竞速无人机又称穿越机。无人机竞速运动是近年新兴的科技运动,与电子竞技、机器人格斗一起,并称三大“智能科技运动”。
与常见的摄影无人机不同,竞速用无人机最高时速可达230公里,从1公里到100公里的加速不到两秒。技术上涉及空气动力、软件、电子工程等学科,对飞手的临场反应与操控技巧要求极高。
由于速度极快,无人机竞速也被称为“空中F1”,而FPV(第一人称视角)系统的存在,允许飞手和观众通过无人机镜头实时观看飞行竞速过程,体验坐在驾驶舱内的感觉。戴上从飞行的无人机视角传输视频的头戴式显示器后,有飞手将其形容为“灵魂出窍”,刺激程度不亚于赛车。
激烈竞速中,“炸机(由于操作不当或机器故障等因素导致无人机不正常坠地)”并不鲜见。无人机竞速除了比赛完成难度颇大以外,观看上也存在问题:无人机太小,外型也很相似,跟踪他们的移动甚至搞清楚是谁赢了,都不太容易。在专业的比赛中,无人机通常会装上二极管,方便观众区分。
机架:
机架为分体式,使用日本东丽3K平纹哑光碳纤维为主要材料,碳纤维有强度高重量轻的优点,辅助以铝合金铝柱作为支撑;机架采用分体构造,机臂使用5mm厚度碳板CNC加工切割而成,造型为10mm超窄机臂设计,降低整体风阻,提高飞机的极限飞行速度和更强的加速能力,夸张的厚度可以保证机身拥有足够的强度和刚度来保证可以承受强烈的冲击;顶板和底板使用3mm碳纤维板材用于组合分体机臂来形成机身框架;机架轴距为215mm,适用于5英寸直径的螺旋桨及其配套的电子设备。
动力:
飞机动力部分主要为电调和电机。
电调分为分体式电调和四合一电调两种,根据机架结构,动力要求及外观要求自行选择。由于我们团队设计的机架采用窄机臂设计,因此我们选用了四合一电调,并和飞控系统上下叠放在飞机机身内构成飞塔核心。
电机有2204、2205、2206、2207、2305、2306、2307等各种不同型号和KV值,根据我们的机架结构,动力要求及外观要求我们选择了BBB2207 2650KV的外转子无刷电机,无刷电机的有点是响应快,体积小,拉力大,配合4S 1550mah 100C的高放电倍率的石墨烯聚合物锂电池,该飞机可以拥有10比1的巨大推重比,并且可以达到200km/h的惊人时速!
飞控:
飞控(Flight Controller)飞行控制器,是飞机的大脑,目前主流穿越机使用F4飞控,即以STM32F405单片机为核心,辅助有六轴电子陀螺仪来传感加速度信息,飞控同时也集成有OSD(On screen display)屏幕叠加显示系统,可以把飞控的重要数据叠加显示在FPV视频信号中让飞手实时读取飞机电压电流信号强度回传等重要信息,我们选择的是DlalrcF405飞控并运行Beta flight固件。
FPV:
First Person View第一人称视角,机载FPV设备包含摄像头,5.8GHz图像传输系统,以及5.8GHz图传发射天线,接收端为5.8GHz第一视角FPV眼镜。飞手通过飞机传来的零延时模拟信号图像来以第一视角操控飞机进行比赛。