双旋翼

Bicopter,也叫双旋翼,也是一种挺有趣的飞行器。
电影阿凡达中的毒蝎炮艇就是一种富有科技感的双旋翼战斗机。
我在航模的尺度设计并制作了一台双旋翼,实现了基本的飞行。
本设计中的3d文件的stl档案可以从git获取:
https://github.com/LazemanCY/3D-Design-Parts/tree/master/BiCopter
有兴趣的朋友可以直接用3D打印机制作并组装。
双旋翼飞行器
//———————–基本配置———————–
机体:PETG打印件,320mm*10mm玻纤管一根,150mm*5mm竹棍四支
电机:Emax出品的MT1806电机
螺旋桨:5*4正反桨
电调:Emax的12A-BLHeli系列电调
舵机:仿SG90舵机
电池:3s550mah
飞控:自制的运行MWC固件的飞控板
总重:不含电池214g
双旋翼飞行器
//———————–机身结构———————–
矢量电机座
改变电机推力的机构是双旋翼的核心,也是最难的部分。很多爱好者使用简便的办法,直接把电机座固定在舵机摇臂上,这样一头连接的方式,让舵机摇臂部分承受了较大的力。我使用典型的摇篮式结构,一头是轴承,另一头是舵机摇臂。轴承型号是693zz。
双旋翼飞行器
中心板
用来安装飞控的底板,中间的孔贯穿碳纤管。中心板的安装柱孔距45mm。
脚架
一侧两根竹签,总共四条腿。
//———————–电装走线———————–
两个电调的电源线并联后连接JST插头。
其中一路电调的BEC正极插上飞控板,给飞控供电;另一路电调的BEC正极和两台舵机的正极单独连接,让舵机和飞控分开供电。
//———————–飞控配置———————–
我用的飞控是反集成的结构,由底板、Arduino和GY-87模块组成。早年我曾经在淘宝上出售该底板,现在已经不再做了。MWC一直都是我最喜欢的飞控,其关键代码配置如下:
#define BI
#define CRIUS_SE_v2_0
//———————–控制参数———————–
常规的四旋翼,pitch和roll方向几乎是中心对称的,因此pitch和roll的pid参数相差不大,但是双旋翼不一样:roll方向由常规的电机差速的方式来进行操控;而pitch方向,靠舵机来改变动力组推力方向,让推力线和重心偏移,产生俯仰方向的力矩,改变姿态。因此pitch和roll的参数有较大的差别。Yaw方向也类似,因为是直接改变推力方向,和四旋翼的差速控制不同,默认的PID参数也不好直接用。
我实现基本飞行的参数:
ROLL:P 3.3
PITCH:P 0.8
YAW:P 1.4
LEVEL:P 6.5 I 0.010 D 100
我全程开启ANGLE飞行模式,摇杆直接控制姿态角。
//———————–飞行体验———————–
双旋翼不如四旋翼稳重,飞行器pitch方向的转动惯量很小,俯仰很灵敏。
我在有风的户外只做了基本的悬停测试,暂时没有尝试快速飞行,不知道和普通的穿越机差别大不大。
另外控制参数还有优化的空间。
//———————–成就与意义———————–
这是我第一次将矢量推力机构用于实践,依靠类似的结构,三旋翼应该不在话下;另外,双旋翼的结构还可以的运用于Tail-Sitter的VTOL机型。