锂电池遥控飞机 第一次飞固定翼竟然没有炸机:Parrot固定翼无人机体验

小编 2024-10-06 聚合物锂电池 23 0

第一次飞固定翼竟然没有炸机:Parrot固定翼无人机体验

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北京的蓝天在冬日里本身就格外珍贵,再赶上一个没风的蓝天,那简直就是太难得了。这样的一天早上,接到了朋友的电话,说一起去郊外玩玩无人机,还是固定翼的,我一听就来了兴趣,虽然固定翼对我来说一直存在着比较大的“恐惧感”,因为之前曾经眼看着另外一个哥们将新买的一架固定翼遥控飞机第一次就飞没了。但这次朋友说可以体验的是现在“最智能”的固定翼无人机-Parrot Disco,所以也就兴趣盎然的一起开车到了六环外的一个小村子里。

为什么要到六环外呢?北京是一个对无人机极度敏感的地方,六环内全部为禁飞区,一旦随意的起飞任何飞行器,都会被追究刑事责任。Parrot并非国内品牌,因此Disco不像大疆、零度这样有责任感的品牌那样有禁飞区内根本无法起飞的设定,但本着做一个遵纪守法好公民的原则,同时为了避免我们这样的新手在飞行时引起围观发生危险,所以还是踏踏实实的到六环外找个人少的地方吧。

话说想玩Parrot Disco这样的固定翼无人机,找地方还真不是很容易,由于固定翼无人机不能悬停,因此它需要更大的起飞降落空间和更好的净空条件,尤其是降落场地,电线、电线杆、树木等等都是障碍,我们也是找了半天才找到一个相对比较合适的地方,降落场地也只是选在了冬天并没有耕种的农田里。

Parrot Disco和一般的固定翼遥控飞机比有什么不同?

普通的固定翼遥控飞机,基本没有任何传感器,只有马达和控制飞行姿态的机构,一切上升下降、起飞降落完全是要靠人手操作的,并且固定翼飞机无法悬停,一直在运动,因此对反应时间、操作准确度都有相当高的要求,新手玩儿不好就炸机、飞丢是常有的事儿。而且由于目视飞行,飞机位于不同方位,上下左右都有分别,比如机头向你飞行时,左右就是相反的,反正我经常是搞不清楚反应不过来的。

而Parrot Disco和现在很流行的四轴无人机相比,除了固定翼之外,基本没有别的区别,带有卫星定位、实时图传,起飞和降落也都能实现一定程度的自动化。有图传,你只要看着画面飞,那上下左右都是一致的,不会出现方向相反的情况,纯主视角飞行。如果觉得控制不住飞机,只要按一下返航按钮,飞机就会自动飞回到起飞地点上空自动盘旋,你可以完全放手做好思想准备继续控制飞机。起飞Parrot是自动的,降落只要你把飞机控制到一个空旷地10m高左右的地方,按一下按钮,它是会自己落地的。

当然固定翼毕竟是固定翼,它依然比四轴无人机要难许多,打个分的话,四轴无人机操作难度是20分(1小时零基础上手),Parrot Disco固定翼无人机是60分(2小时零基础上手),普通固定翼遥控飞机是100分(不摔几架无法上手)。因此,即便Parrot Disco已经很智能了,但我仍对它心存敬畏……

外观设计

Parrot Disco的包装盒不老小的,想玩儿的最好还是开车放进后备箱里,手提着不靠谱。

飞机由三部分组成,机身和两个机翼,此外包装内还带有一个FPV眼镜和一个遥控器。

飞机结构很简单,两个翅膀和一个机身组成,一插一固定就组装完毕,20s搞定,完全不需要说明书。

机身上方靠前,有唯一的按键,控制电源,与遥控器、手机等一切的连接都是自动的。

机头部分是一个1400万像素的带有电子稳定的摄像头,可以拍摄1080p的视频,最大光圈F2.3。由于本身并不带有云台结构,所以图传和拍摄画面是随飞机动作而倾斜的,完全就是飞机飞行的主视角。

Parrot disco的螺旋桨位于机尾处,飞机实际上是被推着飞的,而不是拉着飞,这样设计的主要目的,就是因为前面有个摄像头

螺旋桨不可拆卸,但可以向后折叠,一旦电机转动起来,自己就会甩开了。

机身唯一一个活动部件就是机翼后方的部分,升降、转向全靠它,Parrot Disco的机身是泡沫塑料制作的,很多固定翼遥控飞机都是这样的机身材料,重量轻是最关键的,重量只有750g。

Parrot Disco带有很多传感器,这也是它为什么智能的原因,GPS/GloNASs双星定位系统、超声波传感器、高度传感器、光流摄像头、空速传感器、三轴陀螺仪、三轴加速度仪计、三轴磁强计,这些都是保证它尽可能安全飞行的硬件资本。

电池仓在机身顶部。

配备的2700mAh锂电池,可以提供45分钟的续航,因为只有一个点击,所以固定翼的Parrot DIsco比起四轴无人机的续航要长不少。

遥控器前方的黑色部分是天线,带有手机/平板固定支架,遥控器不可折叠,不可拆卸,体积有点儿大。

带有专门的起飞/降落、回家、盘旋等按钮,傻瓜式操作。

连接上平板电脑或手机之后,打开Parrot的FreeFlight Pro应用,一切连接全部自动,直接就可以开始飞了。

这是随机携带的FPV主视角头盔,本身并没有显示能力,需要把手机放进去……我这次飞没敢尝试,带上了FPV头盔就无法看见飞机本体了,对于新手来说无目视的飞行或者超视距飞行,都是有些恐惧感的。还是把手机架在遥控器上看图传比较踏实。

怎么起飞和降落?

Parrot Disco没有起落架,起飞是靠扔的,降落是靠蹭的……只要按下起飞按钮,把飞机往前方一扔,它就可以自动爬升到一定的高度然后自主盘旋,这个高度是可以按需求设定的。看到它盘旋之后,我就可以不慌不忙的拿着遥控器,做好心理准备然后慢慢的进行飞行操作了。

降落的过程则要复杂不少了,你需要把飞机飞到一个前方相对空旷的区域,并下降到10m以内的高度,然后按下降落按键,飞机会降低动力然后慢慢的降落到地面上,所需要的距离大概有个20-30m的样子。

飞行体验

在空中飞行时,最需要克服的是脱离目视的看屏幕图传进行主视角飞行,在看图传飞行时,才能拥有统一的方向,也能感受到像老鹰一样翱翔的乐趣。当然只看着屏幕,不看飞机是会感到恐惧的,但只要克服了这种恐惧感,那么飞起来就相当自在了,大不了就盘旋呗。720p画质的图传也足够细腻,我拿着ipad大屏幕看图传,能很好的体会到其中的乐趣。

当然说着简单,直到飞完了两块电池,我也没能完全克服非目视或者超视距飞行的恐惧感……

降落也是个说起来简单做起来难的事儿,怎么能把它飞到你想降落的空地上方,并保持合适的高度真就不那么好做。我们降落的场地大概相当于两个篮球场大小,是长方形的,我希望Parrot Disco能够用到较长边的这个方向降落,那么好了,对准方向,并降低到10m左右的高度,我可是盘旋了好几圈才能做到,总共一次飞个10分钟,有6分钟在干这件事儿,好在它的续航够长,不必太过担心半路掉下来。

Parrot Disco图传为720p,但拍摄画质可是1080p的,传到电脑里看表现很不错,曝光合理准确,画质清晰稳定,事后瞧瞧还是挺有意思的。

不过需要注意的是,Parrot Disco并不能进行空翻等特技飞行动作,不过最快能到80km/h的飞行速度倒是也足够快了,加上最远2km的遥控距离,真铆足了劲儿飞,再来个超低空,很刺激的。

在我整个体验过程中,Parrot Disco的每一次降落都算不上顺畅,加上地面并非平坦草地,都是半摔半撞的落地,但最后它依然没有任何损坏,抗造能力挺强的,第一次飞固定翼没玩儿废了它,我已经很满意了。

值不值得买?

8888元,哎我去,实在是太贵了,比大疆精灵4还贵啊!我给Parrot Disco的产品定位,依然是个玩具,或者说是娱乐型的无人机,卖到这个价钱,也是很贵的娱乐型无人机。当然它很有乐趣,可以给你带来与四轴航拍无人机完全不同的飞行体验,像老鹰一般自有的翱翔。但是同样风险和飞行条件也比四轴无人机高不少,如果8888元对你来说不太是个事儿,那买来玩玩还是很好的选择。或者你有志于玩大型固定翼航模,那买Parrot Disco来练练手也是很不错的。

不过我依然买不起……

哎呦,促销了,便宜了1000啊!只要7888元……还是买不起……

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遥控飞机基础知识之锂电池篇“上”

相信大家对于锂电池不陌生,他的出现使得航模不再必须依靠昂贵而危险的汽油和甲醇发动机,而他的亲民价格和容易上手使得越来越多的新手能够逐步了解航模这项运动,进而发现它更深更专业的一面。

第一章:锂电池特点

锂电池,我这里讲的主要是锂聚合物电池,歪果仁喜欢叫它Lipo( 来自Lithium Polymer),其实这是错误的,它的全名叫锂离子聚合物电池(Lithium Ion Polymer)这是一种可多次充电的电池,他的发明在过去的十年间可谓是对航模界起了翻天覆地的变化,它基本上淘汰了锂离子电池(Li-Ion),磷酸铁锂电池(LiFe), 镍氢电池(Nimh),镍镉电池(Ni-CD),尽管现在这些电池现在在航模界继续发挥着其他的方面的作用(比如Nimh作为舵机电池有长期维持电压的特点),但是锂聚合物电池(接下来我们都简称锂电池)基本上靠着下面的三个个优点完胜他们成为大部分模友的首选。

优点1:锂电池有着非常轻的重量,并且可以做成任何尺寸

优点2:锂电池有着非常大的体积:容量比

优点3:锂电池的放点率非常高,这点非常适合短时间需要大能量的无刷电机

这些优点可能放在船模车模里面还不会是特别明显,但是放在飞机里面,他的存在直接等于可以飞或者不可以飞的区别。但是锂电池也有他的弱点。比如

弱点1:价格对于镍氢电池和镍镉电池还是有些贵不过随着生产厂商的增加和技术的进步,现在已经在开始降价啦

弱点2: 寿命短。一块普通锂电池从出厂到报废最多有300次到500次的充电次数,但是这个数字的上下限会因你充电和使用的方法而增加或者减少,我将在将来的章节讲到。

弱点3:使用不稳定。由于锂电池的高体积:容量比,已经它所采用的电解质非常不稳定,一块锂电池可以在充电和放电的时候起火甚至爆炸。

弱点4: 高维护成本。和其他电池相比,锂电池如果要走完它人生(电生??)完整过程,需要使用者不仅使用时候处处留心,还必须严格按照说明来控制储存房间的温度。

要进一步了解为什么锂电池有这些特点,我们就不得不说说他的构造和工作原理。

锂电池的生产过程

我们知道一块电池都有正极和负极,而负责锂离子在正负两极之间的交换工作的是电解质。和使用液态电解质的锂离子电池不同,锂电池使用的是干电解质,正负两极由一张像是烤箱里面用的锡箔纸一样的聚合物纸隔开,这也是锂聚合物电池名字的缘来。和锂离子电池必须要在一个铁盒子里面不同,锂电池可以牺牲厚度来换取面积,或者牺牲面积来换取厚度,所以在应用方面非常适合寸土寸金的航模飞机。

当是这个设计的问题就是锂离子通过干电解质聚合物的交换其实是不够快的,这也是为什么锂电池在普通室温下不可以快充的原因。当然如果你要把它放一热水袋上面充电的话,理论上是可以根据温度快充的。以后的章节我会讲到C rating和电池构造的关系,以及和充电放电的关系。

我们知道,一块电池在冬天的时候使用会非常不给力,而在兜里暖和了以后会施放出更多的能量。同理,假设外部温度不变,一块使用锂电池的飞机在飞了一分钟以后会发现飞得更快,这正是因为电池内部的锂离子在正负极交换一段时间以后的效率随着电池化学反应而增加了。当然,也不是说越热越好,一个检查动力装置效率的最简单的办法就是落地以后检查电池温度,如果温热的那没有问题,如果烫手,那么就表示锂离子活动过快,很有可能浆太大了电机无法跟上。

第二章:锂电池参数详解

各位模友在购买锂电池的时候要根据实际需求来考虑选择什么样的电池。这里就一一细说。

1)电压

锂电池的基本组成是单位,也就是大家常常听说的S,比如一般常用的电池3S,就是表明它是由3个单位组成的。锂电池的一个单位标准电压是3.7伏,所以一个3S的电压就是11.1伏。3.7付一个单位的锂电池比起镍电池的1.2伏,说明了它可以使用相对简单的内部构造来达到更高的电压。

大家还记得中学学的电路连接办法么?平行电路(Parallel)和串流(series)电路的区别?市面上大部分超过1S的电池都串联的,比如一块3S的就是三个1S串联组合而成的。

偶尔有些比较贵的电池比如Gens Ace就是平行的,例如上面标有4S2P(P就是平行的缩写)的一块2400毫安的电池,就是由两块4S的1200毫安电池平行连接起来,而达到更高的容量的。

一般1-1.5米的泡沫模型飞机需要配套3S(11.1伏)-4S(14.8)的电机,2米以上的轻木需要配套6S(22.2伏)-8S(29.6伏)的电机才能带动。再往上走还有37伏的10S和44.4伏的12S.当然,由于锂电池的可搭建性很强,你自己也可以在上面这些数字上面串联搭建20S,24S的电池,或者平行连接来加倍已有电池容量。不过超过了12S以后的航模电机就非常难买到了。

2)容量

电池上面标示的容量,指的是xxx毫安/时,有的时候也是安/时,1安=1000毫安。很多同学会对这个小时感到困惑,理解为这块电池的使用时间,其实毫安/时指的是这块电池在一小时内可以被充放的最大容量。举个例子来说,一块2500毫安/时的电池可以被某个耗电2.5安的器材在一个小时内使用殆尽,被一个耗电1.25安的器材在2小时内使用殆尽,或者被一个耗电0.5安的器材在5小时内耗尽能量。

我们平时玩模型使用的电机往往有着非常高的耗电量,比如说我们现在手里有一块28-26 1000KV / 235W 的电机,查看他的数据表,发现最大耗电量15安,那么就是说上面一块2500毫安/时的电池,在最大油门的时候,只能支撑这块电机2.5/15 =0.166, 也就是60*0.166=9.96分钟。实际飞行的时间当然不可能就是这个,因为你不可能一直满油并且锂电池也不能完全用到0%(这个后面我会讲到)。总之,知道这个方法可以方便你在给模型配套电池的时候做出载重和飞行时间最大比的决定。

3)放电率

锂电池的放电率称为 C rating。这个参数是锂电池参数里面最难理解的,所以我放在最后讲。

简单来说,C rating值是对应一个电池能够在多快的时间内被完全耗尽。这个数值越高,它的放电率也就越高。常见的电池C值有20C,25C,40C,75C,等。

又来举例说明,一个上面标有10C的1000毫安锂电池,它的最快放电速度就是10倍它的容量/时,也就是说,假定它的容量是1000毫安/时,那么它的最大能耐就是以每分钟耗电10安/60分钟,也就是166毫安的速度给一个最大耗电率为10A的器材配电6分钟,如果是20C,这个器材则最大耗电可能是20A,可以以20A/60=333毫安/分钟为它供电3分钟。

在深一步讲讲C rating在大家在给不同飞机选电池的时候的区别。

一般固定翼飞机除了在起飞时刻特别需要高放电率以外,平时如果不做特技的话,不大需要高C值的电池。20C-40C的电池足以应付。但是如果你玩多旋翼特别是穿越机的话,油门起伏非常大的时间需要高C值,不然你会发现你明明飞的很好,电量还有一半多,但是一个翻滚以后就无法提升高度,甚至炸机了。

基本上所有的锂电池的C rating后面还有一个burst rate,我就翻译为爆发值吧,一般是2倍。比如一个20C的电池的爆发C rating就是40C。这是电池在高需求情况下能在几秒内提供的做大电源。

举例,我之前发帖有讲过我组装了一个Tarot 680的6旋翼,6个30A的电机180A,如果我用一块3800毫安30C的电池飞就非常困难,因为他只能供应114A的电器,尽管电压是正确的,飞了小会儿就会非常烫手,因为它在不停的使用爆发C值来给6个电机供电。我后来换成了同样30C 5000毫安的电池以后,最大承载变成了150A,这样飞行的话半油门可以实际坚持12-15分钟,而要像大疆一样达到一块电池飞20分钟的话,我知道我还必须换成50C的。

C值越大的电池价格也就越贵,我建议你们在购买的时候无论如何都要在自己钱包(还有老婆)允许的前提买最大的,而你选了10-20C的包票你要后悔。你有可能会炸机,也有可能会发现突然有一天你充电时候或者飞完下地电池就鼓包了,那就不好玩了。

第三章:锂电池安全

有人称锂电池为航模炸DAN,这个说法一点都不为过,在我的航模生涯已经见证过无数次锂电池使用不当而照成的起火甚至爆炸了空中解体。国外甚至还有人因为锂电池充电把整个家都烧得精光。下面先看个视频你就知道这家伙有多么不稳定了。

1)锂电池温度

锂电其实是一个非常娇气的元件,对温度有很多要求,尤其是热的时候,无论充电或者储存,都注意要尽量避免阳光直射。换句话说,在热带地区的锂电池从一出生就注定寿命不会长过其他温带地区的电池。

不仅如此,随着电池的寿命慢慢耗尽,电池内的电阻会慢慢变得更大,不仅使得充电放电时间加长,也使得电池变得越来越热。一般一块电池使用完毕以后温度不会变化太大,如果你使劲儿满油门飞,它也最多不会超过35-40度,这是一个安全点。如果飞下来发现电池有以下这些情况,建议你不要再用了。

1. 电池烫手,温度超过了50度

2. 飞行的时候明显发现还有20%以上的电量,但是电压明显下降

3. 仔细看电池包装发现有泡泡在缝隙中出现

这是时候也请不要扔垃圾桶,我教你如何处理废锂电池。

找一个盆子注满水,里面按照大概40-50:1的比例加盐,然后把电池泡进去几天,然后再提出来扔掉,这样就不会引发火灾了。这个做法的原理是盐有导电的性质,电池在盐水里面会慢慢放电,直到所有锂电池单元都降为0伏。

2)80% 定律

一块锂电池的储存安全电压应该是在3.85伏,建议你一定只有在使用前才充满到4.2付,无论你怎么使用,请一定不要让它电压降到3.5伏,因为到哪个时候你的电池会非常烫手而且寿命已经急剧减短。

一个安全的使用办法就是,永远不要使用超过80%的电量,也就是说,使用完了下来你也应该还有20%的电量,这个时候的单个单位电压应该是3.75左右,比如一块2500毫安的3S电池,它被使用了80%的毫安以后,应该还有500毫安,整块电池的电压应该是11.25伏。

【小贴士:如果你要知道你电池精确的电量和电压值的话,一定要在航模下来立即就测量,如果你多等几分钟,电池在无压的情况下,电压会慢慢回升。这也是为什么永远不要飞一块用过的电池的原因,因为你无法读取它真实的数据】

如果你现在还没有这一个电池检测器的话,赶紧去某宝买个去。这样一个几十块的东西将会是你航模生涯里面性价比最高,最最实用的一个器材。

锂电三秘籍:

--- 唯有在出发之前才充电

--- 使用时候千万别超过80%的电量

--- 电池如果超过3天不用的要充(或者放电)到3.85伏一个单元(很多充电器都有这个功能)

3)内部电阻

锂电池不像食物一样,上面标有过期日,如果别人卖你一块电池告诉你是新的,你怎么知道是真是假?查查电阻就明白了。

大部分35C以上的正版电池出厂的时候各个单位有1-5毫欧(mOhm)的电阻,如果是一块3S电池,就是大概3-15毫欧。

【说明:由于生产工艺的限制,很多100-200毫安的微小锂电池在出厂的时候内部电阻就是100或者200毫欧,但是绝大多数的2000毫安以上的新电池内部电阻应该在10-30】

随着电池的使用次数增加或者储存时间的增长,锂电池的内部电阻也会慢慢变大,而且这个变化是不成比例的,比如一块电池在头一年只有35欧姆的电阻,但是到了第二年是50欧姆,可再等一个月就变成了100欧姆,再过一个月就300欧姆了。

那么这些数字到底有什么实际意义呢?我们分四组情况

a) 每单位内部电阻1-5欧姆的锂电池是块女子电池

b) 每单位内部电阻5-10毫欧的锂电池应该是被使用过大概十几二十次,性能不受电阻影响

c) 每单位内部电阻10-20毫欧的锂电池已经是在熟女和黄脸婆之间了

d) 每单位内部电阻20-25毫欧的电池差不多已经快断气了,各位还是续弦吧

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