一种简易遥控飞艇的制作

庄元杰 陆彦辉 衣鹏

摘 要：飞艇是一种古老而原理相对简单的浮空飞行器，相比于飞机等重于空气的飞行器，在滞空时间和成本上具有无可比拟的优势。本文所介绍的简易遥控飞艇，借助于简单的光电控制电路和机械结构实现追光飞行，适合航模和电子爱好者入门制作。在学习掌握之后，经过进一步改造，还可具备更加丰富的功能。

关键词：飞行器；遥控；光电

本文介绍的是一种依靠简单光电遥控设备的自制浮空飞行器，它没有遥测设备，也没有自动控制系统，仅用一套简单的电路来跟踪光源运动。无光照射时，它悬浮在空中静止不动。有光照射时，它开始转向，自动寻找光源，并朝光源运动。只要用光源照射它，不论走到哪里，它都会像被无形的绳子“牵”着一样跟着操作者。

1 机械结构

该设计基本参考历史上著名的“齐柏林”型硬壳飞艇，外形酷似一拉长的雪茄烟，内充氢气作为提供浮力的介质。其气囊容积为1m3时，可携带约100g的有效载荷（包含自身结构重量、电源、动力等，应严格控制飞艇“死重”）。艇身下部吊舱内装有控制电路，驾驶舱正前方及底部开有接收外界光信号的观察窗。2台驱动电机及电源分别安装在艇后部两侧的动力舱内，用螺旋桨叶驱动前进及转向。

控制电路即内部机芯由左右光电管、遮光片、电路板等主要部件组成，制作者可自行灵活设计，应注意保持艇体配重平衡，避免发生横纵倾斜。

2 电路原理

电路图中，G1、G2和G3是高灵敏度光电管，RP1、RP2和RP3是20k微调电阻，V1、V2和V3是9014型三极管，J1、J2和J3是6V继电器，M1、M2和M3是电动机（因原理完全一致，只画出左侧光电管的电路）。上述元件包括电动机均可购买成品，电路板可用覆铜板腐蚀制成，在此不作赘述。

整个电路用6V电源供电，其中G1、RP1、V1和J1构成左光电控制电路，G2、RP2、V2和J2构成底光电控制电路，G3、RP3、V3和J3构成右光电控制电路。

当光照射到左光电管J1时，其内阻降低，经过三极管V1放大，驱动继电器J1，使其常开触点J1-1闭合，6V电源流过右电机M2，电机转动，飞艇受到左转力矩向左行驶。

同理，当光照射到右侧光电管G2时，继电器J3的常开触点J3-1闭合，左电机M1转动，飞艇右转。光同时照到左、右侧观察窗内的光电管时，两部电机同时工作，飞艇直线行驶，这便是其遥控原理。

底光控制电路给飞艇增加了寻找光源的功能。当飞艇过顶或背对操作者时，用光照射不到它的前窗，也就无法照到左、右光电管，这时可照射底窗。底光电管G2受光照射时，继电器的常开触点J2-1闭合，接通右电机M2，使飞艇向左小半径转圈。当前窗面向时，照射前窗，飞艇便向操控者驶来。

调节微调电阻RP1、RP2和RP3，可分别调节左、底和右光电控制电路的光照灵敏度。

3 安装调试

下面简述调试程序，首先调试运转和行驶机构，将左右电机用细软导线引出，将整套机芯置卸下，在外部用电源反复接通左右和双电机，直到控制可靠、行驶自如为止。

接下来调整光电控制电路，将电机和光电控制电路按图示连接好，将机芯拿在手上，用手电筒分别照射各光电观察窗，看电机转动是否符合控制要求，如转动不正常，可调节微调电阻，改变光电控制灵敏度，直至满足性能为止。

本飞艇用手电筒的可靠控制距离为2m左右，如要增加控制距离，可选择更亮的强光手电或将光电控制电路中三极管换成达林顿管，并可增加具备曳光及装饰功能的LED等。气囊灌装氢气时应注意安全，防止被电机电刷火花引爆。（附：控制部分电路图）