讓“不可能”變?yōu)榭赡?br/>——涵道穿越機花飛的改進探索

◆廣東省東莞中學松山湖學校高一（14）班 陳霖凱

穿越機又名競速無人機，是一種新興的多旋翼航模。近年來，穿越機相關產業(yè)發(fā)展迅速，操縱穿越機進行花飛（花式飛行）、競速及航拍逐漸在模型圈成為一種潮流。

我就是一名穿越機花飛愛好者。模友們在室外飛行時常使用速度快、機動性強的五寸穿越機，而在室內或人員較多的場景則常用三寸及2.5寸的涵道機、圈圈機等。穿越機和涵道機各有千秋，既有各自的優(yōu)勢，也有各自的不足。

五寸穿越機動力強勁，可以輕易做出各種特技動作，掛載運動相機后拍攝的畫面視覺沖擊力極強。但其槳葉裸露，高速旋轉的槳葉猶如砍刀一般，危險系數(shù)非常高。

室內涵道機由于有涵道圈包裹槳葉，安全系數(shù)高，不易傷人，但涵道圈給飛機帶來了額外的質量及阻力，影響了飛機的機動性。涵道機也因此被不少模友詬病飛行“手感”較差，沒有穿越機應有的“自由感”。因此，鮮有花飛愛好者選擇涵道機進行花飛。

圖1 五寸花飛機

圖2 涵道機

我原先很喜歡用五寸穿越機進行花式飛行，但由于場地所限以及安全性的考慮，將手中的五寸穿越機換成了涵道機。限于涵道機的機動性，我只能飛航線、掛載運動相機航拍視頻。在一次飛行聚會中，我觀看了本地一位模友使用五寸穿越機飛出炫酷的花式動作后，重回花飛的念頭在我心中久久縈繞。最終，我決定重拾穿越機。

常規(guī)的五寸穿越機不能滿足我的需要，于是我思考：能否打造一款機動性如五寸穿越機，而又具備涵道機的安全性的新式涵道穿越機？

從此，我便踏上了改進涵道機的漫漫征途。

減重——有用，但并非完全有用

給涵道機減重是我嘗試的第一個改進方式。

涵道機的涵道圈給飛機帶來了額外的質量與阻力，會導致機動性不強。因此，如果給涵道圈“瘦身”，是否可以提升飛機的機動性，進而實現(xiàn)花飛。

查閱論壇、貼吧以及參考各大穿越機廠家的設計后，我發(fā)現(xiàn)給涵道圈減重常用的方式是將涵道圈設計成鏤空狀，通常是將涵道圈的中部鏤空，只留頂部與底部的框架。我也進行了嘗試，用3D打印材料制作了驗證機。

圖3 涵道機減重后3D打印制作的驗證機

在試飛過程中，驗證機撞擊人或物體時沒有出現(xiàn)槳葉擊打到被撞物的情況，而且手感更好。但在花飛測試中，其手感仍不能與五寸穿越機媲美。驗證機不受控制，在進行原地翻這個基礎動作時甚至出現(xiàn)徑直砸向地面的情況。

這時我意識到，單純給涵道機減重的效果有限，便決定另辟捷徑，從機型設計方面入手進行改造。

機型創(chuàng)新

一次在某視頻網(wǎng)站上瀏覽視頻時，我了解到了牙簽機。

圖4 牙簽機

牙簽機是一種在機身上采用極致輕量化設計的穿越機，其機身因為比普通穿越機輕，動力系統(tǒng)卻與普通穿越機一樣強勁，故推重比大于普通的穿越機，可以輕松實現(xiàn)花式飛行，而且因為輕量而降低了撞擊人或物體時的殺傷力。于是，我購入了一架牙簽機用于練習花飛。雖說牙簽機殺傷力小，但旋轉的槳葉還是存在很大的安全風險。

能否將涵道穿越機和牙簽機結合，制作一架“牙簽涵道機”？

我嘗試在牙簽機上安裝自己設計的輕量涵道圈，將牙簽機裸露的槳葉包裹，制作了一架超輕型涵道機。雖然涵道圈給飛機帶來了額外質量與阻力，但牙簽機自身推重比大的特性彌補了涵道圈帶來的副作用，保持了其良好的花飛手感。

圖5 作者改進后的牙簽涵道機

經(jīng)測試，這種牙簽涵道機機動性能與五寸穿越機媲美，在飛行過程中可以輕松完成常見的花飛動作，美中不足就是載重能力不強。

動力配置改進

為了能在機身掛載Gopro這類性能更好的運動相機，我決定對前文所提的涵道圈減重后的涵道機進行動力系統(tǒng)改進。

為什么我要執(zhí)著于掛載Gopro相機？首先Gopro與穿越機的適配度很高，拍攝的花飛視頻更加流暢。其次是Gopro抗摔打、撞擊能力更強，即便飛機本身“炸機”，相機也不會輕易損壞。

三寸涵道機較常規(guī)的電機選型為1404、1507、1408等無刷電機，這類電機的動力相對于五寸穿越機常用的電機來說較小，在扭力等方面不占優(yōu)勢。在kv值（指每增加1v電壓電機所增加的轉速，常被模友用于比較同等電壓下電機之間的轉速差別）相同的情況下，五寸穿越機使用的電機因扭力更大，可以更輕松地扭動螺旋槳，提供比常規(guī)三寸涵道機電機更大的動力與速度，同時減少了電機發(fā)熱量。

我決定為這架涵道機使用6s（22.2v）電池，使用2204 2250kv電機。盡管使用的電機功率不大，而且kv值略低，但掛上Gopro相機和重裝防水殼后，依舊可在20%左右的油門位置保持懸停，而且能輕松完成普通的花飛動作，飛行后電機未出現(xiàn)“燙手”情況。

圖6 動力改進

之后，一位模友受我的啟發(fā)，使用五寸穿越機中的2207 2020kv電機，制作了一款6s三寸涵道機，它能完成動力系統(tǒng)較差的五寸涵道機更多不能實現(xiàn)的動作。

經(jīng)過我不懈的鉆研、改進、創(chuàng)新，原本在模友眼中不能花飛的涵道機也有了花飛的可能。實踐探究的過程中，我也深刻地感受到：正如鉆研用于花飛的涵道穿越機一樣，只要勇于堅持與創(chuàng)新，就一定能達成想達到的目標。