四轴飞行器DIY入门一：主要部件介绍及选购

楼主打小就喜欢会飞的东西，《航空知识》从初一就开始看（伪军迷一枚），第一架航模是橡皮筋动力的塞斯纳，但是随着学业和工作关系，一直没有真正的堕入模 界，直到7年前离开家到外地工作，有自己的一片小天地后，就一发不可收拾，楼主是静态动态双修，今天借张大妈的平台，给大家介绍下四轴飞行器DIY。

为啥要玩四轴呢？第一是四轴DIY的门槛近些年一路走低，各式各样的飞控层出不穷（这里要感谢那些Do飞控的大神们！），不必花费太多就能拥有一架四轴飞行器；第二就是咱能飞的空间越来越萎缩，想方便的在市内去飞固定翼实在是难找地方，四轴无需太大的场地就能爽飞。

下面进入正题：
什么是四轴飞行器？
通俗点说就是拥有四个独立动力旋翼的飞行器，四轴飞行器是多轴飞行器其中的一种，常见的多轴飞行器有两轴，三轴，四轴，六轴，八轴。

四轴飞行原理
为什么四轴能飞起来？没有机翼，升降舵，方向舵，他怎么控制升降/方向？
飞行器的主要飞行动作有垂直（升降）运动，俯仰运动，前后运动，横滚运动，侧向运动，偏航运动：
垂直（升降）运动最好理解，就是油门控制，推油门上升，拉油门降低，所有升力来自旋翼。

仰俯运动，在固定翼中是靠推拉升降舵来 实现，四轴则是通过控制其中2个（或4个）轴线上的电机转速来实现，如下图所示：1号电机提速，3号电机降速，四轴延X轴方向仰起。并且，仰俯运动的同 时，四轴也会做前后运动，四轴发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反而已。

 

横滚运动，在固定翼中是靠控制副翼来实现，四轴则也是通过控制其中2个（或4个）轴线上的电机转速来实现，和仰俯运动控制方式一样，只是作用的电机不同而已，如下图所示：4号电机提速，2号电机降速，四轴延Y轴方向翻滚。并且，小幅度的横滚运动，会导致四轴做侧向运动。

 

偏航运动，在固定翼中是靠控制方向舵来 实现，四轴则是通过反扭力来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭力，为了克服反扭力影响，四个旋翼，两个正转，两个反转，且 对角线上的来自4各个旋翼转动方向相同；反扭力的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭力相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当 四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭力会引起四旋翼飞行器水平转动，从而实现偏航运动，入下图所示：1,3号电机转速提高，2,4号电机转速降低，四 轴就会水平旋转起来，由于总体的升力不变，所以不会导致四轴上升/下降。

四轴飞行器的类型
根据电机分布的位置，常见的四轴飞行器类型有以下几种：
1.四轴“十”模式，四个电机呈十字分布，对头方向是M4电机方向；（M代表电机，箭头代表电机旋转方向）

2.四轴“X”模式，四个电机呈X形分布，对头方向是M4和M2的中间点；

3.四轴“Y”模式，M1和M3电机正反安装在同一个中轴上，对头方向是M4和M2的中间点。

除了上面的一些四轴类型，还有可变轴的设计，通过加装伺服舵机来调节电机的轴线，使得四轴更具飞行灵活性，可以做出更多的3D动作，但是安装调试难度较大，本文就不介绍了，有兴趣的童鞋可以去搜索下。

主要部件介绍：
了解了四轴飞行器的飞行原理和类型后，我们再来看看DIY一个四轴飞行器需要哪些部件。
1.遥控器
  工欲善其事，必先利其器，一个顺手的遥控器可以用很多年，所以大家在选购遥控器的时候不要去图便宜挑杂牌。在选购遥控器前先了解几个术语：
通道
通道就是遥控器可以控制飞行器的动作的路数，一个通道控制一个动作，比如油门的高低控制就使用掉一个通道，方向的控制又使用掉一个通道。前面介绍过，四轴的基本动作有垂直（升降）运动，俯仰/前后运动，横滚/侧向运动，偏航运动，所以遥控器最低要求四通道。实际我们还需要预留一些额外通道来控制其他的部件，所以推荐选用六通道遥控器。
FM/2.4G
FM调频遥控器是比较老的技术了，现在已经被2.4G无线遥控器取代。
日本手/美国手
这个是根据遥控器摇杆的布局取得俗名，美国手：左手油门/方向、右手副翼/升降；日本手：右手油门/副翼，左手升降/方向。至于选哪个手法的遥控器，就根据自己的喜好了，楼主是习惯用日本手。
遥控器品牌众多，JR,Futaba，Spektrum，天地飞，华科尔等等，其中，新手入门推荐用天地飞6A或天地飞7，两款都是2.4G的，X宝搜索关键字“天7/天6”即可。
Spektrum的遥控器可以去天猫旗舰店购买，地平线模型是Spektrum的代理；其他牌子的的遥控器直接在X宝搜素品牌即可。
另外，日亚，美亚也有一些牌子的遥控器出售：
 

 

 

楼主目前还在用的是一个天地飞FM6通道和一个天地飞7，FM虽然过气了，但是拿来配一些微型接收飞KT板小飞机还是很惬意的；天7就拿来飞四轴。

2.飞控
飞行控制器是四轴飞行器的核心，用来控制四个电机协调工作，检测飞行器高度、姿态，自动调节飞行动作。
飞控品牌众多，大疆、零度、玉兔、MWC、APM、FF、KK等，价格高低分布广泛，萝卜青菜任君选择。
喜欢折腾的可以选择一些固件开源的飞控，比如FF,KK之类，不爱折腾的可以选择大疆的哪吒。基本每款飞控都有非常详细的说明书，大家不用担心后续的tech support，另外有问题可以去5imx上瞧瞧。
这里再插一句，四轴在10年左右慢慢在国内模界兴起，当时飞控基本都是国外玩家在倒腾，其中一款开源的廉价飞控传入中国，让很大一部分人步入四轴DIY圈子，那就是KK，现在一块KK才卖5,60块人民币，还是很值得折腾的。
飞控 X宝搜索链接
楼主目前手头上只剩一块KK和玉兔了：

KK飞控

KK和USB接口的数据线

 

KK刷固件的界面

安装好的玉兔

3.机架
常见的四轴机架有十字型，X型，H型，材料可谓五花八门，木材，PVC管，铝合金，波纤，碳纤都可用来做机架。初学者建议使用铝合金十字机架，第一比较便 宜，第二耐操，第三在飞行方面容易上手，等到技术成熟了再考虑更换成H型碳架，易于上航拍器材。机架的常见尺寸有 250,330,400,550,650，这些数字代表对角电机位之间的距离，单位是mm，初学者建议选择650的机架，尺寸较大，但是飞行起来会很稳。
四轴机架 X宝搜索链接

4.电机/桨叶/电调
电机的类型主要有无刷和有刷，大型四轴要用无刷电机，那些微型mini四轴用的是有刷电机。常用品牌有新西达，朗宇，银燕，翱翔等，其中新西达算是保有量最大的牌子了，适合初学者。
那么什么样的电机适合四轴飞行器呢？
首先，先了解一个重要参数：
KV值
无刷电机KV值定义为“转速/V”，意思为输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。例如KV1000的无刷电机，代表电压为11V的时候，电机的空转转速为11000转/分。
KV值越大，速度越快，但是力量越小；
KV值越小，速度越慢，但是力量越大；
如果不能理解的，可以想想汽车的档位，汽车挂一档时，力量最大，但是速度最慢，挂五档时，力量最小，但速度最快。
由于我们之前选择了650的机架，这个尺寸的机架配合KV1000的电机比较合适。当你搜KV1000的电机时会看到什么2212电机，2018电机等 等，他们的KV值可能都一样，那么如何选择呢？这些数字代表了电机的尺寸。不管什么牌子的电机，具体都要对应这4位数字，其中前面2位是电机转子的直径， 后面 2位是电机转子的高度。简单来说，前面2位越大，电机越肥，后面2位越大，电机越高。又高又大的电机，功率就更大，适合做大四轴。所以，最后确定使用 KV1000 2212的无刷电机。
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不同规格的电机、电调

电机定下来以后就要选择合适尺寸的桨叶，四轴常用桨叶的尺寸有：1145、1045、9047、8045（四位数字的前两位代表直径，后两位代表螺距），KV1000的电机需要配合1045的桨叶，并且要用到正反桨。
为什么要用正反桨？
四轴飞行器是安装4个桨片，假如说都用一个逆时针转动的话，4个桨片都会产生一个逆时针旋转的自旋扭力，使得飞行器向右自旋。为了抵消这种自旋就用2个正 桨 2个反桨，2个顺时针2个逆时针的桨片按照循环排列，一对桨片往左扭，一对桨片往右扭来抵消掉桨片转动时发出的自旋扭力，使之均衡。
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1045正反桨

桨叶上可以看到规格

再来看一下电调，电调即电子调速器，电调的作用就是将飞控板的控制信号，转变为电流的大小，以控制电机的转速，同时电调还充当了变压器的作用，将 11.1V 的电压变为5V为飞控板和接收器供电。电调的品牌有好盈、银燕、新西达、中特威等，电调的做工精确度对飞行有重要影响，所以大家可以选择稍微好一点的电 调，比如好盈和银燕的。
电调的参数主要是输出电流，主流的有 10A,18A,20A,25A,30A,40A等，输出电流越大，电调的体积和重量就越大，根据我们之前选定的机架，电机，这里选择18A的电调比较合 适。一个电机配一个电调，总共需要4个电调，现在也有4合1的四轴电调卖，不过不建议选择那种，毕竟单独的电调以后也可以作为它用。
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5.电池/充电器
电池属于易耗品，也是后期投入比较多的一个部件。电池品牌也是所有部件中最多的一个，因为电池制作的技术门槛低，所以品质良莠不齐，特别容易中招，这里只介绍下电池的参数，就不做推荐了。
按照我们选购的机架尺寸，这里选择11.1V,2200mAh,30C的锂电池比较合适，第一数值是电池电压，第二个数值是电池容量，第三个数字代表持续 放电能力。这里重点说下这个持续放电能力，这是普通锂电池和动力锂电池最重要的区别，动力锂电池需要很大电流放电，这个放电能力就是C来表示的，例如一块 1000mah电池，放电能力5C，那么用5x1000mah，得出电池可以以5000mah的电流来放电。但是要注意，我们不能让一块电池把它的电量完 全放完，如果这样的话，这块电池就废掉了，所以，当使用电池飞行时，电池电压降低到10V时最好更换电池。楼主的四轴起飞重量2公斤，这么一块电池飞行时 间大概10-15分钟（悬停省电，做动作会耗电）。
模型专用电池是不能用普通充电器的，必须要用平衡充。由于 11.1V的锂电是由3片3.7V的锂电组成，内部是3片锂电池，因为制造工艺原因，无法保证每片电池的充电放电特性都有差异，电池串联的情况下，就容易 造成某片电池放电过度或充电过度，所以解决办法是分别对内部单节电池充电，平衡充就是起这个作用。和电池一样，平衡充的选择也有很多，便宜的几十块钱，贵 的上千块，那我们如何选择呢？楼主的建议是几十块的充电器不要碰，在能力范围内选择最贵的。楼主自用的是款便宜的B6平衡充，个人感觉还不错，推荐新手使 用。
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电池 X宝搜索链接

目前在用的电池组

四轴的基本介绍和主要部件的选购就介绍到这里.

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