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标题: 唐山悟空 _ 关于制作单人多轴飞行器的思考 [打印本页]
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-1 02:57
标题: 唐山悟空 _ 关于制作单人多轴飞行器的思考
本帖最后由 唐山悟空 于 2019-12-1 05:02 编辑

今天是2019年12月1号，阳历2019的最后一个月

带娃的不易不影响我对航模的热爱，虽然已经停飞三个多月了

上篇帖子是关于坦克的，发帖之后，我又用了多半月的时间陆陆续续的改进它（都是碎片时间，还分批购买了改装件，进度稍慢），等全部搞好之后发帖上来分享



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正文


最近比较关注单人电动多轴飞行器，看了很多视频，多数飞行器是爱好者DIY的，本贴引用的视频截图就是我认为设计和做工比较满意的一架，认真看了七八遍视频，萌生了一些想法，和大家分享一下



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机身设计：

机身材质铝合金是首选，氩弧焊就能焊出来，如本贴中的飞行器这样，是由不同粗细的铝合金方管焊接的，它的前后两根机臂选用了竖直使用的方管，这样做的好处是可以减少顶部投影面积，最大程度减少机臂对螺旋桨升力的干扰。（圆管则更适合多方向受力时使用，对于机臂，在已经确定受力方向的情况下，使用方管同样可以保证强度，也更易焊接，对线路的固定也比圆管容易）

在结构上，除了对不同型号的铝合金要有明确的强度认知之外，焊接好框架之后，最好把设备（包括飞行员）都装上去（再额外多加三十公斤配重，留出安全余量），之后把四个电机轴的位置用绳子向上绑在一起，再用导链拉到整个飞行器悬空，检查结构强度是否能达到使用要求



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关于动力：

可能考虑轴距（飞机尺寸）的原因，本贴中的飞行器使用了上下双电机双桨的设计，这样确实可以减小轴距，但如果选用稍大的电机和螺旋桨，会不会效率更高，巡航更久些？

补充：如果是正常的单电机单桨，我更希望电机向下安装在轴下面（反置），原因是如果螺旋桨打到东西或者射桨，我更希望能让我的脑袋尽量远离这些危险！




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关于操作：

我发现几乎所有DIY的飞行器都是用遥控器作为操作装置（包括本机，见上图），在我的航模群里讨论了一下，有人说遥控器摇杆是操作最灵活精准的操作设备了，此话很有道理，但毕竟这是载人飞行器，还是用挖掘机那样的手柄驾驶更合理，而且这种飞行器都会用非常可靠的自稳飞控（我猜没人敢在飞控上糊弄），所以可以理解为这是一架超大号的 DJI

如果有技术条件的，可以自己搞有线操作装置，我觉得可以用遥控器（无线控制），改装它，把左右两个摇杆改为手柄并安置到身体两侧，把一些控制功能的开关集中移到一个操作面板上，这样遥控器就可以放在飞机的一个角落里了，只要保证它不会电压不足就可以




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关于电池：

看上图，这个飞机应该就是用的航模电池（机身前后蓝色的 “方砖”） ，但在续航方面，18650是首选电池，如果改用合适容量的18650电池，在续航方面，应该有更好的表现

如果真的要自己DIY，首先要明确这是一架载人飞行器，安全远比预算来的重要，而且电机、电调就已经价格不低了，如果要是只能一次飞几分钟，不仅飞不过瘾，实用性也大打折扣，不知道大飞机是不是飞行效率更高，如果能保证综合飞行20分钟，我觉得就有实用价值 。

如果电池过多，可能会增加一些飞行时间的同时也大幅度增加了整体重量，影响操控性

至于用多少电池才能达到最佳平衡，这个或许只能靠经验和实际测试得出了




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关于起落架设计：

图上这种简易起落架我觉得不太好，因为我发现它几乎没有减震功能！

玩固定翼的模友知道，稍重一些的固定翼如果不使用减震起落架是非常容易造成机体损坏的（包括起落架本身），减震起落架可以在稍重的着陆时，化解冲击，如果选择了适合飞机重量的减震器，还能有效抑制弹跳的出现，这在垂直起降的多轴飞行器上，也同样适用。
在减震起落架的设计上需要用心，使其高效率和轻量化




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关于机身安全性：

螺旋桨是非常危险的，像本贴这种没有螺旋桨保护罩的设计，至少我是很担心。

最好加螺旋桨保护罩，哪怕只做面向操作者的那一半也好。因为即使没有射桨，螺旋桨在低空或者起降阶段也有打到杂物的可能，这些看似没有杀伤力的杂物，经过螺旋桨的加速之后，很可能对驾驶员造成严重伤害

还有本贴这样开车的操作姿势，我认为比摩托车姿势更有利于操作飞机，而且摩托车那样的姿势让腿和螺旋桨离得好近！ （强迫症表示很没有安全感）




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关于控制系统安全性：

如果技术可以的话，最好可以用双飞控，让双飞控同时工作，防止一个飞控中途出现问题（这个至少我现在的技术解决不了，单纯觉得很有必要）




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想法补充：


● 如果制作本贴上这种造型的飞行器，我希望前后两根机臂可以拆卸，这样就可以方便的装在一辆SUV甚至小面包车里了。当你的车里拉着一架完整的载人飞行器，有空的时候到宽阔的地方过过瘾，想想都很带劲


● 起落架如果有很好的减震效果，那么驾驶员的屁股下面或许有点安全感，但是飞行中出现坠落的情况依然不可能完全不会出现，除了低空飞行之外（我建议三米以下，在头部加装类似防滚架的保护装置很有必要。掉下来可能要住院，但是第一下碰撞的泄力或许直接决定伤或者亡



● 关于降落伞，我觉得没必要，因为飞太低了，当然最好的坠落减震装置是反推火箭，只不过这个得有航天研发机构的支持



好了，这就是我关于制作单人电动多轴飞行器的一些思考


希望以后有时间和机会，我也能DIY一架飞上天空




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[  END ]


作者: event    时间: 2019-12-1 06:55
我也有你这个想法，大部分写的的都很周到，有几点不太认同。飞机的螺旋桨大部分都用上下结构的，我猜可能是一个电机失效后，飞机不至于掉下来。关于飞机结构，我觉得可以设计成飞毯的样子，人站在安全网上面，螺旋桨在安全网下方，这样的设计相对安全些。减震起落架对于直升机并不是很关键的，直升机可以自己控制慢慢降落，对于固定翼来说很有必要的。以上只是个人观点，不一定正确，希望你的飞机早日造出来。飞控的话，可以考虑pixhawk，这套系统本来就是多冗余系统
作者: 胖河马    时间: 2019-12-1 09:54
啦啦啦。。x8结构 行不行。。。模拟一次空中断输出就得到结果。。人在上面 一个不稳定因素就会惊慌失措。。然后 。就没有然后了。。祝平安。。
作者: 老孟    时间: 2019-12-1 10:13
又要搞啥？昨天几点回去的
作者: 老孟    时间: 2019-12-1 10:14
我准备弄dji fpv了，看了我很多视频和测评，感觉还是带控的比较好啊

作者: jiangxt    时间: 2019-12-1 10:19
期待飞行视频
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-1 10:54
event 发表于 2019-12-1 06:55
我也有你这个想法，大部分写的的都很周到，有几点不太认同。飞机的螺旋桨大部分都用上下结构的，我猜可能是 ...

嗯，你说的很有道理，采纳了
作者: caosix2    时间: 2019-12-1 11:17
厉害..
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-1 11:47
胖河马 发表于 2019-12-1 09:54
啦啦啦。。x8结构 行不行。。。模拟一次空中断输出就得到结果。。人在上面 一个不稳定因素就会惊慌失措。。 ...

真要坐上面去飞，确实需要勇气
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-1 11:48
老孟 发表于 2019-12-1 10:13
又要搞啥？昨天几点回去的

没啥，忽然有点小想法分享出来，那天中午就回来了
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-1 11:48
老孟 发表于 2019-12-1 10:14
我准备弄dji fpv了，看了我很多视频和测评，感觉还是带控的比较好啊

买买买
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-1 11:49
jiangxt 发表于 2019-12-1 10:19
期待飞行视频

这个需要期待很久
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-1 11:49
caosix2 发表于 2019-12-1 11:17
厉害..

哈哈
作者: 老孟    时间: 2019-12-1 11:50
我负责录像
作者: jiangxt    时间: 2019-12-1 12:00
唐山悟空 发表于 2019-12-1 11:49
这个需要期待很久

不会的 相信你会成功的
作者: w1513616751    时间: 2019-12-1 15:12
唐山模友帮顶。
控制可以用飞行摇杆，usb转ppm直连飞控吧
作者: jiaduobao28    时间: 2019-12-1 18:08
你的几条我不太认同。
1，方管对利于提升效率？答案是方管肯定没有圆管效率高（单论效率）可以去查下航空概论，不需要专业的气动知识。
2，铝管用氩弧焊？铝的焊接性能很差这是总所周知的，所有航空件基本没有焊接的，不管什么焊发，要么是铆接要么是直接CNC。
3，上置螺旋桨是主流，不可否认，你担心的螺旋桨打到东西，或者削到人，螺旋桨上置基本可以解决很大的一部分担忧。
4，目前飞20分钟应该没有问题，但是很费钱，基本不可能塞到家用轿车或SUV里。
我也希望多些人搞载人的，可以说是未来的趋势，但是现在还不太行的同。
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-2 02:35
jiaduobao28 发表于 2019-12-1 18:08
你的几条我不太认同。
1，方管对利于提升效率？答案是方管肯定没有圆管效率高（单论效率）可以去查下航空 ...


作者: gds135    时间: 2019-12-8 19:06
考虑过很久这个载人的飞行器设计 跟楼主一样是看到这个X8的启发，如果想要长航时，最起码得油动  因为电控比较容易控制，我考虑的是使用一个发电机（现在在植保多轴上用的挺多的 最开始是瑞深的H2） 发电以后再使用电控，因为电控最简单，越是机械结构越容易出问题，电机直驱的话控制起来也方便的多。
   一般来说大载重的飞行器，想要长航时，按照X4 E7000同比例缩小长航时验证机（详见 中国航空杂志174版） 大概是38-42%极限拉力下，那个验证机大概是能到10G/W的悬停效率。。。巴拉巴拉省略。。。 也就是说，大概是10G/W 是长航时的最基本的要求了，1KW的功率能拉起来10KG的东西   假设这个人60KG 飞机机身重量+发电机重量+燃油等等大概也是50-60的样子 （实际上很多载人的飞行器这部分轻的多的多） 按照总重120KG计算 大概需要12000 12KW 能悬停。。。
   上面思路比较乱很久以前的想法了 当时拿出笔算过现在忘的差不多了，12KW的发电机，小型的 我搜了很久没找到 但是能找到5KW的发电机 超轻量化的，使用2冲程航模发动机带动，大概是3.7KG的样子  一对加上控制加上架子油箱什么的10KG 吧算是 这么来算还是可以很轻松带动一个120KG的小飞机的
     然后，，没了，，，没精力折腾这个玩，现在玩直升机玩的不亦乐乎
作者: gds135    时间: 2019-12-8 19:13
   下置悬臂结构，然后X4  这东西别想着X8坏了一个桨还能再飞 坏了一个桨估计人就炸毛了直接GG    
   X4效率还能高点  用70-80寸的桨直驱 单轴35KG 效率到10G/W 轻轻松松 折腾的好一点还能到12G/W 岂不美哉   
    鼓捣一个玩比 什么圈钱的什么168好的多啊，为啥用油动不直接使用油动驱动呢 ，因为机械部分设计太复杂了 不适合个人DIY  变距结构虽然非常成熟但是定制一个这样的结构实在是价格太高了  如果能承受这个成本的话，个人感觉油动直驱（悬臂梁结构然后使用传动轴传动动力）更加适合长航时多旋翼！！然后。。。又变成直升机了{:1_34:} 还是直升机的好。。。
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-9 00:28
gds135 发表于 2019-12-8 19:13
下置悬臂结构，然后X4  这东西别想着X8坏了一个桨还能再飞 坏了一个桨估计人就炸毛了直接GG     ...

很多巨型工程车都是油转电作为动力的，很明显，最后用电机直接驱动可以减少很多技术方面的麻烦。放在载人多轴飞行器上，如果有一台足够功率且可靠的引擎提供源源不断的电力驱动电机的话，也是可行的，续航也得到了保证，而且最好配备一块可以提供几分钟续航的电池同步供电，这样既可以缓解发电机动力延迟问题，也可以在发电机发生故障时提供安全降落的时间（类似UPS的用途）。回到现实中，考虑个人制作载人多轴飞行器的成本、用途、技术局限的实际考虑，纯电动还是更容易实现的，作为一名不合格的飞机驾驶员，体验飞行才是意义所在，即使通过油电混动解决了续航问题，毕竟也不能开着它去远航啊（降落到加油站去加油）
作者: gds135    时间: 2019-12-9 00:39
唐山悟空 发表于 2019-12-9 00:28
很多巨型工程车都是油转电作为动力的，很明显，最后用电机直接驱动可以减少很多技术方面的麻烦。放在载人 ...

  个人感觉这个方案非常可行，最起码能有个半个点一个点的续航时间，估计飞了三五十公里非常轻松…… 短距离出行也可以考虑用这个了 不用充电方便好多，没油了来一桶汽油或者乙醇什么的就好使… 比慢吞吞的等电池充满电强得多
   还有就是…… 缺点恐怕就是声音会大到爆表… 之前听别人飞乙醇的空模声音就大到不行，12kw的发电机岂不是声音爆炸…
作者: gds135    时间: 2019-12-9 00:40
唐山悟空 发表于 2019-12-9 00:28
很多巨型工程车都是油转电作为动力的，很明显，最后用电机直接驱动可以减少很多技术方面的麻烦。放在载人 ...

  个人感觉这个方案非常可行，最起码能有个半个点一个点的续航时间，估计飞了三五十公里非常轻松…… 短距离出行也可以考虑用这个了 不用充电方便好多，没油了来一桶汽油或者乙醇什么的就好使… 比慢吞吞的等电池充满电强得多
   还有就是…… 缺点恐怕就是声音会大到爆表… 之前听别人飞乙醇的空模声音就大到不行，12kw的发电机岂不是声音爆炸…
作者: kingM    时间: 2019-12-9 11:04
搞笑的玩意，用生命去开玩笑
作者: 唐山悟空    时间: 2019-12-9 15:43
kingM 发表于 2019-12-9 11:04
搞笑的玩意，用生命去开玩笑

飞行本来就充满危险，等以后技术成熟了，电动载人飞行器一定可以更安全
作者: gds135    时间: 2019-12-16 09:49
唐山悟空 发表于 2019-12-9 00:28
很多巨型工程车都是油转电作为动力的，很明显，最后用电机直接驱动可以减少很多技术方面的麻烦。放在载人 ...

      昨天翻帖子看到有6KW的发电机 4冲程 汽油机 植保机用的 最大6KW 带油箱 全重4.7KG  这样两台12KW功率不到 10KG重量 基本可以满足飞起来的需求了 但是油耗有点高 3L/H  比相同功率的油机大了30% 感觉效率不太高价格倒是挺高的、   
     有了这个玩意 DIY长航时的载人电动多旋翼就有希望了     十几二十万就能折腾一个续航1H的油电混合多旋翼
作者: daviddrone    时间: 2019-12-21 10:28
我关心的重点是电机和飞控，其他我觉得都可以慢慢研究，但这两个得先确定个方案出来，才能开始动手设计

楼主加个好友吧，我暂时不缺资金，就想DIY这类“大玩具”，希望一起讨论研究
作者: 飞天伊梦    时间: 2019-12-24 09:30
多轴和两轴安全性差不多了，做个悟的两轴样式，两油机，座舱在下面也能安全点，
作者: 爱做梦的人    时间: 2020-3-13 17:27
这样的飞行器会不会被干扰
作者: 1595385767    时间: 2020-4-2 20:03
w1513616751 发表于 2019-12-1 15:12
唐山模友帮顶。
控制可以用飞行摇杆，usb转ppm直连飞控吧

这个可以  我玩航模（微软的游戏） 就是用的这个手柄（很贵）
作者: 北极鸥科技1    时间: 2020-5-15 14:12
daviddrone 发表于 2019-12-21 10:28
我关心的重点是电机和飞控，其他我觉得都可以慢慢研究，但这两个得先确定个方案出来，才能开始动手设计

...

北极鸥非晶电机可生产载单轴推荐拉力100KG的电动机，电机重量6KG左右，有需要可以联系下。
作者: tanyx    时间: 2021-2-5 13:07
这东西没啥意义，固定翼和旋翼机的区别在于，固定翼是用机翼产生升力的，飞行时只需要0.2-0.3的推重比就可以维持飞行状态，而旋翼机推重比至少要大于1才能起来，才能飞行，除了那来玩没啥经济价值。
作者: 唐山悟空    时间: 2021-2-5 13:14
tanyx 发表于 2021-2-5 13:07
这东西没啥意义，固定翼和旋翼机的区别在于，固定翼是用机翼产生升力的，飞行时只需要0.2-0.3的推重比就可 ...

道理倒是都对，只是一般人很难玩的到啊
作者: tanyx    时间: 2021-2-5 13:25
tanyx 发表于 2021-2-5 13:07
这东西没啥意义，固定翼和旋翼机的区别在于，固定翼是用机翼产生升力的，飞行时只需要0.2-0.3的推重比就可 ...

做个比喻，四轴飞行器就好比是四人抬轿子，累的贼死也跑不快。固定翼就是个小推车，一个人推着就可以飞跑。
作者: cbr7650    时间: 2021-3-16 21:15
学习了
作者: 爱飞的老鼠    时间: 2021-4-26 14:00
gds135 发表于 2019-12-8 19:06
考虑过很久这个载人的飞行器设计 跟楼主一样是看到这个X8的启发，如果想要长航时，最起码得油动   ...

现在有23kW油电混的系统了。 (, 下载次数: 160)



作者: 唐山悟空    时间: 2021-4-26 21:16
爱飞的老鼠 发表于 2021-4-26 14:00
现在有23kW油电混的系统了。

哇，这个整合厉害了
作者: Pixels    时间: 2021-6-17 18:29
这个要做的话理论来说并不难 大多数的配件现在已经有了较为成熟的系统 例如动力系统可以用T motor家的U15系，朗宇的eolo 而飞控则可以直接用pix 控制可以用航模控+接收机解决(当然也可以用分开的摇杆加用开发板做信号转接到飞控) 所以这种多轴载人飞行器的制作其实并不难 大多数模友都有能力做 关键还是钱和上天后的安全问题
作者: Veronica纸飞机    时间: 2021-6-24 11:05
说实话，贴中的那个无保护罩设计我看得直冒冷汗
作者: Veronica纸飞机    时间: 2021-6-24 11:07
如果要是采用吊舱形式，在安全性上会不会好些
作者: hitawang    时间: 2021-7-1 13:34
感觉还是旋翼机那样的安全性和成熟度更高一些。可以短距起降，失去动力也可以滑翔降落。将大旋翼改为拼接或折叠式的，缩小体积。也可在主旋翼上加动力，这样可以实现超短距降落。
作者: alvin4979    时间: 2021-7-7 21:42
简单感觉螺旋桨可以在头顶之上，就算射桨叶也应该是往头顶飞出去，这样就打不到头。
人在下面可以半蹲姿势，如果减震不好，还可以用腿支撑一下，类似跳伞落地。
作者: 老头鱼    时间: 2021-8-14 17:18
  电动载人的已经有了，可以搜索--舒满胜。



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