条分缕析话穿越（上）

杨旸

穿越飞行是近几年流行起来的一种多旋翼飞行器的新玩法，指的是操纵多旋翼飞行器在各种复杂地形和障碍物间进行穿越。用于穿越飞行的飞行器被称为“穿越机”，它结合了FPV（第一视角）和多旋翼飞行器的特点，不仅能以第一视角操纵，而且飞行速度快、机动性好。穿越机的出现打破了以往人们对多旋翼飞行“求稳求静”的固有观念，增添了操纵飞行的乐趣。下面结合笔者的组装实例，介绍一下250级穿越机的选配和组装。

穿越机主要由两部分组成：一是机体部分，包括飞控系统、遥控系统、动力系统、机架等；二是视频传输部分，包括摄像系统、图传系统、屏显系统等。

1.飞控系统

穿越机对飞控系统的要求不高，具备最基本的功能即可。目前市面上的飞控系统有开源和非开源之分。开源飞控的优势是设置灵活、扩展性强，但设置起来较为复杂，可供参考的中文资料少，上手难度较大。非开源的品牌飞控质量可靠、上手简单，缺点是调整余地很小，无法满足穿越机操纵灵活性的要求。

现在穿越机上最常用到的开源飞控是OpenPilot CC3D，比较常用的是naze、apm、mwc、naza等。经再三比较，笔者为自制的250级穿越机选用了Mini CC3D飞控，其功能与常规大小的CC3D完全相同，不仅有多达几十项的参数可供自由调整，还可扩展OSD、GPS等组件，而且体积缩小了一半多，非常适合装在穿越机较为狭小的机架内。

2.遥控系统

穿越机对遥控系统的功能要求不高，因为几乎所有的设置都在飞控中完成，所以一台四通道的遥控器就能满足其基本的飞行需求。当然，遥控器的通道数越多，所能实现的功能也多，如空中切换飞行模式、直接控制摄像云台等。

飞控可通过4种方式与遥控器相连：

（1）传统的PWM多线连接方式；

（2）PPM单线连接（所有通道的数据通过同一条连接线传输）；

（3）Futaba的S.BUS单线连接；

（4）使用Spektrum的卫星接收机直接连接。

笔者在组装时，曾尝试过PPM单线连接和S.BUS单线连接两种方式。相比传统的PWM多线连接方式，布线更加简洁。

3.动力系统

穿越机均采用电机作为动力，250级的一般适用标号为1806-2206的电机。其中1806电机的功率较小、动力比较柔和，也很省电，适合刚入门的新手选配；2206电机的功率相对较大、动力强劲，能够满足有经验的爱好者对“暴力”飞行的追求，缺点是自重大、耗电快。

笔者为250级穿越机选配的是KV值2 300的2204多旋翼专用电机。这款电机采用了桨夹与外转子一体化设计，既保证了二者的同心度，又方便了螺旋桨的安装；桨夹上有正反两种螺纹，不仅能配合电机的两种旋转方向，且可实现桨夹螺母自紧。此外，这款电机使用了较粗的铜线绕制线圈，能耐受较大电流，配合大直径、大螺距的螺旋桨，使穿越机飞行更加“暴力”。

穿越机电调的选配有其特殊性。常规电调（PWM频率50Hz）已很少被穿越机使用了，取而代之的是多旋翼专用电调。这类电调的PWM频率高，对多旋翼专用电机的转速控制效果非常好。常用的有BLheli、Simonk等开源电调，以及一些PWM频率在500Hz以上的非开源高速电调。

在选定了2204多旋翼专用电机后，笔者又为穿越机选配了工作电流10A的电调。螺旋桨的规格是6045，安装孔直径5mm，与电机桨夹直径一致，方便装配。电池则是容量1 500mAh的3S锂电池，兼顾了续航时间与起飞重量。这块电池同时还为电压12V的摄像头和图传发射机供电。

4.机架

为了能够穿过狭小空间，穿越机的机架尺寸通常较小，轴距为200-300mm。一般来说，轴距越小、穿越机的可操纵性越好，“穿越”能力越强；轴距越大、穿越机的稳定性越好，可选配大直径螺旋桨，飞行速度更快、飞行更“暴力”。

穿越机机架的常见结构布局有“Y”形三旋翼、“X”形四旋翼、“H”形四旋翼、“米”字形六旋翼等，所用材料一般为工程塑料、玻璃纤维、碳纤维等。

由于在飞行中免不了磕碰，因此在选择穿越机机架时应特别注意几点：

（1）布局合理，考虑好各个模块对应的安装位置；

（2）空间大，能将全部设备容纳于机架内；

（3）结构坚固，抗“炸机”能力强。

笔者为250级穿越机选用了一款轴距280mm的四旋翼机架。这款机架的结构布局介于“X”形和“H”形之间，受力结构优于“H”形布局，又不会出现“X”形布局多旋翼的螺旋桨容易被摄像头拍到的问题。

机架共有3层，全为框架结构，内部空间较大，便于容纳安放各类设备。由于框架采用1.5mm厚的碳纤板、机臂采用3mm厚的碳纤板制作，因此整副机架强度高、重量轻（空机重量仅125g）。在机架的最前方设有摄像头专用安装位，既能为摄像头提供良好的视野，又可避免其在碰撞时受损。（未完待续）