察打一体无人机计划

李金河

今年初，随着烟花禁燃的放开，社区里、街道旁又充满了“人间烟火”。无人机载烟花越来越流行，如何安全有效燃放烟花？目前，主流方式是在地面点燃烟花后再让无人机紧急起飞，但这种方式容易导致人们被烟花或无人机误伤。

能不能实现在空中点火？我看着挂在墙上自制的穿越机，有了主意——设计一款察打一体无人机。

一、设计方案

根据字面意思，察打一体无人机要具备“察”和“打”的功能，即具备图像采集与传输功能，还要有可控点火装置能机载的火药。图像采集和传输系统在飞机上已集成好，所以主要考虑火药的类型与可控点火装置。

二、选择火药

市面可做火药的烟花有仙女棒、窜天猴、摔炮、擦炮、爆炸式烟花等。仙女棒的威力不大，而摔炮、擦炮等有损坏无人机的可能。综合考虑，我选择窜天猴作为机载火药。

三、可控点火装置电热丝的选择理论分析

点火装置最重要的是热源。根据导体的发热公式，热源导体需选用比导线电阻大得多的导体，以避免导线过热。根据欧姆定律，线路的总电阻不能太大，以保证发热的主导因素——电流足够大。经分析计算，我选择镍铬合金丝作为发热丝。

材料选定后，就要确定合金丝的规格。我准备用卫生纸作为电热丝引燃烟花引线的媒介，以提高成功率。查找资料后得知，若要引燃卫生纸，电热功率应不低于60 W。该穿越机巡航电流为7 A左右，待机平均电压约为16 V，巡航安全限制电压12V。电池放电倍率100 C，容量1550 mAh。经过漫长的理论分析，应使用2 cm，0.1 mm线径的合金丝。

四、设计可控点火装置电路

之前自制的穿越机的飞控系统采用的是Betaflight系统，这个系统是开源系统，根据它的开源介绍，是支持舵机的。更重要的是，该系统支持输出20 ms周期的pwm方波信号。也就是说，可以通过方波信号来驱动mos集成电路，进而驱动继电器——它可以作为可控制引火装置的驱动部分。

五、制作可控点火装置硬件

我将扫了齿的舵机驱动板取下，让它发挥“余热”，省去了定制电路板的麻烦。

六、安装

将点火装置安装在穿越机上，并设置相关通道，修改无人机程序。由于发热元件不能用传统焊接方式连接，只能用螺丝将电线与合金丝固定在一起。电线采用耐高温的硅胶线，防止电线被尾焰破坏。

七、测试效果

察打一体无人机测试效果符合预期，可控性和安全性較好，装载不同的烟花可以玩出很多花样。比如，装载“青春互动”烟花的穿越机进行花式飞行，可以制造出独特的视觉效果，为节日增添欢乐的气氛。

此外，空中点火的设置提高了烟花燃放的安全性，避免了地面点火误伤人或引起火灾的情况发生。