「新手必看教你从零开始制作四轴飞行器（基础篇）」百家号

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理论基础首先，你得明白你要做的东西——四轴飞行器的工作原理。四轴飞行器大致由以下几个部分构成（推荐大家到百度百科搜一下更详细的解释）
①机架：飞机的骨架，载有各种设备；
②飞控：飞机的大脑，载有加速度计、陀螺仪、气压计、罗盘等传感器。由它来控制四个电机的转速进而控制飞机的姿态。或是加上GPS完成定高定点返航等功能。其本质是单片机。常见的飞控有xaircraft的superX、DJI的NAZAWKMA2、零度的X4双子星、APM、MWC、QQ飞控、CC3D等；
③电调：全称为电子调速器,它的输入是直流，通常由2-6节锂电池来供电。输出是三相交流，可以直接驱动电机。另外航模无刷电子调速器还有三根信号输出线，用于接接收机。信号线可以引出稳定的5V电压，一般可以带2-4个舵机供电。航空模型就是通过遥控对航模无刷电子调速器的控制以达到调整飞机的各种飞行姿势和动作；
④无刷电机：通过三相交流电产生一个旋转磁场驱动转子转动。有宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点。无刷电机KV值定义为转速/V，意思为输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。但对于无刷电机来说不只是说明电机转速与电压成严格的线性比例关系，详见百度百科；
⑤遥控、接收：顾名思义；
Q：什么是美国手、日本手？A：遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手。个人推荐美国手，左手控制油门和转向，右手控制副翼和俯仰，比较符合认知规律。
Q：几通道是什么？A：通道就是可以遥控器控制的动作路数，比如四轴需要控制油门、转向、俯仰、横滚四个动作，那么你最少需要一个四通道的遥控器。
⑥电池：锂电，不同于常见的锂电池，最大的特点是放电倍率大。
Q：电池上的几S是什么意思？A：几S即为几片串联，比如3S2200mAh就是3片2200mAh的电池串联，额定电压11.1V，因为飞行器的功率大，所以我们要提高电压来减小电流的热损耗（Q=I2Rt）。又因为我们把锂电池串联使用，所以我们需要平衡充电器，简称平衡充。就是为了将每一片电池的电压充到一个水平以防过充过放，锂电池是很娇气的，所以我们平常用的电池都有保护板来防止过充过放，但是一般的保护板承受不了这么大的电流，所以在日常使用中必须用平衡充。
Q：电池上的几C是什么意思？A：放电倍率。是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。比如3S2200mAh20C，那么它的最大放电电流就是2.2*20=44A。
⑦充电器：即为平衡充。可以将每一片锂电池充到相同的电压。有些还有放电、测内阻、绘制放电曲线等功能。
那么，四轴飞行器又是怎么运动的呢？（配图以“十”模式为例，转自百度百科）
图（a）中，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，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。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。
图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。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。由于旋翼1的升力上升，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），同理，当电机1的转速下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。横滚同理。
四旋翼飞行器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作用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转，两个反转，且对角线上的来年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3的转速上升，电机2和电机4的转速下降时，旋翼1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富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3的转向相反。
要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力。在图（e）中，增加电机3转速，使拉力增大，相应减小电机1转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图（b）的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。当然在图（b）图（c）中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿x、y轴的水平运动。
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该话题由百家号作者珠峰通航「简介:无人机教育、培训、考证，社会化服务等。」整理发布
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