驾驶垂直起降固定翼飞行器

虽然驾驶垂直起降固定翼飞行器实际上比驾驶传统的固定翼飞机更容易,但您需要了解一些事项。请仔细阅读以下章节。

VTOL 与固定翼飞机的水平调整

通常情况下,固定翼 "水平 "微调(即试图保持的俯仰姿态稳定模式)设置为相对于翼弦线正几度,以便在巡航时提供升力。参见 加速度计校准调整巡航配置 了解更多详情。

不过,在 VTOL 模式下,这会导致飞行器 "向后 "倾斜几度,形成向后漂移的趋势。可以通过设置 Q_TRIM_PITCH 参数来纠正。该参数还可用于校正因 VTOL 发动机位置在 CG 周围不完全平衡而导致的轻微 CG 不平衡。

VTOL 模式下的手动前进油门

通过设置 RC 通道选项 (RCx_OPTION)设置为 "209 "时,该通道可为 QSTABILIZE、QACRO 和 QHOVER VTOL 模式下的前进电机提供单独的油门输入。这样,QuadPlane 在 QSTABILIZE(稳定)和 QACRO(加速)模式下向前运动时就无需将油门杆重新定位以保持高度,并且在所有模式下向前运动时都能获得更大的平板阻力。该通道应用的最大节流百分比由以下参数设置 q_fwd_manthr_max.

无线电或节气门故障安全

如果以平面模式或自动模式飞行,则行为由以下因素决定 FS_SHORT_ACTNFS_LONG_ACTN 参数设置(请参阅 "飞机故障安全功能")。可以对 QuadPlanes 进行设置,使其在故障安全触发的 RTL 上不再是正常的飞机行为,而是过渡到 QRTL 并在集合点或原点降落一次,如果 Q_RTL_MODE =1.如果 Q_RTL_MODE =2 时,将执行固定翼进近,然后在高度和 QRTL 之间进行停机,类似于《飞行任务》中 "自动 VTOL 降落 "一节所述的情况。 垂直起降自动飞行任务.

如果处于任何 VTOL 模式(QHOVER、QSTAB 等)且未执行任务,故障安全保护将唤起 QLAND、QRTL 或 RTL,具体取决于如何唤起。 Q_OPTIONS第 5 位和第 20 位被设置。

会发生什么?

一开始可能很难理解混合动力飞机,因此下面将介绍一些情况以及 ArduPilot 代码将如何处理这些情况。

我在 QHOVER/QLOITER 模式下悬停并切换到 FBWA 模式

飞机将继续悬停,将前推力/油门设置在油门杆位置所决定的任何位置,并获得速度。如果在过渡期间将油门调至零,飞机将继续保持当前高度并保持水平,然后减速停止。由于没有进行位置保持,飞机会随风漂移。

如果您推进油门杆,那么前进电机将加大油门,飞机将开始向前移动。当飞机缓慢移动时,四电机将继续提供升力和稳定性。您可以通过滚动和俯仰杆输入来控制飞机的姿态。当您使用俯仰杆(升降舵)时,将影响四马达的爬升率。如果您向后拉起升降舵,四马达将协助飞机爬升。如果向前推动俯仰杆,四轮发动机的动力将减少,飞机将下降。

滚转和俯仰输入也控制着飞机的姿态,因此低速右滚将导致飞机向右移动。这也会导致飞机向右偏航(因为 QuadPlane 代码将固定翼模式下的右副翼解释为指令转弯)。

一旦飞机的空速达到 最小风量 (或 Q_ASSIST_SPEED 如果设置了 最小风量在 5 秒钟内,四轮发动机提供的助推力将会减少。5 秒钟后,飞机将纯粹作为固定翼飞行。

我在 FBWA 模式下快速飞行,然后切换到 QHOVER 模式

四轮发动机将立即启动,并开始将飞机保持在当前高度。爬升/下降速度现在由油门杆设定,油门杆越高表示爬升,油门杆越低表示下降。油门杆处于中间位置时,飞机将保持高度不变。

前进电机会停止,但飞机会由于其动量而继续前进。空气的阻力会让飞机慢慢停下来。飞机的姿态可以用滚动杆和俯仰杆(副翼和升降舵)控制。您可以用方向舵使飞机偏航。

我在悬停时切换到 RTL 模式

飞机一般会过渡到固定翼飞行。四电机将提供升力和姿态辅助,而前进电机则开始拉动飞机前进。根据 Q_RTL_MODE当它返回到返回点(集合点或原点)时,可以选择不同的行为。参见 返回发射 了解详情。

如果您有 RTL_AUTOLAND 然后,飞机将按照任务配置进行飞行。

我在靠近 "家 "的地方切换到 QRTL

如果接近两者中较大者的 1.5 倍以上 RTL_RADIUSWP_LOITER_RAD则飞行器将以 VTOL 模式飞向原点并着陆。如果更大,它将过渡到固定翼,爬向 RTL_ALTITUDE 并执行正常的 QRTL。根据离原点的远近,飞行器可能只是短暂爬升,然后转回进场或空气制动阶段。距离越远,飞回原点时的爬升就越高。如果使用 Q_OPTIONS 位 16,那么它就会切换到 VTOL 模式(如果尚未进入该模式,则导航到原点并着陆)。

我有一台 EKF Failsafe

ArduPilot 提供了一种故障保护机制,可在 EKF 出现故障时保护 VTOL 运行。在正常固定翼操作中,如果 EKF 不健康,ArduPilot 会 "回退 "到另一个惯性制导滤波器 DCM。但是,如果在 VTOL 模式下以自动模式运行,当 EKF 出现故障时,QuadPlanes 会将模式切换为 QLAND,并在所有其他位置控制 VTOL 模式(QLOITER、QRTL、QLAND、QAUTOTUNE)中切换为 QHOVER。

典型飞行

典型的试飞过程是

  • VTOL 起飞 QLOITERQHOVER

  • 转入 FBWA 模式,并将油门提前 50%以上,然后开始固定翼飞行

  • 转入 QHOVER 模式返回四模式,并将油门减小到 50%,以便悬停。