自制嗡嗡飞艇
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DIYer: | masynmachien |
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制作时间: | 一天 |
制作难度: | ★★★☆☆ |
GEEK指数: | ★★★★☆ |
我在女儿就读的学校(Leefschool Klavertje Vier)义务做开发儿童创意工坊的工作,这是我这几年的业余爱好。 这个创意工坊一般做些科学性或者工程性的项目,比如火箭、老鼠夹、汽车、太阳能载具、气垫船等等…有时也会给小女孩们雕刻娃娃,暂且不提也罢。这次我想展示给大家的是一部自制遥控飞艇。
1 介绍:嗡嗡飞艇
先看一段视频,你会把有点像齐柏林气球又像现代飞艇的东西叫什么?总之小朋友们执意要叫它嗡嗡飞艇……
最近我做了这个基于齐柏林飞艇气球遥控飞艇。齐柏林氦气球长120厘米,直径大约25厘米,却只能提起20g的东西。好在我们有微型无线遥控模组,这样轻便的遥控模块能让任何初学者做出遥控模型。
我试过把真实飞艇的吊舱等结构用在这样气球做的小飞艇上,可以提供灵敏又强大的动力,让飞艇飞的很快。但是因为飞艇的重心不对,这样的大动力会让飞艇产生各种前后翻滚。
从理论上讲,只要把主推进器的位置安排的高一点,更靠近飞艇重心就可以解决这个问题,比方说齐柏林飞艇的一对推进器就是安置在侧面稍高的位置。我受Daniel Geery的Hyperblimp启发,试用了一种新的位置排布:在船尾安装单螺旋桨。这样可以将所有的控制和动力都布置在船尾,而且托微型遥控模组的福,这部分的重量只有10g。这个模组是个以Spectrum AR6400L超微型接收器为核心,控制集成舵机的系统,电池则与它连线,安装在飞艇船头上充当配重。
这个飞艇适合在教室那么大,或者更大的空间里做室内飞行。房间小点的话就有些控制不住,四处碰壁,好在只要不是撞在尖的、烫的、或者是容易被撞坏的东西上,撞了也没关系,继续飞就好了。
做这个项目显然不需要做什么飞行训练,但是的确需要一些耐心和细心来组装一大堆零部件。
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1.船尾的一个单向螺旋桨
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2 材料
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3 准备飞艇气囊(气球)
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- 刚买来的齐柏林气球。
- 气球其实是倒过来用的,齐柏林气球圆滚滚的头部现在被用作嗡嗡飞艇的的船尾,因为这是浮力最大的部分,与装在船尾最重的动力和控制部分相匹配。
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- 接缝处的通气口,原本用来给尾翼充气,但是现在被焊死了。
- 齐柏林气球自带有尾翼和吊舱的气囊,但是因为这些部分贡献的浮力没有它们的重量那么大,所以在这个项目里我把它们都去掉了。
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- 设置为最低温度的电烙铁,尖端有滴凝固的焊锡。
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- 刚密封好的尾翼焊缝。
- 给气球充气时,尾翼和吊舱会通过密封线特意留出的几个通气口充气,我们现在要拿烙铁把这些缝隙全部封起来。把烙铁调到最低温(大约200°C),用一滴凝固的焊锡把烙铁头加宽变光滑。
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- 之后用剪刀小心剪掉。
- 也可以用电熨斗来替代烙铁,不过最好先把尾翼和吊舱剪下来,再在剪下来的废料上多试几次,确定合适的温度(密封良好,并且没有烫出皱纹)。
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- 对吊篮也做一样的处理。
- 我用电烫斗做过类似的事情,基本上这个合适的温度比“羊毛”那一档稍微低一点。
- 其实如果你厉害,可以试试完全用薄膜焊出一个气球来,不过对我来说,这有点难,因为做不到像机器密封的气球那么好的气密性。.
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- 我做过实验,保留气球上的充气阀门不动,对几个气球做长缝焊接、短缝焊接,再留一两个气球原封不动的做对比。实验证明,做过长缝焊接的气球瘪的最快,而焊短缝的气球和原装的气球瘪掉的时间基本一样,大约为几个星期。
4 偏航控制(左右转)
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- 所有转向装置,可以说完全是围绕着接收器/舵机芯片来布置的。
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- 飞机木的尾部剪成45°角,然后加上一条无纺布黏在一起。
- 首先准备好一条合适木条(选用轻质的飞机木)做芯片的结构支持。这条木条等到全部转向装置调试好后,将会用双面胶贴在接收器/舵机芯片上。
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- 用了好多强力胶把这个铰链浸透,稍微干一点了后把铰链前弯到头。
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1.然后向后弯,总之让铰链处能自由活动。
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- 舵角片被强力胶淹没了,所以放个钻头保证洞不被封住。
- 装置中的每个铰链都是用无纺布做的,贴在飞机木上用强力胶加固,等到粘好后活动几下,铰链处就可以灵活转动了。
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- 一个短的控制杆弯到合适的形状和大小。
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- 测试控制杆是否合适
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- 再测试控制杆是否合适。
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- 动力电机被粘在铰链远离舵机端的末端
- 舵角片是用1毫米厚的飞机木切出三角形制作的,用强力胶浸透加固。舵角片的杠杆长度应该接近电机行程的一半
5 俯仰控制(上下转)
- 上下转舵与左右转舵的铰链制作方法类似,只不过布置在接收器/舵机芯片的另一边。先在刚才芯片结构支持的“主梁”上,以“T”字形黏上一根1.5厘米长的飞机木,再把这个木条和另一长条飞机木用制作铰链的方法拿无纺布连起来。
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- 记得长木条上插控制杆的孔应该布置在远离铰链关节的位置,这样在向下转舵时控制杆才不会锁死。
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- 固定在气球上的木片在确定大小后就把多余的部分裁掉了。
- 三条固定在气球上的的飞机木,会和这条长木条粘在一起,所以长木条应该选的粗一点大一点,具有一定的强度。
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- 一个接一个贴木片的话,返工的可能性较小。贴错了把木片撕下来的时候要小心啊。
- 固定在飞机上的三条飞机木可以用双面胶粘在气球上,仔细点就是了,强度足够。
6 各种连线
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- 电池连线应该比气球的长度大10厘米左右,所以我把BEC和接收器之间的转换线延长了。
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- 在充气阀处的胶带保证电池线不被气阀挤开。
- 我把两根130厘米,0.045毫米粗的电线焊上接头,接头间用透明胶做好绝缘,如果你愿意用小号热缩管做绝缘也可以。
- 这里要说一下0.045毫米粗的电线,虽然比这还细的电线大概也能用,但是我试着用一根0.015毫米粗的电线时,接收器就会有明显的电压不足,经常断电。所以选用更轻的材料时还是要首先保证电路稳定。同样电路的接头有时也可能影响电路稳定的。
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- 电池的线应该顺着气球的底缝走,用透明胶固定,这样也可以降低飞艇的中心,让飞艇该朝上的地方朝上。
7 最后修整、添加尾翼。
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- 没有尾翼时做的试验飞行。
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- 飞艇的重量应该被调整到这样一种状态:在没有动力的时候会缓缓下沉,同时又能保持水平。我刚开始采用加橡皮泥配重的方法来调整这个状态,后来发现效果不好,因为飞艇的载重能力就放在那,该调整的其实应该是飞艇重心。于是我加上尾翼,改而用调整电池伸出飞艇前部的幅度达成了这个平衡。
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- 我想尽量保证足够的尾翼面积,但是在试飞后,为了调整飞艇平衡,还是剪掉了一点尾翼。
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- 我本来准备了4个尾翼。
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- 因为载重能力有限,这个飞艇上我只安装了一对尾翼。
- 尾翼是使用3毫米厚的泡沫聚乙烯制作的,粘在一个贴在飞艇上的底座上。底座用双面胶固定。你也可以用特殊的泡沫聚乙烯专用万能胶来粘,但是要注意如果不是专用的,胶就会腐蚀气球和尾翼。
- 最后再做一些通讯方面的调整,比如舵机默认方向、初始姿态什么的。
8 我们学到了什么
我们学到了:
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