学有所用 大学生自己设计自己制作飞机

　　本人是航模菜鸟，大概是两个月前，我开始迷上了四轴飞行器。当时同宿舍一哥们买了一款四旋翼，四轴飞行起来稳定性特别好，简直是酷毙了。最终我没能抵制住诱惑，冲动之下决定自已也做个来玩玩。

　　很巧的是，我们学校与探索者之间有一个合作关系，所以我就搭上了顺风车。经过招兵买马后，我们就组建了自己的小分队BIPT梦之队。

　　从那时起我们就开始了四旋翼的白日梦，经过讨论，我们希望可以做一个有如下功能的四旋翼：

　　成立飞机小队

　　（1）时尚精美，可娱乐大众

　　（2）易制作、易维护、成本低

　　（3）可自由切换多种飞行模式

　　（4）可实现程序和遥控双重控制

　　（5）可自动避障（使用近红外传感器）

　　（6）醒目LED指示灯

　　（7）悬挂微型相机，可拍摄风景（可通过wifi传输相片至电脑中）

　　之后我们就开始从网上收集资料，一切从零起步。仔细研究四旋翼的飞行原理，经历了两个月的走走停停，现在已陆续完成了四轴机架、螺旋桨的制作，遥控器多通道改造、主控板模块程序编写，电机调试，三维软件UG模型的制造以及动画仿真过程。现小有成果，公布出来和大家交流交流，以资进步。

　　首先我们使用三维软件UG以及工程分析软件ADAMS对我们的概念四旋翼进行了前期试验。以下是我们制作的一些三维模型：

　　至此我们需要的零部件基本就制作完成了，接下来就是我们的装配图：

　　设计主控板

　　各个主要零部件和装配模型至此已经构建完成，接下来是对整个模型的动力学以及运动学计算和仿真过程。

　　整个模型重量大致为300g，

　　（1）理论方面，我们可依据旋翼机体所受外力和力矩计算出电机至少需要的转速：

　　机体受到重力mg；

　　四个旋翼旋转所产生的升力(i=1,2,3,4)；

　　旋翼旋转会产生扭转力矩(i=1,2,3,4)；逆时针平衡旋翼旋转所产生的反扭力矩。

　　（2）软件方面，我们可使用UG和ADAMS联合仿真通过逆问题解算出电机的最少转速，以及每个螺旋桨所需的升力。

　　设计机翼

　　通过以上前期试验分析，我们了解了四旋翼飞行器至少在我们计划的300g重力下是可以起飞的。而且，我们的300g重的四旋翼起飞要求每个电机至少有40000rev/min的转速。

　　试验成功了，接下来的制作我们当然是非常的自信。下面就是DIY四轴飞行器制作过程，超清晰多图！！！

　　第一步：筹备制作的必备零件（铝合金底板，连杆，小螺丝刀，摄像头，电池，数据线，数控板，电源板，电池，连接线，数据线，近红外传感器，姿态传感器，小镊子，螺母套件等等）

　　第二步：制作螺旋桨（可以自行购买）

　　第三步：马达测速调试

　　（由于此时的马达带动螺旋桨产生的扭力不够，我们经过讨论，需要在螺旋桨的传递段增加一对齿轮副。

　　计算机模拟飞行

　　第四步：装配安装整个模型以及电路的检测

　　安装完的模型

　　线路检测

　　第五步：编写程序

　　第六步：烧程序及飞行调试

　　第七步：实验室试飞

　　当然，任何事情都不可能一帆风顺，在DIY过程中，我们遇到了种种困难。

　　购买零件组装成功

　　1、初始方案中叶片的升力不足，小齿轮的选择困难；（我们的解决办法是购买了可以配套的小齿轮，以产生足够大的升力。）

　　2、探索者提供的芯片、电池无法达到起飞要求；（自行购买大电压电池）

　　3、飞行器飞行时的稳定性；（通过姿态传感器以及c程序，并借鉴网上四元法融合解决）

　　4、自行购买的零件与探索者提供的零件之间的组装。（我们多次进入工程车间自己改接线路并并行调试）

　　由于水平所限，系统的所有模块都是在探索者BIGFISH的基础上，但四轴所涉及的原理、控制理论都是一样的原理，希望各位网友不吝赐教，多多指导，谢谢！！！

　　私人飞机网

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