垂直起降机飞行


虽然飞行QuadPlane实际上比传统的固定翼飞机更容易,但还是需要了解一些事情。请仔细阅读以下部分。

过渡


QuadPlane过渡是飞机在主要作为垂直起降飞行器(VTOL)飞行和作为传统固定翼飞机飞行之间转换的地方。过渡发生在两个方向,既可以由飞行员命令,也可以根据空速自动和飞行模式切换过渡。

启动过渡的主要方法是改变飞行模式,或者使用遥控器上的飞行模式通道或者使用地面站命令模式改变。

  • 如果你转换到手动,那么旋翼电机将立即停止。

  • 如果您转换到任何其他固定翼模式,则旋翼电机将继续提供升力和稳定性,直到您达到ARSPD_FBW_MIN空速(如果没有空速传感器,则为空速估算)。
    一旦达到空速,旋翼电机会在Q_TRANSITION_MS毫秒(默认值为5000,所以5秒)内缓慢下降,并在此之后关闭

  • 如果您从固定翼模式转换到QuadPlane模式,则前进电机将立即停止,但控制面将继续提供稳定性,同时飞机减速。这允许在高速飞行时转换到QuadPlane模式。
    如果将Q_VFWD_GAIN参数设置为非零值,QuadPlane VTOL模式下正向电机停止的一个例外。在这种情况下,前进电机将被用来保持风中的飞机高度。请参阅Q_VFWD_GAIN的说明。

辅助固定翼飞行


QuadPlane编码也可以配置为在MANUAL以外的任何飞行模式下为固定翼提供帮助。要启用旋翼电机辅助,您应该将Q_ASSIST_SPEED参数设置为您需要帮助的空速。

Q_ASSIST_SPEED非零时,每当空速低于该阈值时,旋翼电机将协助稳定性和提升。例如,这可用于允许在FBWA模式下以非常低的速度飞行,或用于辅助的自动固定机翼起飞。

从3.7.0版本开始,可以根据姿态错误提供额外的辅助类型。如果Q_ASSIST_ANGLE非零,那么即使空速高于Q_ASSIST_SPEED,该参数也会给出姿态误差,高于该误差将会启用辅助。只有当Q_ASSIST_SPEED大于零时才会使用姿态辅助。

旋翼电机提供的协助取决于固定翼飞行模式。如果您正在以自主或半自主模式飞行,那么旋翼电机将尝试协助自主飞行模式在启用辅助时所需的爬升率和转弯速度(即空速低于Q_ASSIST_SPEED或姿态误差高于Q_ASSIST_ANGLE) 。在半手动模式下,四方将尝试提供适合飞行 员输入的帮助。

具体处理是:


  • 在自动模式下,旋翼电机将提供升力到达下一个航点的高度,并且将帮助按照导航控制器要求的速度转动飞机。

  • 在固定翼LOITER,RTL或GUIDED模式下,旋翼电机将尝试协助导航控制器要求的任何爬升率和转弯速率。

  • 在CRUISE或FBWB模式下,旋翼电机将根据飞行员所要求的爬升速度(用俯仰杆控制)提供升力。旋翼电机将尝试转向飞行员要求的转弯速度(结合副翼和方向舵输入)。

  • 在FBWA模式下,旋翼电机将假定升降杆输入与用户所需的爬升率成正比。因此,如果用户拉回推杆,旋翼电机达将尝试爬升,如果用户向前推,则旋翼电机将尝试提供稳定的下降。

  • 在AUTOTUNE模式中,quad将提供与FBWA相同的帮助,但使用具有高Q_ASSIST_SPEED值的AUTOTUNE模式并不是一个好主意,因为旋翼电机辅助将干扰固定机翼增益的学习。

在MANUAL,ACRO和TRAINING模式下,旋翼电机将完全关闭。在这些模式下,飞机将纯粹作为固定翼飞行。

在STABILIZE(稳定)模式下,如果辅助功能打开,旋翼电机将试图提供升力。


返航

在飞行QuadPlane时,您可以选择几种处理返回启动的方法。 选择是:

作为固定翼,围绕返回点

作为垂直起降器,垂直降落到返回点

作为固定翼飞机飞行直到靠近返航点,然后切换到垂直起落架并垂直着陆

在每种情况下,一个关键的概念就是返航点。 这被定义为最接近的返航点,或者如果没有定义返航点,那么就是家的位置。


固定翼RTL

RTL模式的默认行为与固定翼相同。 它将飞到最近的集会点(如果没有定义集合点,则回家),并绕着这个点飞行。 除非飞机低于Q_ASSIST_SPEED中定义的空速,否则不会使用垂直起降电机。 飞机将在此处起飞的高度将为集合点的高度,如果没有使用集合点,则为ALT_HOLD_RTL高度。


VTOL RTL(QRTL)

如果你喜欢垂直起降飞机返航(就像多旋翼飞机那样),那么你可以使用QRTL飞行模式。 该飞行模式将转换为垂直起降飞行,然后以Q_RP_SPEED速度飞向返回点,飞行高度为Q_RTL_ALT。

一旦到达返回点,飞机将开始垂直向地面降落。 初始下降率由Q_WP_SPEED_DN设定。 一旦飞机达到Q_LAND_FINAL_ALT的高度,那么在最后着陆阶段下降率将变为Q_LAND_SPEED。

在最后着陆阶段,飞机将通过查找VTOL电动机油门低于最小阈值5秒钟的时间来检测着陆。 当发生这种情况时,飞机将上锁,VTOL电机将停止。


混合RTL

在QuadPlane中,RTL的最后一个选择是作为固定翼飞机飞行,直到接近返回点,然后切换到上述的VTOL RTL。要启用这种类型的混合RTL模式,您需要将Q_RTL_MODE参数设置为1。

在混合式RTL的固定翼部分中将要达到的初始高度与用于固定翼RTL的初始高度相同。您应该适当地设置您的集合点高度和ALT_HOLD_RTL选项,以确保飞机到达垂直着陆的合理高度。大约15米的降落进近高度对于许多QuadPlanes来说是好的。这应该大于或等于Q_RTL_ALT值。

从飞机从固定翼切换到垂直起降飞行的返回点的距离是使用RTL_RADIUS参数设置的,如果没有设置,则使用WP_LOITER_RAD参数。飞机接近返航点时会减速,目标是由Q_RTL_ALT设置的高度。

一旦达到返回点,飞机开始下降并着陆,正如上面的VTOL RTL模式所述。

会发生什么?


了解混合动力飞机起初可能比较困难,所以下面是一些情景以及ArduPilot代码如何处理它们。

在QHOVER中盘旋并切换到FBWA模式

飞机将继续盘旋,等待飞行员输入。如果您在零油门时把手从摇杆上拿下,飞机将继续保持当前的高度并保持自己的水平。它会随风飘荡,因为它没有做位置持有。

如果上推油门杆,则油门电机将提速,飞机将开始前进。当飞机缓慢移动时,旋翼电机将继续提供升力和稳定性。您可以通过横滚和方向输入来控制飞机的姿态。当您使用会影响旋翼电机爬升率的桨距(升降舵)时。如果你下拉油门,四轮马达将协助飞机爬升。如果在推杆上推进,旋翼电机的动力将减少,飞机将下降。

翻滚和俯仰输入也控制飞机的姿态,所以低速右旋将使飞机向右移动。这也会导致飞机向右偏航(因为QuadPlane代码将固定翼模式中的右侧副翼解释为指令转弯)。

一旦飞机的空速达到ARSPD_FBW_MIN(或Q_ASSIST_SPEED,如果已设置且大于ARSPD_FBW_MIN),则旋翼电机提供的辅助量将在5s内持续减少。在那之后,这架飞机将作为固定翼飞行。


我在FBWA模式下快速飞行并切换到QHOVER模式

四轮马达将立即参与,并将开始在目前的高度举行飞机。爬升/下降速度现在由油门杆设定,油门杆越高意味着爬升,越低油门杆下降。在中途坚持飞机将保持高度。

前进的电机将停止,但由于其动力,飞机将继续前进。空气的阻力会慢慢地停下来。飞机的姿态可以通过侧倾和俯仰操纵杆(副翼和电梯)进行控制。你可以用方向舵来飞机。


悬停时切换到RTL模式

这架飞机将过渡到固定翼飞行。四马达将提供电梯和姿态的帮助,而前进马达开始向前拉动飞机。

然后将运行正常的飞机RTL飞行计划,该飞行计划默认在高于布防位置或最近的拉力点的RTL高度处盘旋。如果你有RTL_AUTOLAND设置,那么飞机将会固定机翼着陆。

如果将Q_RTL_MODE设置为1,那么飞机在靠近返回点时将切换到VTOL着陆。

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