无平衡翼系统在F3C项目中的运用 [上]

戴琛

自遥控模型直升机诞生那天开始，就具备有别于真直升机的特殊旋翼头结构，即爱好者们通常所说的“有平衡翼系统”（英文FLYBAR，简称FB）。这种结构伴随着模型直升机走过了几十年的历程，虽然其技术日趋成熟，但复杂的机械结构却很难得到简化（图1）。

随着科技的发展，设计师们试图用电子设备、控制算法来改变旋翼头的控制方式，希望能设计一种新型结构替代以往复杂的有平衡翼系统。十多年前，模型直升机上终于出现了“无平衡翼系统”（英文FLYBARLESS，简称FBL或FL），但由于当时传感器技术以及软件算法的限制，再加上设置、调整复杂以及性能不理想等诸多原因，并未得到广泛应用。

无平衡翼系统的发展

从2010年起，无平衡翼系统在技术上实现了突破，世界各大模型直升机厂商纷纷推出各具特色的无平衡翼系统（图2）。简单的机械结构、人性化的系统设置，使无平衡翼系统逐渐被大众接受。新的旋翼头控制直接、反应迅速、设置自由灵活，是传统的有平衡翼旋翼头无法比拟的，特别是在3D花式飞行方面更是表现突出，受到越来越多选手的青睐。

虽然无平衡翼系统已被成熟运用在模型直升机3D花式飞行项目中，而且与有平衡翼系统相比优势显著，但在F3C项目中，却迟迟未见无平衡翼系统得到使用，原因主要有两方面：

1.由于国际航联（FAI）F3C比赛一直禁止使用带有增稳装置的电子系统，因此作为高度依赖电子控制的无平衡翼系统，自然就被列入限制范围。

2.因控制算法不完善，故无平衡翼系统很长一段时间都无法达到F3C项目对飞行操控非常细腻、精准的要求（特别是在静态动作的飞行中尤为明显）。

而从2013年下半年开始，这一状况得到改观——适合F3C飞行的无平衡翼系统开始出现。通过大量的飞行测试以及一些比赛的验证，无平衡翼系统终于能够胜任F3C的飞行了。与此同时，FAI也顺应时代的发展，正式对外公布，从2014年开始在F3C比赛中允许使用无平衡翼系统。2014年因此成为F3C项目发展史上重要的转折点。

简单来说，无平衡翼系统主要由机械和电子两部分组成：机械部分为无平衡翼旋翼头，电子部分主要指三轴陀螺系统。虽然目前生产三轴陀螺的厂商很多，但能适应F3C项目的却寥寥无几。毕竟，与3D花式飞行项目相比，F3C项目有其自身的特殊性，尤其体现在对操控精准性要求极高的静态动作上。看似简单的静态动作飞行，对选手和模型都有着很高的要求。正因如此，很多世界知名厂商的三轴陀螺都被挡在了F3C的门槛之外。

目前，适合F3C项目的比较出色的三轴陀螺只有两款：JR TAGS MINI和Futaba CGY750（Ver. 1.4）。下面，笔者针对这两款三轴陀螺，以JR SYLPHIDE E12 EX无平衡翼模型直升机为例，讲解F3C项目中无平衡翼系统的设置、调整及飞行。

JR TAGS MINI的设置

1.系统简介

作为全球顶级F3C模型直升机生产商，JR PROPO于2013年推出了性能优异的三轴陀螺系统TAGS MINI （图3）。2014年，JR为这款陀螺发布了新固件，并公布了世界冠军伊藤宽规的飞行数据，使其在F3C比赛中得到了广泛使用。

TAGS MINI陀螺体积小、重量轻，既能配合RA01L直接与JR DMSS制式的遥控器对码使用，且可省去一个接收机（因为此搭配为非全程接收方式，所以只能用于500级以下的小型模型直升机）；还可配合具有X.BUS接口的全程接收机，在大型模型上使用（如RG 731 BX和RG 031BX接收机，图4）。

2.安装连接

以JR SYLPHIDE E12 EX FBL模型直升机为例（如果手中的同型模型直升机不是FBL版本，换装JR FBL ROTOR HEAD 90 V2旋翼头即可）。首先安装TAGS MINI。特别提醒，必须按说明书要求的安装方式固定TAGS MINI，否则无法正确进行之后的设置。确定好安装位置后，用陀螺附带的海绵双面胶将TAGS MINI粘在陀螺安装座上。日后如果要更换海绵双面胶，建议用较薄的硬质海绵胶带代替，尽量不用较厚的软质海绵胶带，否则会影响陀螺的性能（图5-图7）。

固定好陀螺后，接下来将它与接收机、舵机、电源等电子设备连接起来。仍按说明书要求，依次将AIL、ELE、PIT通道的3个倾斜盘舵机线插入TAGS MINI的指定接口。尾舵机和油门控制信号线则分别插入TAGS MINI的RUDD和THRO接口（图8）。此外，接收机的X.BUS控制信号线在连接时要格外注意，它与TAGS MINI陀螺间必须用X.BUS适配器进行连接，否则无法正常工作（图9）。

电源线可直接接入TAGS MINI陀螺或接收机的BATT端口。目前，市面上大部分接收机和舵机都支持高压输入（7.4-8.4V），可用2S锂聚合物电池直连供电。但为了确保供电稳定，保证三轴陀螺仪正常工作，最好使用BEC稳压电源模块并配上后备电池（图10）。这主要是因为，以往比赛中曾发生过由于电池电压不稳，而使三轴陀螺空中重启导致坠机的事故。在此还提醒大家注意，在选择BEC模块时，要尽量选择大品牌、质量有保证的产品。毕竟它属于整个操纵系统的“心脏”，一旦出了问题，后果不堪设想。另外，不建议使用电调本身自带的BEC输出供电。如果电调在空中出现故障，独立的BEC模块仍能正常供电，至少可保证操纵系统继续工作，操纵手还有机会控制模型完成熄火降落；而若用电调自带的BEC供电，电调故障后就无法工作，哪怕神仙也“无力回天”。

3.基本设置

各项连接完成并检查无误后，就可以对TAGS MINI陀螺进行设置了。基本设置可分为以下3步：

（1）初始化设置

TAGS MINI的初始化设置相对比较简单，主要包括斜盘舵机、尾舵机中立点的设置、校准及行程设定，只需严格按照说明书顺序完成即可。在此有两点需要注意：一是在校准之前要先确认舵机中立点，这一步非常重要！若设置不正确，会导致后续步骤无法进行。二是确认陀螺仪修正方向。在完成AIL、ELE、RUDD三轴修正方向设置后，要按照说明书中的图示对陀螺仪的修正方向进行确认（图11、图12）。如果出错要及时纠正，否则会发生飞行事故。

（2）遥控器设置

遥控器的设置比较简单，只需按陀螺说明书完成AIL、ELE、RUDD的行程设置即可。其中需特别注意，TAGS MINI要求将模型的最大循环螺距设为±12°（具体设置方法可按图13—图15所示步骤进行）。如果某些模型无法达到该数值，在保证旋翼头机械结构不发生干涉的情况下，应将循环螺距调整到最大。

行程设置完成后，还需对AIL、ELE、RUDD通道的感度进行设置，即三轴陀螺的3个感度。对于JR 8通道以下的遥控器（如XG 6），只有尾陀螺感度可通过遥控器中的GYRO菜单进行设置，其它两个通道的感度要在TAGS MINI本体上进行设定，过程稍有些繁琐。因此，建议大家使用8通道以上的遥控设备（如XG8/XG14等），这样就能方便地在遥控器的GYRO菜单中调整3个通道的感度值（图16）。

（3）飞行参数设置

完成了初始化设置和遥控器设置后，接下来要通过反复的飞行来调整飞行参数，具体包括TAGS MINI中的PID参数、飞行灵敏度、各种速率以及遥控器中的D/R、EXP等数值。

TAGS MINI的内部参数要通过PC端的GTUNE软件进行调整，设置时只需使用专用连接线连接电脑即可（图17）。不过这些数值的调整过程非常繁琐，而且要求操作者具备相关的专业知识及丰富的飞行经验才能很好地完成。可能厂商也考虑到这项设置的确难度较大，因此在JR官网提供了TAGS MINI针对几款热门机型的飞行参数。用户可直接下载相应的数据，再通过数据线写入陀螺即可。对于F3C爱好者来说，JR还非常“贴心”地提供了F3C世界冠军伊藤宽规的飞行数据（使用机型为JR SYLPHIDE E12 EX，图18、图19）。

确定了基本飞行参数后，遥控器中D/R、EXP等数值可根据个人手感进行设置。对于F3C动作，一般按照如下数据进行设置（表1）。（未完待续）