遥控直升机舵机和连杆的调整

安装好的遥控直升机需要调整这个大家都知道,但是很多爱好者在调整飞机的时候,往往会忽略舵机和连杆调整的细节,特别是采用高档遥控器时.这种忽略的调试会导致飞机在操作性能上下降.

首先,是要尽可能多的利用航模舵机的控制精度。

我们可以从一些遥控器的型号中了解到遥控器的精度,如PCM1024 就表明该设备是10位精度的,其内部的AD转换精度是10位,能将参考电压分成210份……(这么一直说下去太难理解,也就能蒙蒙专业人员,下面按普通话说……)
“1024”的意思就是将操纵杆的行程等分为1024个位置,并给每个位置排一个编号,如将操纵杆推到最上面的位置叫“0”,把向下的一个位置叫“1”,把再向下的一个位置叫“2”……以此类推,操纵杆推到最下面的位置叫 “1023”,共1024个位置。这样操纵杆的每一个位置就都有了一个“名字”,发射机只需要将一个位置的“名字”通过接收机告诉舵机,舵机就可以根据这个“名字”把舵机摇臂转到相对应的角度了。对于舵机来说,一般舵机的旋转范围是±45度,如果发射机的精度还是1024,则舵机就是按±45度得范围等分成1024个位置,简单做一下除法可以计算出舵机的理论最小分度是:90度/1024≈0.09度,这就是舵机的理论精度。
精度的概念理解起来有点像“大楼和电梯”。一栋大楼被分成许多“层”,也就是“位置”,每一层都有一个“名字”,如“五层”、“八层”等等,而电梯就好比舵机,他只会停在一层的整数倍上,如1的2倍的“二层”、1的16倍的“十六层”,而不会停在两层的中间。同样,一但精度和起始位置确定了,舵机也只会停在“精度”的整数倍上。如果精度还是0.09度,则舵机只会停在0度、0.09度、0.18度……9.09度……的位置。如果放大来看,舵机其实是在“一格一格”地转动。
但刚才所说的还都是舵机的理论精度,实际使用时舵机多少都会受到阻力,由于受到的阻力和舵机内部控制规律共同作用,舵机的实际控制精度要低很多,这点在非数字舵机和小扭力舵机上尤为明显。虽然无法定量分析,但可以做一个简单的实验加以验证:将舵机连接到接收机的任一通道,接通发射机和接收机的电源,用手慢慢转动舵机摇臂,随着用力的加大,会发现虽然舵机会产生很大的反扭力,但摇臂还是会稍稍偏离原来的位置,这时偏离的角度就是舵机当前状态的实际精度,这已远远大于理论精度了。
前面我们了解到舵机的控制精度,现在就要想方设法来尽可能多的利用其精度,来达到最好的控制效果。其实道理也很简单,只要让舵机满行程工作就可以了。
假如舵面要求的偏转角度是±10 度,则需要调整舵机摇臂和舵面舵角的使用长度,使舵机±45度的偏转范围对应到舵面的±10度的偏转范围。舵机达到满行程工作,这样不仅没有损失控制精度,同时还减轻了舵机的负荷。

其次,舵机的中立位置不一定要调整到舵面的“零”位。

要具体情况具体分析。以直升机的总距(旋翼迎角)的调整为例,直升机在飞行时需要靠旋翼产生的升力来抵消飞机自身的重量。这就使得直升机在悬停时的旋翼迎角不为零,一般在5~5.5度。而在普通飞行状态的最大迎角和最小迎角分别是10~11度和-2~-5度(在3D飞行中正负迎角基本是相同的,这种特技飞行对操纵者的控制技术要求很高,这里就不作详细论述了)。如果这时还将舵机的中立位置调整到旋翼的0度迎角,再通过调整遥控器的“行程设置”功能,将舵机的正行程限制到10度迎角位置,负行程限制到-2度迎角位置,就会产生两个问题:一是迎角的控制精度下降;二是舵机的动作不均匀。
还以PCM1024设备为例,理论上旋翼在0~10度偏角范围和0~-2度偏角范围都各应有512个分度,但经过上述调整后,如果保证0~10度偏角一侧有512个分度,则在0~-2度偏角一侧就只剩下 512 ╳ 2/10 = 102.4个分度了,一下少分了400多格,总距控制精度降低了80%!原因就在当改变舵机行程时,舵机的原有精度是不变的,缩减行程只是把多余的分度 “砍”掉了,而不是把分度“压缩”。

这就导致了第二个问题的产生——舵动作不均匀。由操纵杆杆量与旋翼迎角曲线可以看出,在正偏角一侧,使舵面增加一度所改变的杆量,比在负偏角一侧增加一度所改变的杆量大。从曲线的斜率可以很容易看出这一点。

杆量与旋翼迎角曲线

反过来说在两侧相同的杆增量对应的舵增量不一样。产生的后果是飞机在正迎角动作和负迎角动作的操纵感受是不一样的。

解决的方法也很简单,只要把操纵曲线“拉直”就可以了。但应注意这时的舵机中立位置所对应的舵偏角就不是0度了。此时的舵偏角可以由简单的几何公式计算:

舵机中立位置对应舵偏角=(舵正偏角+舵负偏角)/ 2

总距曲线 旋翼迎角示意图

上例中的舵机中立位置所对应的旋翼迎角为4度。之后再通过调整总距联动曲线,将悬停迎角调整到5~5.5度。

在某些情况下,如固定翼飞机的升降舵控制则不能适用上述调整方法。由于固定翼飞机在倒飞时要克服机翼用于平衡正飞时飞机重量所产生的升力,所以在倒飞时升降舵要向下偏转一定的角度才能保持平直倒飞。所以习惯上在调整升降舵时会把用于倒飞的这部分舵偏角预留出来,以便保证飞机在倒飞时会有与正飞相近的机动性。比如升降舵的正偏角为20度时,负偏角会被设为-25~-30度。

升降舵偏角

如果还按上述方法调整,调整后的舵面中立位置在-5度。这个结果是无法令人接受的,谁也不会一直“拉”着操纵杆飞飞机。

这里总结出一条适用上述调整方法的规律——当操纵杆在中立位置时,舵偏角不在0度,则可使用此方法。如直升机的总距调整,直升机的尾桨调整等。

下面再说说舵机摇臂与舵角的安装关系。

我们知道舵机是将旋转运动转化为连杆的直线运动,再由连杆的直线运动转化为舵面的旋转运动。看起来初始运动和结果都是旋转,对连杆与舵机摇臂和舵角的连接没有什么特殊要求。但要将舵机的运动准确地在舵面上复现,还是要遵循一定的规律。那就是应尽量保证舵机摇臂与舵角平行,如果摇臂与舵角的使用长度不同,则不能把整摇臂在任何位置时都与舵角平行,这时则应尽量保证舵机摇臂在中立位置时与舵角平行。

我们知道平行四边形两对边与底边的角度相等,连杆机构正是使用这个原理。但是,如果舵机摇臂的使用长度和舵角的使用长度不相同,则不能保证舵角与摇臂时时刻刻平行,这时应确保舵机在中立位置时与舵角平行。
摇臂与舵角平行图

如果不满足平行关系,舵机摇臂的动作就不能正确地反映在舵面上。
最后再简单说一下指数微调的作用。

指数微调是中高端遥控器所具备的独特功能之一,作用是将操纵杆的动作按“非线性”的规律复现或说是“映射”到舵机的运动上。通过调整指数微调,可以让 舵面在操纵杆中立位置的响应更“灵敏”或更“迟缓”

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