初步认识遥控直升机的基本知识.doc

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初步认识遥控直升机的基本知识

一、增加电池颗数会有何影响？

在飞行场上如果有人问起你的电动飞机时，第一个一定先问马达大小，接着就是问你的是电压多少？

至于如何判定电压的标准，简单来说就是以电池数量*12V就可以算出电压，而且也可以很容易的想像出大约的出力是多少？

至于电流与电压的关系可就麻烦多了，很难简单的作以说明。

如果增加电池数量的话，Ah（瞬间电流）也会增加，这关系到电池的特性与马达的特性，会因为马达本身的负荷而产生产生相当大的变化。

要测量瞬间电流的方法就是将马达轴心在通电後的那一瞬间所测得的Ah（瞬间电流），但是实际上这种测试并不适用于一般的消费者，因为会对电池与马达本身造成很大的伤害，所以不推荐大家使用。

至于提升马力的方式只需要提升电压即可，要降低马达耗电量的话，就将马达的负荷减至最低就可以了，例如螺旋桨的平衡、使用减速齿等等。

二、如何辨别电刷马达的规格？

电刷马达的级数在世界各地的算法都不尽相同，但是以台湾来说，原本是以马达轴心的长度做为基准，但是因为需求的不同，同级数的马达可以有很多不同的长度，所以现在都是以马达外壳长度来做区分。

例如马达外壳的长度为30mm，就是300级马达，依此类推。

然而每一家厂商所做的马达外壳也会有不同的长度，但是基本上只要从外观长度推算，即可大约知道该马达的级数为何。

例如58mm就是600级马达。

但是同等级的马达也会因为本身线圈的缠绕方式、圈数而有不同的特性，例如扭力型马达与转速型马达、是否使用减速组、螺旋桨等等。

所以选择上除了等级之外还必须要兼顾到使用特性！

三、无碳刷马达上的数字代表什么意思？

一般电刷马达有等级之分，而无碳刷马达的分类则是以Kv值来作为区分的单位。

Kv值的检测是以1V电压所取得的转速为标准，无碳刷马达的外壳上都会有相关的标示，例如显示的是『3700rpm／V』，也就是说马达在无负荷的状态下以1V的电压能够产生3700rpm的转速。

例如一个刚充饱电的镍镉电池是1.3V，同时使用10颗电池（13V）来驱动一个3700rpm／V的无碳刷马达，利用Kv3700*1.3*10=48100rpm来获得大约转速值，但是这是马达在无负荷的状态之下所求得的大约参考数值，实际状况的使用之下会因为马达的Kv值与电池的数量产生变化。

四、电动飞机一定要用窄桨吗？

电动飞机大多使用窄桨（叶片直径较小）吗？

答案是否定的！

有时候电动飞机甚至会使用引擎用的螺旋桨，电动飞机螺旋桨的选择上并没有特别的规定。

标榜电动飞机专用的螺旋桨多半是又轻又薄的螺旋桨，又因为电动马达与引擎的工作转速不同，所以也有为了减速後的低转速之下还能够发挥大效率的宽大螺旋桨，例如广营电子所生产的EP1080直径就高达254mm，属于大型慢速飞机使用。

当然啦，不同的螺旋桨使用上也是必须依照飞机的特性来做选择。

五、如何选择减速齿？

电动飞机所使用的减速组大多是一段减速，利用减速齿来将马达的高转速减速输出转换成较大的扭力，这样一来就可以驱动较大的螺旋桨，使推力提升，让飞行性能更加提升。

但是只需要单纯的使用减速组就可以完全发挥效率吗？

其实这种说法也不见得完全正确，还必须考虑到飞机的特性、所使用的马达等等来选择减速齿的种类。

驱动螺旋桨的方式有下面这几种选择：

1、直驱方式：

不使用减速组，直接驱动，适用于小桨径，构造简单，所产生的阻力也少。

2、传统减速组：

马达齿直接咬合减速齿，是目前市面上最多种类的形式。

3、同轴减速组：

螺旋桨中心与马达轴心在同一个轴上，多半使用两段式减速或游星齿轮来减速。

4、同向减速组：

螺旋桨转动方向与马达转动方向相同，主要的差别是在于减速齿在整个齿盘的内径范围，齿轮咬合面积大，适合大扭力的马达。

无刷电机KV的意义

无刷电机的一些基本知识：

KV值低的有1-2千，高的到5-6千，它表示的是电压每升高1伏，转速增加的数值，对于无刷，这个值是个常量。

对于同种尺寸规格的无刷来说：

绕线匝数多的，KV值低，最高输出电流小，但扭力大；

绕线匝数少的，KV值高，最高输出电流大，但扭力小；

单从KV值，不可以评价电机的好坏，因为不同KV值有不同的适用场合：

*低电压环境（7.4v）

KV值低的，由于转速偏低，适合配较小的减速比和较大的螺旋桨，靠较大负荷来提升电流，输出较大功率；

KV值高的，由于转速较高，适合配较大的减速比和较小的螺旋桨，在满足输出功率的条件下，要减小负荷，避免电流过大；

*高电压环境（11.1v）

KV值低的，在这个电压环境下可以达到较高的转速，扭力也不错，比较理想。

需要配和较大的减速比和较小的螺旋桨，在满足输出功率的条件下，要减小负荷，避免电流过大；

KV值高的，在该环境中转速过高，为避免电流过大，要尽量减少负荷。

利用其高转速，用于涵道风扇发动机很适合。

7.4v和11.v只是举例说明，是常用的小级别。

无刷的电压范围很宽，性能惊人。

（kv只能说明电机的空转情况）

具体的表现要看负载的实际情况。

认识伺服机

伺服机是遥控模型控制动作的动力来源，不同类型的遥控模型所需的伺服机种类也随之不同。

如何选择经济且合乎需求的伺服机，也是一门不可轻忽的学问。

本文章主要探讨适合各等级直升机各工作部位所使用的伺服机，至于其它种类的模型，如飞机、车、船，则不在本篇文章讨论范围之内。

伺服机的构造：

伺服机主要是由外壳、电路板、无刷马达、齿轮与位置检测器所构成。

其工作原理是由接收机发出讯号给伺服机，经由电路板上的IC判断转动方向，再驱动无刷马达开始转动，通过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已到达定位。

位置检测器其实就是可变电阻，当伺服机转动时电阻值也会跟着改变，测量电阻值便可知转动的角度。

一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流过线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。

依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。

伺服机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的五极中空转子，并将磁铁置于圆柱体内，这就是无刷马达。

为了适合不同的工作环境，有防水及防尘设计的伺服机。

并且因应不同的负载需求，伺服机的齿轮有塑胶及金属的区分。

较高级的伺服机会装置滚珠轴承，使得转动时能更轻快精准。

滚珠轴承有一颗及二颗的区别，当然是二颗的比较好。

目前新推出FET伺服机，主要是采用FET（FieldEffectTransistor）场效电晶体。

FET具有内阻低的优点，因此电流损耗比一般电晶体少。

技术规格

厂商所提供的伺服机规格资料，都会包含外形尺寸（cm）、扭力（kg/cm）、速度（秒/60º）、测试电压（V）及重量（g）等基本资料。

扭力的单位是kg-cm，意思是在摆臂长度1公分处，能吊起几公斤重的物体。

这就是力臂的观念，因此摆臂长度愈长，则扭力愈小。

速度的单位是秒/60º，意思是伺服机转动60º所需要的时间。

电压会直接影响伺服机的性能，例如FutabaS-9001在4.8V时扭力为3.9kg、速度为0.22秒，在6.0V时扭力为5.2kg、速度为0.18秒。

若无特别注明，JR的伺服机都是以4.8V为测试电压，Futaba则是以6.0V作为测试电压。

所谓天下没有白吃的午餐，速度快，扭力大的伺服机，除了价格贵，还会伴随着高耗电的特点。

因此使用高级的伺服机时，务必搭配高品质、高容量的镍镉电池，能提供稳定且充足的电流，才可发挥伺服机应有的性能。

选择伺服机

标准的直升机需搭配5颗伺服机，分别控制油门、副翼、升降舵、螺距及尾舵。

油门：

油门是所有动作中负载最轻的部位，且负载不会受到外在因素的影响而改变，所以选择油门伺服机时，扭力不是问题（1kg就绰绰有馀），速度才是关键。

因为直升机的油门与螺距作混控，故油门与螺距伺服机的速度最好要一致，才不会发生螺距伺服机已到达定位，油门伺服机却姗姗来迟的情况。

尤其作剧烈的3D飞行时，油门与螺距的变化量极大，若油门与螺距伺服机的速度不协调，会发生马力延迟的状况。

油门伺服机的速度并不是愈快愈好，因为还要考虑引擎的反应时间。

引擎必须经过吸气、压缩、爆炸、排气这一连串的步骤，尤其直升机用的引擎并不属于高转速型，因此伺服机的速度如果太快，就会产生引擎运转速度跟不上伺服机的动作，进而出现油气混合比不适当的状况。

建议采用速度为0.19~0.24秒的伺服机。

副翼及升降舵：

30级及46级的直升机选择扭力3kg以上的伺服机，60级的直升机则选择扭力5kg以上的伺服机。

副翼及升降舵的反应速度，主要是由主旋翼转速及平衡翼片的重量所控制，与伺服机的速度快慢，无明显且直接的关联，所以不需使用太快的伺服机。

建议采用速度为0.20~0.26秒的伺服机。

螺距：

直升机的主旋翼螺距是出了名的重负载，因此螺距伺服机的扭力一定要够，最好能选择扭力5kg以上的伺服机。

建议采用速度为0.19~0.24秒的伺服机。

尾舵：

尾舵伺服机的扭力不需太大，3kg就已经足够了。

请依据您所使用的陀螺仪等级来搭配尾舵伺服机。

机械式陀螺仪因为反应速度较慢，因此无需使用高速伺服机。

压电式陀螺仪需搭配高速伺服机，才能发挥陀螺仪的性能。

高级的陀螺仪都会指明建议使用的伺服机，例如JR5000T陀螺仪建议搭配NES-8700G伺服机，FutabaGY-501陀螺仪建议搭配S-9205伺服机。

若您使用的压电式陀螺仪并无特别指明伺服机的类型，建议您购买速度愈快的伺服机愈好。

如何以最经济的方式购买合用的伺服机，请参考下列步骤：

1、先决定螺距伺服机，选择扭力5kg以上的伺服机，再依据预算的多寡决定伺服机的速度。

2、依照螺距伺服机的速度，选择同速度但扭力小的伺服机，作为油门伺服机。

3、依据直升机的级数大小，选择扭力为3kg或5kg以上，速度为0.20~0.26秒的伺服机，作为副翼及升降舵伺服机。

4、依据陀螺仪的等级来决定尾舵伺服机的速度，高级的陀螺仪才需使用高级的伺服机。

若您使用CCPM的直升机，因为是由副翼、升降舵及螺距伺服机采用混控的方式共同来推动十字盘，所以这三个动作要选择同型号的伺服机。

CCPM的优点是连杆数少、传动直接、虚位小，并且可减轻伺服机的负荷，延长伺服机的使用寿命。

爱惜您的伺服机

一般说来伺服机并不需要特别的保养，只要注意下列重点，就可使您的伺服机长命百岁。

1、直升机的机械可动部份，不可小于伺服机的行程活动范围。

　　2、不要随意改变电源电压，例如接收机用4.8V，请勿为了提升伺服机的性能而改用6.0V。

　　3、.避免伺服机过度负载，依照工作的性质与摆臂的长度，决定扭力的大小。

　　4、善用避振垫圈来保护伺服机，安装伺服机时不可过度锁紧，造成避振垫圈变形。

　　5、更换伺服机齿轮时必须使用陶瓷系润滑油，请勿使用矿物系润滑油，以免造成塑胶齿轮变质，容易断裂。

6、若您的伺服机没有防水防尘的功能，请避免让水或尘土跑进伺服机内。

使用心得

　　国内的伺服机市场与遥控器的市场一样，几乎是JR与Futaba的天下。

用过这二种品牌的伺服机后，发觉JR与Futaba的伺服机除了接头样式不同之外，正逆转的方向也正好相反。

另外Futaba伺服机电线的封皮，比较容易产生破皮的现象。

对于厂商无法统一伺服机的接头样式、电线色彩、排列顺序与正逆转