Как сделать радиоуправляемый самолет своими руками в домашних условиях?

13 ответов на вопрос “Как сделать радиоуправляемый самолет своими руками в домашних условиях?”

  1. Manalas Ответить

    Уровень механизации крыльев:
    Закрылки – плоскости управления внутренней секцией крыла, предназначенные для увеличения подъемной силы, создаваемой крыльями для координации траектории при взлёте и посадки
    Элероны — поверхности управления наружной секцией крыльев для контроля крена
    Руль высоты – управляющие плоскости горизонтального стабилизатора, используемые для управления тангажом
    Горизонтальный стабилизатор – обеспечивает продольную устойчивость самолёту
    Крылья сборные, состоят из лонжеронов и нервюр, на конце имеют законцовки
    Уровень проработки фюзеляжа:
    Емкость и уровень разряда батареи
    Капот мотора – покрытие моторной части самолёта сразу же за обтекателем
    Жалюзи мотора – покрывают верхнюю часть фюзеляжа за капотом
    Ферменные конструкции внутри фюзеляжа, которые создают поперечное сечение, как каркас на корабле
    Руль направления – орган управления вертикальным стабилизатором для управления по курсу
    Также я решил сделать:
    Хвостовое колеса – колесо, расположенное в хвостовой части самолёта, чтобы позволить ему маневрировать по земле. Обычно у радиоуправляемых самолётов это колесо привязано к хвосту.
    Главное шасси – посадочное шасси, созданное для удержания веса самолётов на посадке
    Обтекатель – носовая часть самолёта, которая одевается на карданный вал двигателя и пропеллера, чтобы придать носу обтекаемую форму

    Шаг 3. Технология изготовления


    Для изготовления используется такой материал, как стеклопластик, кевлар, либо стекловолокно. Позволяет делать очень легкие и прочные авиационные конструкции. Основной недостаток таких конструкции – это стоимость и время, требуемое для изготовления. Кроме того, эта технология требует специализированных инструментов и производственных процедур для создания форм и отливок деталей. Кроме того, такие материалы могут вызывать радиопомехи, которые могут поставить под вопросом использование даже 2,4 МГц передатчиков.

    Обработка дерева требует применение стандартного набора инструментов для создания летательного аппарата. Трудоемкость может быть снижена благодаря простоте и легкости работы с деревом. Кроме того, поскольку эта технология является широко распространенной, то и информации на её счет легкодоступна.

    Самолёт из пенопласта прочный и быстрый в постройке, однако, чаще всего самолёты тяжелее обычных аналогов, поскольку пена требует дополнительных усилений для того, чтобы противостоять летным нагрузкам.

    Шаг 4. Расчет размера

    Размер самолёта определяется несколькими критериями. Среди этих критериев есть технология изготовления, удобство транспортировки до места полётов, лётные характеристики (радиус полёта, ветроустойчивость), а также требования к посадочной площадке (вода, трава, газон и другие).
    С этого места начинается подбор подходящего размера самолёта исходя из известных размеров компонентов модели, таких как электронное оборудование. Это может быть трудно сделать, поскольку лучше всего классифицировать компоненты, а затем работать над общей концепцией самолёта. Например, вес крыла может быть приближенно определен через вес материала, который будет использоваться для изготовления лонжерона, затем прикидывается количество листов бальзы, необходимой для строительства нервюр и обшивки крыла. В дополнение к этому следует учитывать также другие части самолёта, например, переднюю кромку. Также лучше всего держать под рукой некоторые материалы для точного измерения веса.

    Шаг 5. Электроника

    Вот подробный список всего перечня оборудования, входящего в состав модели:
    Передатчик — это контроллер, используемый пилотом для трансляции радиосигналов на приёмник самолёта.
    Приёмник — это устройство, которое получает сигналы от передатчика и передаёт их на сервоприводы и другие устройства.
    Регулятор оборотов мотора управляет потоком энергии, идущим к электрическому мотору (приводам осей).
    Система питания приёмника и приводов уменьшает напряжение от батареи до безопасного уровня для приёмника и другого оборудования.
    Батарея — это источник питания на самолёте, питающий энергией двигатель и другое оборудование.
    Бортовой аккумулятор — батарея, установленная независимо от источника питания, используемого только для питания приёмника и сервоприводов. Аккумулятор повышает уровень безопасности, поскольку он работает независимо от системы питания, которая может выйти из строя.
    Наиболее распространены на RC – моделях бесщёточные моторы. Эти моторы имеют улучшенную эффективность над коллекторными моторами, поскольку у них уменьшенное трение и увеличенное кпд.
    Старый тип моторов — это коллекторные двигатели, которые используются в основном в дешевых моделях начинающих авиамоделистов, малых размеров, таких как микро вертолёты.
    Аналоговые сервоприводы дешевые и подходят для большинства случаев. Цифровые моторы имеют повышенную частоту кадров и могут обеспечить увеличенную скорость вращения, больший крутящий момент и точность. Однако, цена таких моторов находится в другом ценовом диапазоне, и требуется точно подбирать подходящую систему питания для установленного числа сервоприводов.

    Шаг 6. Определение веса


    Следующий шаг в планировании проекта — это определение веса. Этот этап даст понимание о реализме модели и насколько она жизненна. Я рекомендую Вам составить таблицу, чтобы быстро перебрать возможные варианты конструкции (например, такую, как моя таблица «Расчёта веса»).
    Во-первых, начните перечислять компоненты, которые входят в вес самолёта, например, сервоприводы и приемники. Потом оцените полный вес самолёта, и разложите его по частям на вес крыла, хвоста, фюзеляжа, шасси и системы питания. На данном этапе будет видно, сколько потребуется питания для модели и какой у неё будет вес. Если вес самолёта окажется избыточным, то увеличится площадь крыла, а конструкцию самолёта нужно будет пересматривать. В дополнение на этом этапе нужно будет оценить, насколько быстро модель будет набирать взлетную скорость. Для этого используйте уравнение подъемной силы, приведенное на рисунке и в таблице, и подставьте в него значения аэродинамического коэффициента максимальное для вашего профиля, либо консервативное значение равное 1,1.

    Шаг 7. Расчет элементов питания

    Легкая и эффективная система питания лежит в основе любого самолёта. Для авиамодели с электрическим приводом лучшее решение – это бесщеточный мотор с литий-полимерным аккумулятором. Вот некоторые советы, которые я могу дать исходя из своего опыта.
    Для того, чтобы подобрать подходящую систему нужно знать уровень потребления мощности вашего оборудования. Подобрать систему можно в любом интернет-магазине оборудования для авиамоделистов: http://www.rc-airplane-world.com
    Как только требуемая мощность определена, следующий шаг состоит в том, чтобы найти моторы, наиболее подходящие для таких условий. При поиске важно знать рабочее и предельное значение мощности. Они должны соответствовать вашим условиям.
    Скорость бесщеточных моторов измеряется в Kv. Kv расшифровывается, как число оборотов, приходящихся на один вольт. Высокие значения Kv больше подходят для небольших моделей и туннельных вентиляторов. Моторы с низким значением Kv производят больший крутящий момент, но крутятся с меньшей частотой, чтобы их разогнать обычно используют высокое напряжение. Общий подход такой: при одинаковых мощностях на выходе мотор с высоким kv будет крутить меньший пропеллер быстрее, если увеличить напряжение, тогда как мотор с низким kv большой мотор будет крутить гораздо медленнее и с большим потреблением электричества, но на большем напряжении. Золотая середина при выборе мотора находится между оптимальным размером батареи и подходящей мощностью.
    Я настоятельно рекомендую использовать калькулятор для того, чтобы оценить производительность мотора до его покупки. Ecalc – это простое и доступное веб приложение, содержащее большое количество моторов и пропеллеров и позволяющее оценить характеристики различных комбинаций перед покупкой. В приложении Вы также сможете быстрее оценить потребляемый Вашей конструкцией ток, а также измерить тягу: http://www.ecalc.ch
    Регулятор скорости мотора должен быть выбран так, чтобы соответствовать рабочему напряжению и току мотора. В дополнение к этому, если электроника самолёта будет отключена от системы питания, встроенной в контроллер мотора, то электричества должно хватить для всех сервоприводов. Также следует предусмотреть 20% запас мощности у контроллера для гарантии безотказной работы.
    В последнюю очередь следует выбрать батарею. Если выбрать батарею с меньшей мощностью, чем нагрузка, то она может выйти из строя в самый неподходящий момент. Литий – полимерные аккумуляторы оцениваются по количеству ячеек в батарее, например, чем больше значение «S», тем выше значения напряжения. Емкость батареи оценивается в мА-ч, а скорость разряда оценивается в С. Для того, чтобы оценить максимальное значение тока, которое можно выжать из батареи, нужно взять емкость батареи в мА-ч, разделить на 1000, а затем умножить на рейтинг С. Также помните о запасе в 25% скорости разряда, поскольку у некоторых батарей срок службы элементов завышен. И, наконец, никогда не допускайте слишком большого разряда литий — полимерных аккумуляторов, и заряжайте батарейки каждые 10 полётов.

    Шаг 8. Проверка конструкции


    Эскиз самолёта в боковой проекции

    Эскиз самолёта в виде сверху

    Эскиз самолёта в боковой проекции

    Эскиз самолёта в виде сверху
    Как только проектирование завершено, нужно проверить конструкцию. Для этого я сделал эскизы моей модели в масштабе 1:2. С помощью этого нового эскиза я сделал планерную версию своего самолёта из пенопластика. Изготовление прототипа началось с создания фюзеляжа в виде боковой проекции с рулем высоты. Затем в фюзеляже был вырезан паз под хвостовое оперение. Обратите внимание, что хвост установлен с отрицательным углом атаки, как и положено. Для стандартного исполнения самолёта с главным крылом впереди хвоста, это важно для устойчивости. Для того чтобы две части крыльев соединить вместе, я вклеил несколько частей провода в крыло и просунул его наполовину в противоположное крыло, а затем обвязал самолет упаковочной лентой и добавил кусок пластилина в носовую часть для баланса. Во время испытания модель показала себя хорошо, быстро выходила из сваливания и хорошо летала, поэтому я решил начать собирать полномасштабную модель.

  2. Ceremand Ответить

    Всем нам известны такие модели как :
    -Пайпер;
    -Цессна.
    Они не просто известны, они уже даже большую часть авиомоделистов достали своим внешним видом.
    Но мне, как и всем начинающим (хотя я делаю тренер из-за давней практики, уже не помню когда в последний раз пульт в руках держал), нужна простенькая модель в управлении, чтобы её было не жалко потерять, да и неплохо бы опробовать свои навыки в управлении.
    У меня появилась идея: а что, если попробовать совместить эти два тренера вместе?
    Для постройки нам понадобятся следующие инструменты и материалы :
    -Канцелярский нож
    -Клей “Драгон”
    -Линейка
    -Ручка
    -Лобзик
    -Наждачка
    -Потолочка
    -Фанера (1мм)
    Итак, начал я с чертежа
    (на фотке чертёж получился мелковат, так что выкладывать не буду, и за ранее прошу прощения, если фотки не очень высокого качества)
    Модель будет выглядеть так:
    Фюзеляж – он будет формой Пайпера, длина 860мм
    Крыло – форма Цессны 210, размах 1300мм
    Киль,стабилизатор – я сделаю собственной конструкции
    Чертёж я рисовал в трёх проекциях: сверху,сбоку и снизу.
    Потом, с помощью кальки мы копируем чертёж и клеим на потолочку (обязательно драгоном,так как если клеить ПВА – потолочку гнет).
    Когда все части фюзеляжа наклеены на потолочку, мы их вырезаем канцелярским ножом, а потом склеиваем их между собой .



    Теперь изготавливаем мотораму. Делаем её из 2 шт. 1мм фанеры, между фанерами располагаем кусочек cжатого пенопласта:


    Клеим в фюзеляж две рейки для платформы под электронику:

    Площадка для шасси у нас из 4 мм бальсы

    Теперь вклеиваем серво на свое место и переходим к завершению фюзеляжа:



    Ну, а теперь приступаем к крылу:

    Вырезаем пластины крыла и склеиваем их между собой.
    Сразу вырезаем места под серво и выводим раздвоитель наружу:



    Вот … , теперь у нас готовое крыло и фюзеляж:


    Теперь оперение :
    Киль и стабилизатор.
    Определяемся с формами, и делаем:



    Остается поставить электронику и слегка обклеить модель, ну и доделать по мелочам, чтобы читалась в полете:

    Тяги :
    для тяг нам необходимо иметь под рукой вот такие инструменты:

    Потом берем тягу и отрезаем длиной в соответствии с расстоянием между машинкой и кабанчиком, также отрезаем старую резьбу для колес и делаем с помощью плашки новую резьбу для тяг:




    Ну, вот и всё. Теперь эти заклёпки ставим на серво – и у нас готова тяга.
    И наконец-то облет:

    Видео облета :
    (некоторые видео Вы уже видели, скорее всего, но возможности заснять новые не было, так как летал сам, но последние полеты на днях были очень классными, так как подправил все ошибки).
    (Про правила ТБ в курсе, слышал. Теперь, как и обещал, больше так не летаю).
    Спасибо за просмотр!
    Рад буду если кто-то для себя почерпнёт что-то новенькое. Также жду ваших отзывов в комментариях.
    Еще раз спасибо за внимание, с вами был Valik. Удачных Вам построек и полетов!

  3. Ironconjuror Ответить


    Прочитав этот пост загорелся и я идеей склепать свой самолетик. Взял готовые чертежи, заказал у китайцев моторчики, аккумуляторы и пропеллеры. А вот радиоуправление решил сделать самостоятельно, во-первых — так интереснее, во-вторых — надо себя чем-то занять пока посылка с остальными запчастями будет ехать, ну и в третьих — появилась возможность соригинальничать и добавить всяких плюшек.
    Осторожно, картинки!

    Как и чем управлять

    Нормальные люди берут приемник, втыкают в него сервомашинки, регулятор скорости, двигают рычажки на пульте и радуются жизни не задаваясь принципами работы и не углубляясь в подробности. В нашем случае такое не пройдет. Первой задачей стало узнать каким макаром управляются сервомашинки. Все оказывается достаточно просто, у привода есть три провода: + питания, — питания и сигнальный. На сигнальном проводе прямоугольные импульсы изменяемой скважности. Чтобы понять что это такое смотрим картинку:

    Итак, если мы хотим установить привод в крайнее левое положение нужно слать импульсы длительностью 0,9мс с интервалом 20мс, если в крайнее правое — длительность 2,1мс, интервал тот же, ну со средними положениями аналогично. Как оказалось, регуляторы скорости управляются аналогично. Те, кто в теме скажут что это обычный ШИМ, который реализовать на любом микроконтроллере — плевое дело. Вот и я так решил, купил в местном магазине сервомашинку и склепал на макетке для нее так называемый сервотестер на ATtiny13. И тут оказалось, что ШИМ не совсем простой, а с подводными камнями. Как видно из вышеприведенной диаграммы, скважность (отношение длительности импульса к длительности периода) от 5% до 10% (в дальнейшем я за крайние положения принимаю импульсы длительностью 1,0мс и 2,0мс) для 256-значного ШИМ счетчика ATtiny13 это соответствует значениям от 25 до 50. Но это при условии, что на заполнение счетчика уйдет 20мс, а на деле так не получится и для частоты 9,6МГц и предделителя 1024 нужно ограничить счетчик значением 187(ТОР), в таком случае у нас получится частота 50,134Гц. В большинстве (если не во всех) сервомашинок нету точного генератора опорной частоты и поэтому частота управляющего сигнала может немного плавать. Если оставить ТОР счетчика 255, то частота управляющего сигнала будет 36,76Гц — на некоторых приводах оно будет работать (возможно с глюками), но далеко не на всех. Итак, теперь у нас 187-значный счетчик, для него 5-10% соответствуют значениям от 10 до 20 — всего 10 значений, немного дискретно получится. Если думаете поиграть с тактовой частотой и предделителем ниже привожу сравнительную табличку для 8-битного ШИМа:

    Но ведь у большинства микроконтроллеров есть 16-битный (и больше) таймер для генерации ШИМ. Здесь проблема с дискретностью сразу пропадет еще и частоту можно точно выставить. Долго расписывать не буду, сразу даю табличку:

    Я не думаю, что для китайской сервомашинки есть существенная разница в 600 и 1200 значений, поэтому вопрос с точностью позиционирования можно считать закрытым.

    Многоканальное управление

    С одной сервомашинкой разобрались, но для самолета их нужно минимум три и еще регулятор скорости. Решение «в лоб» — взять микроконтроллер с четырьмя каналами 16-битного ШИМ, но такой контроллер будет стоять дорого и, скорее всего, займет много места на плате. Второй вариант — запилить программный ШИМ, но занимать процессорное время — это тоже не вариант. Если снова посмотреть на диаграммы сигнала, то 80% времени он не несет никакой информации, поэтому рациональнее было бы ШИМом задавать только сам импульс 1-2мс. Почему скважность изменяется в таких узких пределах, ведь проще было бы и формировать и считывать импульсы со скважностью хотя бы 10-90%? Зачем нужен тот неинформативный кусок сигнала занимающий 80% времени? Я заподозрил, что, возможно, эти 80% могут занимать импульсы для других исполнительных механизмов, а потом этот сигнал разделяется на несколько разных. То есть, в периоде длительностью 20мс могут уместится 10 импульсов длительностью 1-2мс, затем этот сигнал каким-то демультиплексором разделяется на 10 различных с длительностью периода как раз 20мс. Сказано — сделано, нарисовал в PROTEUS такую схемку:

    В роли демультиплексора — 74HC238, на его вход E подаются импульсы с выхода микроконтроллера. Эти импульсы — ШИМ с периодом 2мс (500Гц) и скважностью 50-100%. У каждого импульса своя скважность, обозначающая состояние каждого канала. Вот так выглядит сигнал на входе Е:

    Для того, чтобы 74HC238 знал на какой выход подать текущий сигнал используем PORTC микроконтроллера и входы A, B, C демультиплексора. В результате на выходах получаем такие сигналы:

    Сигналы на выходе получаются правильной частоты (50Гц) и скважности (5-10%). Итак, нужно генерировать ШИМ частотой 500Гц и заполнением 50-100%, вот табличка для настройки предделителя и ТОР 16-битного счетчика:

    Интересно, что возможное количество значений ШИМа ровно в 1000 раз меньше частоты таймера.
    Программная реализация
    Для ATmega8 с тактовой частотой 16МГц в AtmelStudio6 все реализуется следующим образом: вначале задефайним значения счетчика для крайних положений сервомашинок:
    #define LOW 16000U
    #define HIGH 32000U
    затем инициализируем генератор ШИМа на таймере/счетчике1:
    OCR1A = HIGH; //Устанавливаем ТОР
    TCCR1A = 0< Реализация в железе
    Ну с теорией разобрались, пришло время все это реализовать. Мозгом системы выбран микроконтроллер ATmega8A, тактируется от кварца на 16МГц (не потому, что я захотел 16000 позиций сервомашинки, а потому, что у меня такие валялись). Управляющий сигнал для МК будет поступать через UART. В результате получилась вот такая схемка:

    Спустя некоторое время появилась вот такая платка:


    Два трехштыревых разъема я не припаял потому, что они мне не нужны, а не подряд они впаяны поскольку у меня нету металлизации отверстий, а в нижнем разъеме дорожки с двух сторон, можно было бы заменить проволочкой, но программно нету проблемы выводить сигнал на любой разъем. Также отсутствует 78L05 ибо в моем регуляторе двигателя есть встроенный стабилизатор (ВЕС).
    Для получения данных к плате подключается радиомодуль HM-R868:

    Изначально думал втыкать его прямо в плату, но эта конструкция не помещалась в самолетик, пришлось сделать через шлейф. Если изменить прошивку, то контакты разъема для программирования можно использовать для включения/отключения каких-нибудь системам (бортовые огни и т.п.)
    Плата обошлась примерно в 20грн = $2.50, приемник — 30грн = $3,75.

    Передающая часть

    Самолетная часть есть, осталось разобраться с наземной аппаратурой. Как уже писалось ранее, данные передаются по UART, на каждый канал по одному байту. Вначале подключал свою систему проводом через переходник к компьютеру и команды слал через терминал. Чтобы дешифратор определял начало посылки, а в будущем выделял посылки адресуемые именно ему, вначале шлется байт-идентификатор, затем 8 байт определяющих состояние каналов. Позже стал использовать радиомодули, при отключении передатчика все моторчики начинали дико дергаться. Дабы отфильтровать сигнал от шумов, десятым байтом шлю XOR всех 9 предыдущих байт. Помогло, но слабо, добавил еще проверку на таймаут между байтами, если он превышается — вся посылка игнорится и прием начинается заново, с ожидания байта-идентификатора. С добавлением контрольной суммы в виде XOR слать команды с терминала стало напряжным, поэтому я побыстрому наклепал вот такую программку с ползунками:

    Число в нижнем левом углу — контрольная сумма. Передвигая ползунки на компе двигались рули на самолете! Вообщем отладил я все это и стал думать о пульте ДУ, купил для него вот такие джойстики:

    Но потом меня посетила одна мысль. В свое время я тащился от всяких авиасимуляторов: «Ил-2 Штурмовик», «Lock On», «MSFSX», «Ка-50 Черная Акула» и др. Соответственно был у меня джойстик Genius F-23 и решил я прикрутить его к вышеописанной проге с ползунками. Погуглил как это реализовать, нашел этот пост и получилось! Управлять самолетиком с помощью полноценного джойстика, мне кажется, гораздо круче, чем маленькой палочкой на пульте. Вообщем все вместе изображено на первой фотке — это нетбук, джойстик, преобразователь на FT232, и подключенный к нему передатчик HM-T868. Преобразователь подключается 2м кабелем от принтера, что позволяет закрепить его на каком нибудь дереве или чем-то подобном.

    Пуск!

    Итак, есть самолетик, есть радиоуправление — Поехали!(с) Первый полет производился над асфальтом, результат — сломанный пополам фюзеляж и полувырванный двигатель. Второй полет производился над более мягкой поверхностью:
    Последующие полетов 10 были тоже не особо удачными. Основной причиной я считаю сильную дискретность джойстика — по крену он выдавал только 16 значений (вместо возможных 256), с осью тангажа — не лучше. Но так как в результате испытаний самолет был значительно поврежден и не подлежит ремонту:

    — проверить правдивость этой версии пока не представляется возможным. В пользу этой версии говорит и зафиксированная на видео попытка выровнять самолет — он летит накрененным, а потом резко заваливается в противоположную сторону (а должен плавно). Вот более наглядное видео:
    Дальность действия аппаратуры — примерно 80м, дальше тоже ловит, но через раз.
    Ну вот и все, благодарю за внимание. Надеюсь, приведенная информация окажется для кого-то полезной. Буду рад ответить на все вопросы.
    В архиве схема и разводка платы для Протеуса.

  4. GS_V_SG Ответить

    Свежие статьи


    Бытовой домкрат своими руками

    Детектор скрытой проводки своими руками

    Настольная лампа с сенсорным управлением своими руками

    Универсальная быстрозажимная ручка-держатель для пилок из анкера

    Органайзер для инструмента из AGM аккумулятора

    Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

    USB паяльник на сменных жалах Т12 своими руками

    Плазменная зажигалка для кухни своими руками

    Рубрики

    Гаджеты (13)
    Для дачи (18)
    Для животных (2)
    Для кухни (10)
    Игрушки (45)
    Идеи (20)
    Инструменты (30)
    Интерьер (34)
    Мебель (20)
    Музыкальные инструменты (1)
    Одежда (5)
    Оригами (21)
    Оружие (3)
    Полезные вещи (35)
    Полезные советы (11)
    Ремонт (2)
    Рукоделие (9)
    Самоделки (188)
    Справочник (1)
    Техника (14)
    Украшения (17)
    Электроника (52)

    Теги

  5. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *