倾斜旋翼机

ArduPilot 将倾斜旋翼视为一种特殊的 QuadPlane。您应首先阅读 QuadPlane 文档 在进入倾转旋翼机专用文档之前,请先阅读该文档。

在 ArduPilot 术语中,倾转旋翼机是一种 VTOL 飞机,通过倾斜一个或多个旋翼,使其提供向前推力而不是向上推力,从而实现悬停和向前飞行之间的转换。

备注

这有别于 尾随者 在悬停和前飞之间移动时,(飞行)控制器和主机身会改变方向。请勿将以下信息用于尾随者,因为某些参数是共享的,但请使用 "尾随者 "中的说明。 尾随者飞机.

倾转装置的类型

ArduPilot 支持多种倾转旋翼机配置。常见的配置包括

  • 前两台发动机倾斜的倾转垂直起降机

  • 四个发动机都倾斜的倾转垂直起降机

  • 倾斜式三旋翼机,前部两个电机倾斜,后部倾斜用于偏航

  • 倾斜式三旋翼机,前部两个电机倾斜并偏航

  • 倾斜式六轴飞行器,前部四个电机倾斜

  • 倾斜翼,主翼与两个发动机一起倾斜

  • 二进制倾斜装置,倾斜装置只能处于两个位置之一

  • 连续式倾斜装置,可将倾斜装置控制在从直上到直前的范围内的任何角度

  • 矢量倾斜转子,左侧转子的倾斜可与右侧电机的倾斜分开控制

除这些变体外,还有使用副翼、升降舵、尾翼和其他控制面进行固定翼飞行的变体。可以实现的组合数量惊人,VTOL 设计实验也很常见。ArduPilot 的目标是以少量参数支持多种倾斜旋翼机配置。

设置倾斜转子

首先需要通过设置 Q_ENABLE 为 1,并通过设置 Q_TILT_ENABLE = "1",然后选择正确的垂直起降框架类别和框架类型。

垂直起降框架类在 Q_FRAME_CLASS.框架类别是根据载具悬停时的旋翼配置来选择的。目前支持的倾斜旋翼框架类别有

框架类Q_FRAME_CLASS
四旋翼飞行器1
六旋翼飞行器2
八旋翼飞行器3
Octaquad4
Y65
三旋翼飞行器7
旋翼飞行器10

选择好框架类后,您需要获取 Q_FRAME_TYPE 对对 Q_FRAME_TYPE 是机架的子类型。例如,对于四旋翼飞行器,帧类型 1 表示 "X "帧,帧类型 3 表示 "H "帧。对于 Tri 和 Y6,该参数被忽略。

有关选择框架类型的详细信息,请参阅 ArduCopter 多旋翼飞行器设置指南。

设置后 Q_ENABLE, Q_FRAME_CLASSQ_FRAME_TYPE 您需要重新启动。

倾斜面具

倾斜转子最重要的参数是倾斜遮罩,在 Q_TILT_MASK 参数。

"这款" Q_TILT_MASK 是一个位掩码,表示哪些电机可以在飞行器上倾斜。您需要启用的位与所选框架类别和框架类型的标准 ArduCopter 电机图中的电机排序相对应,即第 0 位对应电机 1。

例如,如果您有一架倾斜式三脚架,其前两个电机可以倾斜,那么您应该设置 Q_TILT_MASK 到 3,也就是 2+1。

如果您使用的是倾斜垂直起降机,4 个电机都能倾斜,那么您应该设置 Q_TILT_MASK 到 15,即 8+4+2+1。

倾斜式

大多数倾转旋翼机使用普通伺服器来实现旋翼倾斜。这样,(飞行)控制器就可以在从直上到直前的范围内连续控制倾斜角度。

有些倾转旋翼机采用二进制机制,通常使用缩回伺服器,(飞行)控制器可以命令伺服器完全向上或完全向前,但不能要求倾转旋翼在两者之间的某个角度停止。

最后,一些倾转旋翼机还具有偏航矢量控制功能,即通过独立于右侧旋翼的左侧旋翼倾斜来控制偏航。

您需要使用 Q_TILT_TYPE 参数。有效值为

倾斜式Q_TILT_TYPE
连续0
二进制1
矢量2
生物旋翼飞行器3

倾斜伺服器

接下来需要配置哪些伺服输出将控制可倾斜转子的倾斜。

您可以通过以下伺服功能值进行控制。

倾斜控制SERVOn_FUNCTION
前倾电机41
前左倾斜电机75
前右倾斜电机76
后倾电机45
后左倾斜电机46
右后倾电机47

备注

对于偏航应用,左右倾斜舵机将用于前方和/或后方。您应选择正常 前倾电机 和/或 后倾电机 否则

倾斜反转和范围

您需要设置 SERVOn_REVERSED 根据舵机的方向调整倾斜舵机上的参数。调整后,在手动模式下,旋翼向前倾斜,而在 QSTABILIZE 模式下,旋翼笔直向上。

您可能还需要调整 SERVOn_MIN 和 SERVOn_MAX 值,以调整前进飞行和悬停时每个舵机的运动范围和准确角度。

倾斜角度

"这款" Q_TILT_MAX 参数控制连续倾斜飞行器在过渡期间的倾斜角度。它是转子在等待达到过渡空速时移动的角度(单位:度)。

正确的值为 Q_TILT_MAX 这取决于需要多大程度的倾斜才能获得足够的空速,让机翼提供大部分升力。对于大多数倾转旋翼机来说,默认的 45 度是不错的选择。

倾斜率

倾转旋翼的一个关键参数是在悬停和前飞之间转换时,倾转伺服器的移动速度。

控制倾斜率的两个参数是

如果 Q_TILT_RATE_DN 为零,那么 Q_TILT_RATE_UP 用于两个方向。

倾斜舵机的移动速度取决于多种因素,特别是飞行器对多旋翼飞行的适应程度。一般来说,建议在初始测试时偏向于缓慢过渡,然后根据需要慢慢加快速度。

典型值为每秒向上和向下旋转 15 度。

请注意,ArduPilot 倾斜旋翼代码中的倾斜率存在一些自动例外:

  • 切换到手动模式时的倾斜速度为每秒 90 度。这使您在需要手动模式时能快速控制前飞。

  • 一旦完成向前过渡,电机将以每秒 90 度的速度覆盖剩余的角度。

备注

对于二进制类型的倾斜伺服器,这些速率应设置为伺服器的实际测量速率,因为它与 ArduPilot 控制无关。

固定翼飞行中的倾斜稳定辅助装置

可以使用倾斜电机(如果不是双向倾斜型)来辅助固定翼的滚转和俯仰控制。如果 q_tilt_fix_gain 大于零,这决定了多少控制需求会导致电机倾斜。所能达到的最大倾斜角度取决于 q_tilt_fix_angle 参数。建议从 0.1 开始设置。 q_tilt_fix_gain 然后再逐步提高,以获得所需的响应。

为了设置伺服运动的范围,请参见 倾转旋翼伺服器设置.

偏航/航向

矢量偏航飞机分别倾斜左右旋翼(前旋翼和/或后旋翼,如果使用),以控制悬停时的偏航。这降低了倾转三角翼飞机的机械复杂性,因为它避免了为后部电机配备倾转伺服器来控制偏航。

要设置偏航矢量飞机,需要设置 Q_TILT_TYPE =2,同时设置 q_tilt_yaw_angle 是指倾斜电机可以向上超过 90 度的角度(单位:度)。

例如,如果您有一架带有偏航矢量的倾转三旋翼旋翼飞行器,而您的前电机可以从正向飞行中总共倾斜 110 度,那么您的 q_tilt_yaw_angle 将是 20,因为这是倾斜装置可以超过 90 度的角度。

您还需要将两个倾斜舵机设置为 SERVOn_FUNCTION =75 用于左前倾斜和 SERVOn_FUNCTION =76 用于右前倾斜。

为了设置伺服运动的范围,请参见 倾转旋翼伺服器设置.

非矢量偏航

非偏航飞机 (Q_TILT_TYPE = 0 或 1)需要一个倾斜伺服器来控制偏航。

您需要将前倾角舵机设置为 SERVOn_FUNCTION=41 以及用于偏航控制的伺服器,使用 SERVOn_FUNCTION=39如果机架是三旋翼飞行器,则应将偏航伺服器的最大倾斜角设置为度。您应该设置偏航伺服器的最大倾斜角度,单位为度。 q_m_yaw_sv_angle.这个倾斜角度假定 SERVOn_MINSERVOn_MAX表示 +/- 90 度,其中 SERVOn_TRIM 代表 0 度倾斜。

请注意: 伺服功能=39 通常是电机 7 的输出功能,但在非伺服偏航倾转旋翼三旋翼机中,偏航伺服器是通过 SERVOn_FUNCTION = 39.

如果要设置 BLEHeli esc 遥测,需要设置 Q_M_PWM_TYPE 到 4(DShot 150),将遥测信号连接到 SERIAL 端口,并设置其 SERIALn_PROTOCOL 至 23。

请注意,如果您想在非偏航的三旋翼飞行器中使用 BLHeli 直通设置或遥测功能,则不得设置 SERVO_BLH_AUTO 设置为 1。 SERVO_BLH_MASK 到实际连接的 BLHELI-ESC 伺服通道的输出位掩码。

例如,如果您的电机连接到伺服 9、10、11(pixhawk1 的前三个辅助输出),请设置 SERVO_BLH_MASK 至 1792 年。

双旋翼倾转旋翼机

这是倾斜旋翼 QuadPlane 的一种特例。设置略有不同,但该配置实际上是普通的 QuadPlane,可以执行 QuadPlane 过渡。为了设置这种飞行器配置,请

  • Q_FRAME_CLASS = 10(尾随者,尽管这不是尾随者!) = 10(尾随者,尽管这不是尾随者!) = 10(尾随者,尽管这不是尾随者

  • Q_TILT_TYPE = 3 (生物旋翼飞行器)

电机和倾角设置

对于电机和俯仰舵机,应为左右电机的两个俯仰舵机以及左右电机的节流阀设置 SERVOn_FUNCTION 值。

倾斜伺服限制的设置与其他倾斜转子有些不同。要设置正常的倾斜转子范围,您可以设置 q_tilt_yaw_angle然后,倾斜伺服器的 MIN 和 MAX 输出范围将在工作台上以 QSTABLIZE 显示垂直,以 MANUAL 显示水平。

在这种框架类型下,倾斜伺服器的 MIN 设置水平位置,TRIM 设置垂直位置,MAX 设置完全后仰(最大 VTOL 偏航/航向)。在这种情况下,用户必须设置 q_tilt_yaw_angle 为垂直方向的前偏航量(应与后偏航角度相匹配,以防止一个方向的偏航力不对称)。

备注

如果需要反转倾斜伺服器以获得正确方向,则 MIN 和 MAX 可以对调。

否则,该帧类型符合正常偏航倾斜旋转 QuadPlane 过渡和参数。

倾斜转子运动设置

还有

倾转旋翼伺服器设置

倾斜翼襟翼模拟

倾斜翼倾斜旋翼是指整个机翼旋转,而不是电机旋转。这些框架使用 "TiltMotorsFront"(倾斜电机前端)。 SERVOx_FUNCTION (41) 倾斜整个机翼,以便进行固定翼或 VTOL 操作。

您还可以设置机翼倾斜,就像(或除了)普通手动控制或 自动挡板在固定翼模式下,机翼会像襟翼启动时一样倾斜。襟翼完全展开时的机翼倾斜度由 q_tilt_wing_flap 当襟翼全开时,机翼可倾斜 15 度的参数。

飞行前检查

除了常规的 QuadPlane 飞行前检查外,您还应在地面上通过在手动和 QSTABILIZE 模式之间切换来检查倾转旋翼的转换。确保俯仰动作平稳,舵机调整正确,旋翼角度合适。