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無人機飛行,從航模開始2016/06/12

引言:2016年5月28日傍晚,民航西南空管局塔臺,雷達發現距成都雙流國際機場東跑道十幾公里外的龍泉柏闔寺上空,有無人機在活動。因為事發在航班起降空域,東跑道被迫停航關閉達1小時20分鐘,這直接導致55個進出港航班延誤,嚴重擾亂了機場飛行秩序。這已經不是無人機第一次因為安全問題上頭條了,國內外這樣的事情屢見不鮮。2015年9月4日,在紐約舉行的美國網球公開賽上,一架黑色的無人機在看臺上空突然墜落,導致比賽暫停,而26歲的駕駛員也因非法使用無人機被捕。無人機安全問題再次被推上風口浪尖。今天我們就從無人機飛手的知識素養來看無人機飛行安全。

最近幾年,無人機變得很火。很多創新技術被應用在了無人機系統上,無人機也因此走進了千家萬戶,走進了地壟田間。由于飛控技術的蓬勃發展,就算是完全沒接觸過飛機的人,也可以在很短的時間內掌握航拍無人機、農用無人機的基礎飛行。飛控通過傳感器、微處理器、數據鏈路和計算機系統能夠自動穩定無人機在空中的姿態,將無人機定位在一個點上或者按照地面計算機規劃的飛行方式自動控制無人機飛行,減少了飛行中人的參與程度,大大簡化了無人機飛行操作,將飛行的門檻降得更低。

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大眾理解意義上的無人機,大部分是從航空模型(下簡稱航模)轉變過來的,無人機飛控系統的開發測試,也同樣是在航模上進行的。所以航模是無人機的基礎之一。要想深入掌握無人機的飛行,就一定要先掌握航模飛行。而掌握基礎的航模的飛行,則需要投入相當的時間、金錢和精力。只有真正愛好航模飛行,才能深入掌握航模飛行技術,才能飛好無人機。

無人機飛行,從航模開始

無人機按照飛行器載機的類型可以大致分為固定翼無人機、多旋翼無人機、單旋翼/共軸雙槳直升機無人機以及特種無人機。對應的航模類型則分為固定翼航模、多旋翼航模、單旋翼/共軸雙槳直升機航模及特種航模。對于航模愛好者,不管您飛行的是哪一種類型的航模,您的航模一定要有遙控器發射機、遙控器接收機、電池(油動飛機也需要燃油)、舵機(部分多旋翼除外)、動力電機(或發動機)及螺旋槳(滑翔機除外),另外還有機體;根據不同機型的不同結構和操縱方式,航模飛行器上可能還會有陀螺儀、平衡儀或者定速儀等。

無人機飛行,從航模開始

更廣泛的航模概念也包括了一部分可以被定義為無人機的航模飛行器,比如第一視角(First Person View FPV)航模飛行器,這類航模包括最近非常火的穿越機、第一視角飛行的固定翼(可以超視距飛行幾公里甚至幾十公里,飛行高度可以達到幾百米甚至幾千米上萬米)等。注意!!航模是否可以在當地超視距飛行要參考當地法律法規。FPV航模因為不執行無人飛行任務,飛行的目的純粹是為了娛樂,因此這里也將其定義為航模。FPV航模的機載設備則更加復雜。以固定翼FPV航模為例:其機載設備除了上述航模必須的之外,還會部分或者全部需要有飛控、GPS、云臺、攝像頭、OSD(On Screen Display)屏幕疊加模塊、圖傳、數傳等;地面設備因為超視距飛行,則至少需要圖傳接收機和顯示屏,更復雜的則需要地面站、遙控增程以及跟蹤天線等設備。這些設備基本與無人機飛控系統需要的設備一致。

無人機飛行,從航模開始

無人機飛行,從航模開始

無人機飛行,從航模開始

航模愛好者會根據自己的喜好、精力與財力選擇不同類型的航模進行航模飛行運動,但是不管您選擇的是何種航模,對設備的深刻了解是安全飛行的必要條件之一。深刻了解飛行設備就需要學習,抱著學習知識而不是玩的態度去了解。舉一個簡單的例子:舵機,作為一種航模上普遍應用的元件,它有比較多的類型和參數。按照運動方式可以分為直線舵機和普通舵機;普通舵機按照可旋轉的角度又可以分為常規舵機、180°舵機、260°舵機、360°舵機以及多圈舵機;按照舵機的扭力又可以分為很多的扭力檔次;按照舵機的內部的電機結構可以分為有刷舵機、無刷舵機、空心杯舵機等;按照舵機響應速度可以分為高速舵機、常規舵機等;按照舵機所能識別接受的信號又可分為寬頻舵機和窄頻舵機;按照舵機齒輪的材質又可分為塑料齒輪舵機、塑料金屬齒輪混搭舵機、金屬齒輪舵機(金屬齒輪舵機根據金屬材料的不同又可分為黃銅齒輪舵機、鋁合金齒輪舵機和鈦合金齒輪舵機等);按照舵機位置傳感器的原理又可以分為電位器傳感器舵機和霍爾傳感器舵機等;按照舵機內部信號的處理方式又可以分為模擬舵機、數字舵機(數字舵機又包含普通數字舵機和總線數字舵機);按照舵機的驅動電壓范圍又分為低壓舵機、普通舵機和高壓舵機。我們可以通過舵機這么一個比較簡單的例子看到,其實航模所包含的的知識范圍是相當廣泛的。有一些無人機飛手對無人機設備器材的了解比較淺,這是不應該的。

無人機飛行,從航模開始

航模,是要去飛行的,只有飛行才能體現航模的價值。飛行航模就需要有飛行場地、需要合適的氣象條件。不同的航模對飛行場地和氣象條件有不同的要求。因此飛行航模也需要掌握一些氣象知識,需要選擇合適的飛行場地,才能進行安全、愉快的飛行。高級航模愛好者在自己拼裝飛機的基礎上,也會去嘗試自己設計制作原創的航模飛行器。設計航模至少需要機械結構設計能力。要想設計出氣動合理的航模則需要了解各種翼型的氣動性能,然后通過不斷的反復實驗與修改得出自己滿意的航模。如果您具備了這樣的能力,您已經是具有相當水平的工程師或者科研人員了。所以航模愛好者群體普遍具備一定的素質素養,航模運動是一項水平高層次高的運動。在無人機市場火熱的當下,真心希望廣大飛手腳踏實地認真學習航模基礎知識,做一名全面了解航模進而真正掌握無人機飛行技術的合格飛手。避免因為飛行知識的欠缺而造成的無人機飛行風險。

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