时，四轴就可以在空中悬停。在四轴的前方受到向下的外力时，前方马达加快转速，以抵消外力的影响从而保持水平，同样其它几个方向受到外力时四轴也是可以通过这种动作保持水平的，当需要控制四轴向前飞时，前方的马达减速，而后方的马达加速，这样，四轴就会向前倾斜，也相应的向前飞行，同样，需要向后、向左、向右飞行也是通过这样的控制就可以使四轴往我们想要控制的方向飞行了，当我们要控制四轴的机头方向向顺时针转动时，四轴同时加快左右马达的转速，并同时降低前后马达的转速，因为左右马达是逆时针转动的，而左右马达的转速是一样，所以左右是保持平衡的，而前后马达是顺时针转动的，但前后马达的转速也是一样的，所以前后左右都是可以保持平衡，飞行高度也是可以保持的，但是逆时针转动的力比顺时针就大，所以机身会向反方向转动，从而达到控制机头的方向。这也是为什么要使用两个反桨，两个正桨的原因。
（2）多旋翼飞行器是通过调节多个电机转速来改变螺旋桨转速，实现升力的变化，进而达到飞行姿态控制的目的。
（3）以四旋翼飞行器为例，飞行原理如下图所示，电机1和电机2逆时针旋转的同时，电机3和电机4顺时针旋转，因此飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应全被抵消。与传统的直升机相比，四旋翼飞行器的优势：各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机2逆时针旋转时，电机3和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。如下图：


（二）无人机硬件介绍


（1）飞行控制系统
飞行控制系统集成了高精度的感应器元件，主要由三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器，气压计和GPS模块以及控制电路等部件组成。有些飞控还有超声波传感器（低空高度精确控制或避障），光流传感器（悬停水平位置精确确定）等模块。常见飞控有HAZA哪吒飞控、权盛Pixhawk、雷迅、APM、乐迪等


                                                         HAZA哪吒飞控   


                                                          Pixhawk2.4.8


                                                                      雷迅V5  


                                                         APM2.8


乐迪mini飞控
通过高效的控制算法内核（微型计算机），能够精准地感应并计算出飞行器的飞行姿态等数据，再通过主控制单元实现精准定位悬停和自主平稳飞行等飞行模式。根据机型的不一样，可以有不同类型的飞行辅助控制系统，有支持固定翼、多旋翼及直升机的飞行控制系统。三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器和气压计组成的一个IMU，也称惯性测量单元
后续会详细学习。
（2）GPS定位器


测量多旋翼无人机当前的经纬度、高度、航迹方向、地速等信息。一般在GPS模块中还会包含地磁罗盘（三轴磁力计）：测量飞机当前的航向。
GPS模块在无人机上是起定位作用的。配备了GPS的无人机就
好比自己带了一张地图，可以准确地知道自己当前的位置。GPS通过
连接飞控板将获取的经纬度信息传输给飞控板，进行数据处理后配合
其他传感器数据通过调节各电机的转速以确保无人机可以精确地悬停在指定位置。当GPS模块接收到的卫星数目越多时无人机的定位精
度越高，这就是玩家常形容的“定钉子”
市面上的GPS模块种类有多种，大部分成品的GPS模块都自带
外置陀螺仪，用户可以根据飞控板的实际情况选择板载陀螺仪或者外
置陀螺仪。GPS模块所用芯片的好坏决定了GPS的定位精度和搜星速
度。常见的GPS模块型号有6MGPS、7MGPS、M8NGPS。


其中M8NGPS采用NEO-M8N芯片，能够同时获取和跟踪不同的全球导航卫星系统：GPS、 GLONASS或 BEIDOU。和单一模式的6M或 7M GPS相比具有更快的搜星速度、更多的搜星数量和更高的定位精度。搜星数量可以达到20颗，hdop(GPS定位精度因子，越小代表定位精度越高)可以达到0.5以下。
（3）数据链路
数据链路包括数传和图传。数传就是数字传输，数传终端和地面控制站（笔记本或手机等数据终端），接受来自飞控系统的数据信息。图传就是图像传输，接受机载相机或摄像机拍摄的图像，一般延迟在几十毫秒，目前也有高清数字图传，传输速率和清晰度都有很大提高
（4）机架
1、概述：机架是指多旋翼无人机的机身架，是整个飞行系统的飞行载体。一般使用高强度重量轻的材料，例如碳纤维复合材料、PA66+30GF等材料。碳纤维复合材料是目前民用多旋翼无人机应用最广泛的材料，其具有高比强度、设计性好、结构尺寸稳定性好、抗疲劳断裂性好和可大面积整体成型，以及特殊的电磁性能和吸波隐身的特点。
2、机架轴距：无人机轴距是指两个处于正对角位置的电机中心轴之间的距离，通常都是按照毫米计算，轴距越大代表无人机整体尺寸越大，能用的桨的尺寸也越大，对于新入门的玩家来说选择小于等于450毫米轴距的机架为宜，不宜选用轴距太大的机架。
3、机架分类：
按照材质常分为尼龙塑胶机架、玻纤机架和碳纤维机架。
①尼龙塑料机架。顾名思义，它的材质是塑料。主要特点是具有一定的强度和韧性且价格便宜，禁得住磕碰摔打，很适合刚入门的玩家。如图


②玻纤机架。这种机架主要是由玻璃纤维制作而成,和塑胶机架相比具有更高的强度,价格相比碳纤维材料便宜很多,很适合对机架有更高要求的入门级玩家。如果想自己DIY一款无人机机架,玻纤材料当是不二之选。如图


③碳纤维机架。碳纤维相比其他两种机架具有更高的强度和刚度,而且重量更轻,因此碳纤维机架深受无人机厂商和玩家的喜爱,当前制作无人机机架首选的材料。缺点就是价格偏高,不适合刚刚入门的玩家选择,以免“炸机”后造成较大的损失。如图的一种碳纤维机架


按照安装的电机数量分类有：两轴、三轴、四轴、六轴和八轴机架。其中最常见的机架类型是四轴、六轴机架。
（2）有刷电机与无刷电机
早期的电机，是将磁铁固定在电机外壳或者底座，成为定子。然后将线圈绕组，成为转子，最基本的组成部分除了定子，转子，还有碳刷，有刷电机因此也叫碳刷电机，或者有碳刷电机。碳刷通过与绕组上的铜头接触，让电机得以转动。但是由于由于高速转动时，会带来碳刷的磨损，因此有刷电机需要在碳刷用完之后，更换碳刷。而铜头也会磨损，因此除了更换碳刷，还需要打磨铜头，让铜头保持光滑。更换碳刷后还需要磨合，让碳刷与铜头的接触面积最大化，以实现最大电流来提高电机的转速/扭矩。
无刷电机：是把线圈绕在定子上，然后把磁铁做成转子，转动的是磁铁，而不是线圈，因此就没有了碳刷消耗。既然线圈固定了，那么如何让线圈产生变化的磁场呢?这就是为什么无刷需要3根线的原因了。利用无刷电调，给线圈组对应地供电以产生相应的磁场，就可以实现不停地驱动磁铁转子保持转动。
无人机用的电机主要有两种，一种是空心杯有刷直流电机,大多杯用在玩具小飞机上；另一种是无刷交流电机，大多采用外转子设计，以其高效率、低能耗、低噪音、超长寿命、高可靠性被广泛应用于无人机行业。


有刷直流电机
无刷无人机电机分为两种：一种是内转子无刷电机，另一种是外转子无刷电机。
内转子无刷电机与外转子无刷电机的定义： ①内转子无刷电机：指马达轴心会转，线圈在电机壳，磁铁在轴心。 ②外转子无刷马达；指电机外壳会转，线圈在轴心，磁铁在外壳上。
内转子无刷电机和外转子无刷电机的优点： ①内转子无刷电机的优点：一般来说，因为它的直径较小，较利于高转速扭力的发挥。 ②外转子无刷电机的优点：它的散热较好，直径较大，较利于低转速扭力的发挥。 无刷电机一般采用直径和长度同时标称。
无论是有刷电机还是无刷电机，基本原理都是通过线圈产生磁场，然后搭配永磁铁来驱动转子转动。有刷是把永磁铁做成定子，线圈做成转子。而无刷则是把线圈做成定子，永磁铁做成圆形的转子。
电机四个数字的含义： 2216电机、4114电机等等，这表示电机的尺寸。不管什么牌子的电机，具体都要对应4位这类数字，其中前面2位是电机转子的直径，后面2位是电机转子的高度。注意，不是外壳。简单来说，前面2位越大，电机越肥，后面2位越大，电机越高。又高又大的电机，功率就更大，适合做大四轴。


                                                          2216/860KV电机
转速/KV值：有刷电机有些会标出转速，例如30000rpm @ 7.2V，意思则是7.2V时电机可以实现三万转每分钟的空载转速。无刷电机则常见是标KV值，无刷的KV值是无刷特有，是指电压每增加1V，电机的转速增加多少RPM。
（6）桨叶
桨叶是通过自身旋转，将电机转动功率转化为动力的装置。在整个飞行系统中，桨叶主要起到提供飞行所需的动能。按材质一般可分为尼龙桨，碳纤维桨和木桨等。

材质属性	价格	效率	寿命
尼龙塑料桨	低	低	中
木桨	中	高	短
碳纤维桨	高	中	长

                                                                     尼龙桨


                                                               碳纤维桨



                                                       木桨
（7）电调
全称电子调速器，英文electronic speed controller,简称ESC。电调作用是接收启动、停止、制动信号，以控制电机的启动、停止和制动；接收正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，使电机产生连续转矩。接收速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整电机转速。简短的说，电调就是用来驱动电机的。
我们平时用的商品电调是通过接收机上的油门通道进行控制的，这个接收机出来的控制信号一般都是20mS 间隔的PPM脉宽控制信号，而四轴为了提高响应的速度，需要控制命令的间隔更短-比如说5mS，所以就需要特殊的电调而不能用普通的商品电调，但是为什么要使用I2C总线跟电调连接呢，这个跟电路设计以及软件编写等有关，I2C总线在硬件连接上可以多个设备直接并连在总线上，它有相应的传输机制保证主机与各个从机之前顺畅沟通，这样连接就比较的方便，所以四个电调的控制线是并接在一起连到主控板上就可以了，这个也跟我们选用的芯片相关，很多单片机都有集成I2C总线的，软件设计起来也得心应手。
电调分有刷电调和无刷电调。有刷电调就是用来控制有刷电机转速的设备了。有刷电调往往只有4根线，2根是输入电源端，接到正负极。另外2根则是控制电机转速的输出端，接到电机的2个电极上。通过改变电流/电压以及传导方向就可以实现对转速以及正反的控制。


                                                       有刷电调
无刷电调输入端一样是2根线，正负极电源。但是无刷输出则需要3根线。原理上面介绍无刷电机的时候说过了，就是靠3根线不停地改变磁场以驱动转子转动
无刷电调主要分两类，一类是自带BEC输出的，信号线的正负之间有5V输出，可以通过电调为飞控板、接收机供电；另一类是不带BEC输出的，需要用单独的5VBEC模块为飞控板和接收机供电。


                                                 不带BEC输出


                                                       自带BEC输出
（8）电池
电池是将化学能与电能相互转换的装置。在整个动力系统中，电池作为能源储备，为整个动力系统和其他电子设备提供电能来源。目前在多旋翼飞行器上，一般采用普通锂电池或者智能锂电池等。


                                                                   普通锂电池


                                                         智能锂电池
常用的是3S、4S、6S，1S，最小是1S电池，代表3.7V电压，充满电为4.2V，放电后的单片保护电压为3.6V;S数越大，电池的电压越大。3S就是三片电芯串联起来电压为11.1V，充满电为12.6V，通常我们看到的3S1P 11.1V就是三片电芯串联起来电压为11.1V，6S2P则表示将两个六片锂电池串联的结构在并联，总电压为22.2V，电流是单个结构的两倍。P数越大，电池的电流越大
容量：电池容量的单位是毫安时（mAh），即电池以某个电流可以持续放电一小时。


放电倍率：电池的放电能力用放电倍率（C）表示，即以电池的标示容量最大可以达到多少的放电电流。如图2200mAh电池45C放电倍率，即电池最大可以达到2.2A*45=99A的放电电流。
电池充电：航模锂电池充电必须用平衡充电器充电，非平衡充很容易导致电池过充。具体操作见厂商说明书
充电器的特性
电池充电器主要有以下特性：
1、平衡电压测量分辨率，可以充分保护电池。
2、节能环保的再生放电功能，当使用汽车电瓶供电时，放电电流可反向给汽车电瓶充电。
3、超快平衡能力，平衡电流高达1000mA。
4、提供智能电源管理系统，可设置放电电流、电压限制和放电量告警，避免过度放电。
5、支持并联充电，在并联充电板的支持下，可同时给多块电池充电。


                                                      B6平衡充电器



                                                      艾斯特智能平衡性
（9）遥控装置
一套遥控器包括两部分。发射机和接收机，遥控器也称发射机，接收机装在机上。


遥控装置
遥控器的作用是给无人机端的接收机发送指令并经由接收机把信号传送给飞控处理，当飞控接收到来自地面端的指令后就会执行相应的动作
一般按照通道数将遥控器分成四通道、六通道、七通道、八通道遥控器等,遥控器因为油门摇杆不同分为美国手和日本手，左手油门是美国手，右手油门是日本手。遥控器的无线电的常用频率是2.4GHz。遥控的距离跟天线和功率有关，与硬件及电路设计也有一定关系，有的控制距离小于500米、有的控制距离可以达到5公里甚至更远。常用遥控器品牌有富斯、华科尔、乐迪、天地飞、Futaba等
四、任务实施
（一）四旋翼的硬件配置
组装一架无人机的基本思路
确认用途——要负载的重量和整机重量——机架选择（根据用途和整机重量及桨叶尺寸）——由整机重量选择电机（电机出厂就有明了的参数，选择电机时一定仔细阅读参数和询问店家并说出自已的组机情况）——根据电机参数配置电调和桨叶——根据飞行器耗能选择电池（电池的节数是根据电机电调选择）——飞控的选择（根据用途和个人经济）



（1）GPS定位器的选择
GPS模块和飞控相比，GPS模块的选择就很简单了，像DJ这类的闭源飞控厂家都会配备和飞控配套的GPS模块，选购飞控时GPS模块会和飞控一起出售。
开源飞控可选购的GPS模块主要有三类，分别为6MGPS模块、 7M GPS模块、M8NGPS模块。它们的性能由髙到低顺序是M8N>7M>6M。
它们的区别主要在于搜星数和搜星速度。搜星数越多代表GPS模块的定位精度就越高，反映到无人机上就是飞机的定位飘移就越小。这种可以选购的GPS模块一般都会附带外置罗盘，可以在地面站中选择使用飞控板的板载罗盘或者外置罗盘。
（2）机架的选取标准
选取无人机机架主要关注以下几点：
1、确定无人机是几旋翼无人机
2、确定无人机机架的轴距
3、确定无人机机架的材质
镂空过多、中心板薄、电机臂碳管过小的机架会带来无法消除的震动，使航拍画面产生水波纹而无法忍受，且给飞控带来负作用较大的信号噪声，影响姿态数据采集和动力输出。如飞行器起飞重量大于4KG，建议电机臂碳管不小于16mm或以上，机架碳板厚度达到1.5mm或以上。
市面上不少碳纤机架边缘过于锋利，不加以处理，长时间与线材摩擦，会造成绝缘皮破损，甚至短路。动力线、信号线等需要穿越碳纤机架边缘、开槽、开孔处时，建议用胶布先覆盖线材需要穿越区域或套上蛇皮管一类，保护线材绝缘皮不会磨损。如有耐心，能再次打磨机架边缘并用502封边则更佳。
（3）无刷电机的主要参数及选择
无刷电机的主要参数及选择如下：
1、电机型号：如2212,3508,4010，这些数字分别表示电机定子的直径和高度，单位是毫米。前两位数字越大，表示电机直径大扭矩大；后两位数字越大，表示电机越高平衡越好。又胖又高的电机扭矩大、效率高、价格也偏贵。
2、电机KV值：KV值是指每增加1V电压，电机每分钟增加的空转转数。例如1000KV是指在1V的电压下空转转数是1000转每分钟，10V的电压就是10000KV转每分钟的空转转数。
那么是什么决定KV值的大小呢？这和电机的绕线匝数有关，绕线匝数多的电机KV值低、扭矩大，最高输出电流大。同等电压下，KV值越小转数越低，扭力越大可带更大的浆；KV值越大转速越高，扭力越小适配小浆。
相对来说KV值越小，效率就越高。比如航拍就要选用低KV值的电机并配上大浆。因为电机的转速越低、效率高，同时低转速电机的震动也小，这些因素都是对航拍来说这些都是极为有利的。
用于航模的无刷电机就主要分三大类：高KV（2000KV以上）、中KV（700KV~1500KV）、低KV（100KV~500KV）。固定翼和穿越机一般选用高KV电机；小轴距航拍机一般选用中KV或者低KV电机；自重大、负重大、负载大、轴距大的无人机一般选择低KV电机
3、电机效率：电机效率是指电机消耗的电能与转换成机械动能之比，无刷电机效率的标注方式是：gW(克/每瓦)
首先我们要知道电机的功率和拉力不是简单的倍数关系。例如：
电机工作在50W时产生450g拉力，而当电机工作在100W时就不是
900拉力了，可能只会达到700g拉力，实际拉力是多少要查电机配备的效率表。大多数电机工作在3A~8A的电流下效率是最高的。
以朗宇X3508S-700KV电机为例说明。配APC1147桨，4S电池,5A电流时，产生推力为600g，效率8.1gW；如果是4轴飞行器，就将单一电机推力乘以4，即共产生24kg的推力。
（4）电子调速器的选择
电调分为无刷电调和有刷电调，分别适用于无刷电机和有刷电
机。本节主要介绍无刷电调的选择。
无刷电调的输入与锂电池相连，是直流电；输出是三相交流，直
接与电机的三相输入端相连。电调输出端还有三根或两根信号线需要
和飞控板连接，用于控制电机的转速。
无刷电调的选择主要和电机功率有关，不同功率的电机对应不同安数的电调。选用的电调安数要比电机最大输出电流安数大，比如当
电压一定时电机输出的最大电流是25A，那么就要选用30A电调。否则会出现电机转速不足或者烧坏电调的情况。
（5）电池的选择
主要按照无人机机型进行选择。表给出了三种常见机型的锂电池选择参考方案

机型适配锂电池选取参考表
机型	锂电池
穿越机	3S~4S/1000mAh~2200Ah/25C以上
航拍机	3S~6S/4800mAh~12000Ah/15C~25C
载重机	6S~12S/12000mAh~22000Ah/15C~25C

注：我们知道无人机的续航与无人机自重和电池容量有关。无人
机自重越重续航时间越短，电池容量越小续航时间也越短。可是
当我们增大电池容量时无人机自重也会随之增加，这就形成了矛
盾。所以并不是选择的电池容量越大越好，电池的选取还要参考
无人机的自重。
（6）螺旋桨主要参数及选择
安装在电机上，多旋翼无人机安装的都是不可变总距的螺旋桨，主要指标有螺距和尺寸。
浆的指标是4位数字，前面2位代表桨的直径（单位：英寸，1英寸=254毫米）后面2位是桨的螺距。螺距表示的是螺旋桨旋转一圈所上升的距离。如9450桨：94代表桨叶直径9.4英寸，50代表桨叶螺距5英寸，1英寸=2.54CM


正反桨 ：四轴飞行为了抵消螺旋桨的自旋，相邻的桨旋转方向是不一样的，所以需要正反桨。正反桨的风都向下吹。适合顺时针旋转的叫正浆、适合逆时针旋转的是反浆。安装的时候，一定记得无论正反桨，有字的一面是向上的（桨叶圆润的一面要和电机旋转方向一致）。
正桨 CCW逆时针旋转（L）；反桨 CW 顺时针旋转（R）


电机与螺旋桨的搭配：
电机的螺纹有纹向之分，桨叶也有正反之分，桨叶横着放，有字一面朝上，右边迎风面所对的方向逆时针的是正桨，正桨对的电机是要顺时针扭紧的，因为它们在工作时电机是逆时针转动的，桨叶产生向上的力同时也产生反扭力，因此桨就会越来越紧。
无刷电机作为无人机的动力输出是非常重要的部件。我们先了解如何选择适合自己无人机的无刷电机。无刷电机的选择主要和无人机自重有关,需要参照各厂商的无刷电机力效表,挑选适合自己无人机的无刷电机。所选电机的最大动力输出之和要大于无人机自重,否则会造成无人机没有充足的动力冗余,会让无人机的负载能力、抗风性、稳定都大大下降。一般来说,当无人机的自重是无人机全部电机输出的动力之和的一半时,无人机才会具有充足的动力冗余用于负载、抗风、稳定飞行等。所谓无刷电机和螺旋桨的搭配,是指我们将根据选用的无刷电机的参数来选择与电机相匹配的螺旋桨,螺旋桨越大，升力就越大，但对应需要更大的力量来驱动；螺旋桨转速越高，升力越大；电机的kv越小，转动力量就越大；综上所述，大螺旋桨就需要用低kv电机，小螺旋桨就需要高kv电机（因为需要用转速来弥补升力不足）。如果高kv带大桨，力量不够，那么就很困难，实际还是低速运转，电机和电调很容易烧掉。如果低kv带小桨，完全没有问题，但升力不够，可能造成无法起飞。例如：常用1000kv电机，配10寸左右的桨
归结：
大直径小螺距需要转速低扭力大的电机；
小直径大螺距需要转速高扭力小的电机；

11.1V/3S锂电池条件下无刷电机和螺旋桨的搭配
电机KV值	桨尺寸/in
300	15~17
400	13~14
600	11~12
800~1000	10~11
1000~1200	9~10
1200~1800	8~9
1800~2200	7~8
2200~2600	7以下

所示，给出了一些常用的电机型号和螺旋桨的搭配。
（7）遥控器的选择：
遥控器是连接人与无人机的设备，遥控器的操控性能很大程度上
决定无人机的飞行性能。同时，操控者的操控水平也直接影响无人机
的飞行状态。所以想要飞好无人机还要苦练基本功(有一台飞行模拟
器也是个不错的选择)。
选择适合的遥控器可以从经济条件和功能需求及方面考虑。在购买时同时需考虑用手习惯，选择日本手（右手油门）或美国手（左手油门）。通常越贵的遥控器的功能越丰富，操控性越优秀，失控距离越远，比如Futaba遥控器，JR遥控器。如果没有足够的预算购买昂贵的遥控器，就可以选择诸如华科尔、富斯遥控器、天地飞遥控器、乐迪遥控器等。
功能方面主要考虑遥控的有效控制距离和通道数量。比如一台最简单的四旋翼无人机只需要控制升降舵、俯仰舵、偏航和旋转，也就是说需要四个通道，所以应该选择最少的四通道遥控器；如果还想控制无人机的飞行模式、添加电动起落架、控制相机拍照、控制云台等，就需要更多的六通道、八通道或者十通道遥控。每款遥控器都有失控距离说明，学生可以根据需求进行选择。
一些遥控器还集成了数传或图传的接收端，有的还三合一体。因为在价格上也比较高，一般是成熟的飞手或fpv（第一视觉）爱好者才购买这种遥控器。
（8）选择接收机
至少为多轴飞行器准备PCM或2.4G接收机，PPM接收机用于多轴将是一场噩梦，不管你调整如何精细，PPM不抗干扰抖舵特性会让所有努力付之一炬。没有失控保护或没有稳定失控保护触发(部分二次变频PPM接收机支持失控保护，但触发不稳定)，都会导致丢机和摔机。飞行前务必在未安装螺旋桨时，测试关控后飞控是否进入正确状态，接收机失控保护是否正确运转。
商用数传电台抗干扰、支持跳频、带数据效验和冗余，在数据回传、失控保护方面也非常稳定，配合飞控支持的地面站能定航点定航路完成预定任务，同样是好选择。但APC250之类稳定性欠佳的低端定频数传则不建议采用。
市面上流行的飞控如NAZA、Wookong-M、SuperX、X4、X6在遥控器校准界面皆可观察接收机的舵量输出，如未打舵情况下任何通道跳动，很不幸你的接收机质量欠佳或控的电位器已经磨损，导致了抖舵，未排除故障前，不建议做任何校准和飞行。
接收机天线摆放
多轴飞行器上天线摆放的重要性，仅次于选择质量优良的接收机。就市面流行的接收机而言，存在FM、2.4G、433M、900M几种，统一遵循的原则是，尽可能远离信号发射和接收装置，尤其是远离图传、碳纤材料、和金属，使用泡沫材料把天线与碳纤材料隔开3~5厘米。FM天线摆放需不缠绕，不重叠，尽可能舒展天线长度。能在确保不会缠绕到螺旋桨的情况下，耷拉在机体下方一段长度最好。433M、900M接收天线须垂直于地面，2.4G接收两根天线互为90度摆放即可。
FUTABA的接收机说明书中，有明确写到接收机应远离碳纤、导体，可能的话将接收机与碳纤材料隔开15厘米以上距离。当然这在多轴上是很难做到的，但 尽你所能，为接收机创造良好的收讯条件。

（9）四轴无人机桨和轴距搭配
机架轴距 = （桨的英寸*25.4/0.8/根号2）*2。
桨的尺寸（英寸） = （机架轴距/2）*根号2*0.8/25.4。
下面是一些桨和轴距的搭配建议：
10寸桨搭配轴距450MM机架
11寸桨搭配轴距500MM机架
12寸桨搭配轴距550MM机架
13寸桨搭配轴距600MM机架
14寸桨搭配轴距650MM机架
15寸桨搭配轴距680MM机架
16寸桨搭配轴距720MM机架
17寸桨搭配轴距780MM机架
18寸桨搭配轴距820MM机架
19寸桨搭配轴距860MM机架
20寸桨搭配轴距900MM机架
螺旋桨和轴距匹配：
四轴：计算结果如下
(1)螺旋桨长度为:228.60mm (9 inch)
占用长度为:242.60mm           
机架最小轴距为:343mm
建议中心板直径100 mm
(2)螺旋桨长度为:254.00mm (10 inch)
占用长度为:268.00mm
机架最小轴距为:379mm
建议中心板直径111 mm
(3)螺旋桨长度为:304.80mm (12 inch)
占用长度为:318.80mm
机架最小轴距为:450mm
建议中心板直径132 mm
(4)螺旋桨长度为:381.00mm (15 inch)（航拍佳选）
占用长度为:395.00mm
机架最小轴距为:558mm
建议中心板直径163mm
(5)螺旋桨长度为:445.62mm (17 inch)（航拍佳选）
占用长度为:459.62mm
机架最小轴距为:650mm
建议中心板直径190 mm
(6)螺旋桨长度为:480.97mm (18 inch)
占用长度为:494.97mm
机架最小轴距为:700mm
建议中心板直径205 mm
(7)螺旋桨长度为:551.69mm (21 inch)
占用长度为:565.69mm
机架最小轴距为:800mm
建议中心板直径234 mm
（二）飞行原理
（1）垂直运动
即升降控制，在图中，两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当增加油门时，四个电机的输出功率增大，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力大于整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；无人机在空中飞行时，当减小油门时，四个电机的输出功率减小，当总拉力大于无人机重力时，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。


（2）俯仰运动
即前后控制，在图（b）中，电机2和电机4的转速上升，电机1和电机3在的转速下降。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速改变量的大小应相等。旋翼2与旋翼4转速改变量的大小应相等。由于旋翼2和旋翼4的升力上升，旋翼1和旋翼3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转（方向如图所示），即飞行器向前飞行；同理，旋翼1和旋翼3的升力上升，旋翼2和旋翼4的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴向另一个方向旋转，即飞行器向后飞行。这便是飞行器的俯仰运动。


（3）横滚运动
即左右控制，与图（b）的原理相同，在图（c）中，旋翼1和旋翼4的升力上升，旋翼2和旋翼3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕x轴旋转，即飞行器向左飞行；同理，旋翼2和旋翼3的升力上升，旋翼1和旋翼4的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕x轴向另一个方向旋转，即飞行器向右飞行。这就是飞行器横滚运动。


图3-4
（4）偏航运动
偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力左右会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正传，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图（d）中，当电机1和电机2的转速上升，电机3和电机4的转速下降时，旋翼1和旋翼2对机身的反扭矩大于旋翼3和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在多余反扭矩的作用下绕z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与电机1、电机2的转向相反。因为电机的总升力不变，飞机不会发会垂直运动；同理，当电机3和电机4的转速上升，电机1和电机2的转速下降时，飞行器转向与电机3、电机4的转向相反。



（二）飞行时间
（1）飞行时间 = 60 /（飞行重量 /（电池实际容量 * 电池电压 * 效率））。电池容量以AH计算，重量以克单位计算。
（2）例如：一架无人机参数是这样：4S5000MAH的电池（重500克）、六轴机架（重400克）、电调（6*20克）、飞控图传（200克）、云台和相机（200克）、电机和桨（6*100克），飞行器的飞行重量在2000克左右。假设根据厂家给出的数据，电机在和某桨搭配时，在30%的输出功率时拉力是300克效率是13克瓦，在50%的输出功率时拉力是500克效率是10克瓦，在80%的输出功率时拉力是800克效率是7克瓦，根据多轴的2000克飞行重量得知每个电机的输出拉力应在333克以上才能实现悬停，那么我们可以根据厂家给出的参数保守的推算一下，在输出333克的拉力时效率应该还会有12克瓦左右。所有参数都知道了，我们就可以推算出自己的配置大概能飞几分钟了。
飞行时间=60 /（2000 /（ 5 * 14.8* 12））=24分钟
所以理论上这套配置配出的多轴可以飞行24分钟，但最后剔除一些电池放电是否能达到标称值、电机参数是否存在虚标、桨的标准程度等因素，保守估计应该会有20分钟左右的悬停时间。
五、小结
本章节首先把无人机的结构组成基本的了解了一遍，并了解了各部件的基本参数识别，学会怎样更好的配置硬件，也讲解了飞行控制原理，逐个分析了无人机在飞行时各电机的转速变化，从而控制改变飞行运动，通过这一章的学习已对多旋翼无人机整体更全面的了解了一遍。