Аппаратура радиоуправления - шаги по настройке

Источник: http://www.rcdesign.ru/articles/heli/heli_tx_setup

Введение

После разработки механизма коллективного управления углом атаки лопастей (общий шаг) модели вертолета, началась новая эра пилотирования. Радиоуправляемые вертолеты получили возможность выполнять исключительно сложные маневры, такие, как висение и полет ротором вниз. При этом возникли трудности уже не у аппарата, а у пилота. У нас всего две руки, а каналов для управления - минимум пять. Конечно, проблема двух рук и пяти каналов уже решалась управлением с помощью одной ручки газа двумя зависимыми параметрами - газом и шагом (углом атаки лопастей), задаваемых в аппаратуре с помощью кривых, но это не позволяло осуществлять пилотирование во всех возможных вариантах. Тогда-то и придумали полетные режимы.

Что такое полетные режимы и зачем они нужны

При пилотировании радиоуправляемого вертолета возникает потребность в специальных настройках модели для выполнения каких-либо фигур или просто удобного совершения полетов. Так, для комфортного висения, взлета и посадки нужен небольшой расход шагов в отрицательную сторону и большой - в положительную. Для 3D-пилотажа желательны максимальные расходы шага в обоих направлениях. Для выполнения какой-то особой фигуры может потребоваться вообще какая-то уникальная настройка модели, и так далее.

Как путь решения данной проблемы практически во всех микропроцессорных передатчиках уже создаются так называемые "полетные режимы". Их может быть от одного до максимально возможных к заданию в аппаратуре. При этом, в зависимости от производителя оборудования и его марки, возможны различные варианты реализации настроек индивидуальных параметров полетных режимов. В любом случае, все передатчики с вертолетной программой обязательно позволяют хранить 3 кривые для каждого полетного режима:

• Шага
• Газа
• Шага хвостового ротора. Не используется, когда гироскоп работает в режиме "удержания направления" (Heading Hold, AVCS).

Давайте с вами рассмотрим наиболее употребительные варианты настройки полетных режимов. При этом, конечно, не забываем об основном принципе: ротор модели вертолета должен вращаться с постоянной скоростью.

Использование полетных режимов

Для того, чтобы понять, как их использовать, давайте рассмотрим две модели.

Пилотажный вертолет, выполняющий серию фигур, а именно:

1. Взлет.
2. Пролет по прямой, переключение на Idle1.
3. Разворот с разгоном.
4. Петля.
5. Бочка, переключение на Idle2.
6. Часы, переключение на Normal.
7. Разворот, переключение на Hold (авторотация).
8. Посадка на авторотации.

Рабочий вертолет

1. Взлет, переключение на дополнительный полетный режим (Idle1).
2. Выполнение каких-либо действий, переключение на Normal.
3. Посадка.

При этом можете обратить внимание на то, что вместо настроек Idle 1 дополнительно заданы настройки полетного режима, возможно, более стабильного висения или чего-то еще.

Полетные режимы

Рассмотрим наиболее часто употребляемые полетные режимы и варианты их настройки.

Что такое кривая шага, газа

Считается, что перемещение заслонки двигателя в зависимости от положения ручки газа на аппаратуре всегда линейно. К моделям вертолетов данный принцип не относится - здесь управление происходит только шагом винта основного ротора, и положение заслонки является производной шага, а вид кривой зависит от нагрузки на ротор. Управление не имеет линейной зависимости, и в связи с этим управляющие воздействия задаются кривыми газа и шага.

При изменении шага основного ротора меняется и реактивный момент, разворачивающий вертолет в направлении, противоположном вращению ротора. Соответственно, для компенсации этого явления приходится вносить поправку в тягу хвостового ротора. Обычно это делается путем задания зависимости шага хвостового ротора от газа мотора. При использования гироскопов в режиме "удержания направления" (Heading Hold, AVCS) данную кривую не задают.

Нормальный режим (Normal)

Данный полетный режим является наиболее употребительным, во всяком случае, все начинающие пилоты обучаются пилотированию модели в этом режиме. Более опытные пилоты осуществляют в этом режиме только взлет и посадку. Нормальный режим считается базовым при настройке аппаратуры, а в некоторых моделях передатчиков он даже выносится в отдельную строку при настройке - в отличие от пилотажных режимов. Таким образом, у вас может не быть пилотажной настройки, а вот "Нормальная" должна быть всегда.

Для чего тогда предназначен этот режим и что в нем можно делать?

• Взлет
• Посадка
• Висение
• Полет в горизонте без переворотов
• Любые маневры, где не требуется обратный шаг (отрицательный угол наклона лопастей главного ротора) и повышенная энерговооруженность.

Кривая шага:

В первой точке угол равен -4 градуса. Данный параметр влияет на скорость спуска модели вертолета. Его иногда устанавливают равным -5…-6, но, как правило, только опытные пилоты, так как при порывах ветра при малом шаге модель "вспухает" - почти прекращает свой спуск. Причиной служит ветер, увеличивающий подъемную силу. Но в случае пропадания порыва модель, конечно, начнет более быстрый спуск. Новичкам можно рекомендовать установить -3 градуса - тогда модель будет очень медленно спускаться, даже если вы дадите ручку до конца вниз. Однако в порывистый ветер пилотирование будет более сложным.

Давайте рассмотрим соответствующую кривую газа:

Кривая газа, конечно, начинается с 0. В ее нижней точке вы производите запуск двигателя вашей модели вертолета. Далее - крутой подъем до 35% (в зависимости от мощности используемого двигателя), и небольшая пологая часть. На этой части кривой и происходит пилотирование. Обычно скорость вращения ротора в этот момент около 1500 оборотов при шаге 5-6 градусов; при этом ручка газа на аппаратуре находится ровно посредине. Кстати, насчет этого есть различные мнения. Большая часть пилотов советует настраивать точку висения на 3/4 ручки газа, мотивируя это тем, что пилот привыкает к точке висения в том положении, где она будет при 3D полетах, а также тем, что при переключении режимов в "точке висения" не будет рывков модели. Половина хода ручки рекомендуется только при начальном обучении, и то не всегда - переучиваться потом труднее, чем учиться.

В данный момент модель вертолета висит без перемещения по вертикали. Эту точку часто называют точкой висения, когда происходит уравновешивание подъемной силы и силы тяжести. Это особая точка. Многие типы аппаратуры позволяют точно подстраивать (триммировать) шаг и газ в этой точке.

Далее. Для поддержания постоянных оборотов при увеличении шага, конечно, поднимается и кривая газа:

Пилотажный режим 1 (Idle1)

При дальнейшем совершенствовании техники пилотажа пилоты столкнулись с проблемой полета в инверсном режиме (инверсе), то есть вниз ротором.

При этом, разумеется, ротор сохраняет направление вращения, а меняется только угол атаки лопастей - на отрицательный.

Существует две методики такого пилотирования: с инвертированием управления (с помощью переключателя) и без инвертирования. В первом случае переключатель на аппаратуре позволяет полностью изменить управление, то есть попросту "перевернуть" его - вы сможете продолжать полет без проблем, как и летели до этого в нормальном полете. Второй случай - без инвертирования переключателем. В инверсном полете при опускании ручки газа вниз вы получаете обратный (отрицательный) шаг и увеличение мощности двигателя.

Если бы не надо было выполнять каких-либо пилотажных фигур с постоянным изменением ориентации модели, то с использованием переключателя, конечно, было бы удобнее летать. Но пилот мечтает выполнять сложные и красивые полеты! А тогда можно просто запутаться с переключателем… В настоящий момент развивается, главным образом, одно направление - управление без использования переключателя. При этом необходимо, чтобы при увеличении отрицательного шага соответственно добавлялся и газ - дабы сохранить равномерное вращение ротора. Обычно для этого режима устанавливают около 1600 оборотов в минуту, что позволяет выполнять более резкие маневры.

Видео, режим Idle1

pilotag2.avi 1,61 MB

Для чего предназначен этот режим и что в нем можно делать?

• Горизонтальный быстрый полет, с разгоном.
• Петли
• Любые маневры, где требуется обратный шаг без повышенной энерговооруженности.

Кривая шага:

Кривая шага начинается со значений шага, равных -5…-6 градусов при положении ручки около нуля. Этого угла достаточно для выполнения пилотажных фигур: петля, бочка, висение. Центральная точка позволяет осуществлять висение при более высоких оборотах. Ну, а крайняя правая соответствуем максимумам шага и мощности двигателя.

Кривая газа:

Кривая имеет вид воронки с небольшим скосом. Обычно Idle1 используют для выполнения таких фигур, как петля, бочка, висение в инверсе - то есть для выполнения маневров с небольшой нагрузкой на ротор в перевернутом полете. Поэтому и первая точка расположена чуть ниже, чем 100%. Центральная точка устанавливается так, чтобы ротор не раскручивался больше, чем требуется для полетного режима при положении ручки газа в середине. Эта точка на кривой газа немного выше, чем при полете в "Нормальном" режиме - для обеспечения ротора большим запасом энергии. При использовании более мощных двигателей возможна и обратная ситуация: в центральной точке кривая будет намного ниже, чем в нормальном режиме. Крайняя правая точка находится на 100 процентах, так как мы используем максимальный шаг:

Пилотажный режим 2 (Idle2)

Развитие пилотажа, накопление опыта пилотирования, изобретение новых фигур, появление новых возможностей моделей привело к рождению 3D- пилотажа. 3D-пилотаж требует особых настроек модели вертолета. На вопрос, каких именно, можно ответить просто - максимально возможных! Пилот-экстремал пытается выжать из модели вертолета максимум возможностей. При этом полет производится с максимально возможными значениями шага и мощности, при поддержании постоянных оборотов главного ротора.

Видео, режим Idle2

pilotag1.avi 1,06 MB

Для чего предназначен это режим и что можно делать?

• Все возможности Idle1
• Часы (Тик-Так, Метроном)
• Торнадо
• Отстрел
• Петли с пируэтами
• Висение ротором вниз (Инверс)
• Любые маневры, где требуется обратный шаг с повышенной энерговооруженностью.

Кривая шага:

Кривая шага имеет самую простейшую форму: это прямая линия от минимального значения шага до максимального, проходящая, конечно, через 0. При недостаточной мощности двигателя некоторые пилоты рекомендуют сделать ее в виде ломаной линии с центральной точкой в +2 градусах. Модель получает максимально возможные динамические характеристики.

Кривая газа:

Для обеспечения постоянных оборотов кривая газа также изменяется и, соответственно, уже две точки находятся на 100 %. При этом не надо забывать, что в среднем положении ротор не должен излишне раскручиваться (более, чем необходимо для пилотирования модели в данный момент). При этом чаще всего используется частота вращения ротора 1750…1850 об/мин.

Авторотация (Hold)

Авторотация является спасательным жилетом вертолета, а для опытного пилота - еще и очень зрелищной фигурой пилотажа. Но поскольку отключать двигатель перед каждой авторотацией не слишком-то интересно, был придуман еще один режим - Hold. Смысл его очень прост - в данном режиме двигатель работает на холостых оборотах и обгонная муфта главного ротора (или связки роторов) и двигателя разблокирована. При этом изменение шага происходит в зависимости от положения ручки газа, а вот двигатель работает на холостых оборотах, пока вы не отключите этот режим.

При обучении возможна и обратная процедура: при неудачном заходе на посадку в режиме авторотации вы можете переключиться в другой полетный режим и продолжить полет.

Для чего предназначен этот режим и что в нем можно делать?

• Авторотация

Кривая шага:

Обратите внимание: кривая имеет большой отрицательный шаг в нулевом положении ручки. Это связано с тем, что для поддержания необходимых оборотов главного ротора набегающим потоком необходимо значение шага -6 градусов, а в некоторых вариантах и более. Центральная точка кривой шага находится чуть выше 0 - для комфортного торможения и посадки. Для выполнения 3D фигур в режиме авторотации рекомендуется устанавливать углы в центральной точке 0 градусов. И, конечно, максимум по положительному шагу - чтобы полностью использовать энергию ротора.

Дополнительные режимы

Основная цель полетных режимов - облегчить пилотирование модели. Многие пилоты-спортсмены часто делают полетные режимы практически для каждой выполняемой ими фигуры. При этом учитывается огромное количество параметров. Могут существовать отдельные полетные режимы для всевозможных погодных условий, всяческих дополнительных условий - различных лопастей и т.п. Количество полетных режимов даже на топовых версиях передатчиков невелико, например, у JR10 всего 4, а у Futaba 9Z - 8 полетных режимов. При применении памяти на несколько моделей для использования множественных полетных режимов надо иметь в виду, что переключение между моделями в полете очень опасно! В любом случае, данный механизм позволяет очень точно настроить модель вертолета и аппаратуру к конкретным условиям и требованиям пилота.

Как настраивается модель вертолета

Установка углов атаки лопастей на модели вертолета - очень ответственная процедура. Для настройки понадобятся:

1. Конечно же, сама модель вертолета, с корректно настроенной механикой.
2. Измерительная линейка или, в случае отсутствия специального измерителя, -транспортир.
3. Аппаратура радиоуправления.
4. Очень желателен кабель для непосредственного подключения приемника к аппаратуре (DSC-кабель), чтобы не засорять эфир ненужным сигналом.

Теперь приступаем к настройке углов атаки лопастей.

Установим модель вертолета так, чтобы ротор мог свободно вращаться, а лопасти при этом находились на уровне глаз.

Фиксируем сервоось (ось серволопаток) так, чтобы она была параллельна хвостовой балке и перпендикулярна оси ротора. Если зафиксировать ее невозможно, то перед каждой регулировкой будем выравнивать сервоось заново.

1. Цапфа крепления лопасти
2. Сервоось
3. Стопор сервооси, специально разработанный для моделей фирмы X-cell

Устанавливаем измерительную линейку на лопасть. В случае деревянных лопастей - на расстоянии 80 мм от комля, а в случае пластиковых или карбоновых - 80 мм от конца лопасти. Данное правило связано с тем, что деревянные лопасти подвержены крутке, которая обычно меняется в полете. Поэтому точно определить угол по кончику лопасти невозможно. Карбоновые же лопасти могут иметь конструктивную крутку, которую надо учитывать при настройке.

Убеждаемся в том, что механика собрана правильно, следующим образом. При установке в аппаратуре кривой шага в 0 градусов и ручке газа в среднем положении линейка должна показать угол, равный 0, для этого очень удобно использовать полетный режим Idle1. Поворачиваем ротор, переставляем измеритель углов и проверяем угол атаки противоположной лопасти. Если он не равен нулю - настраиваем механику. Для того, чтобы измерить угол, необходимо выровнять базисную поверхность линейки с сервоосью, после чего на линейке и будет указано значение угла атаки лопасти.

Устанавливаем газ в минимальное положение и меняем кривую шага в данной точке пока линейка не покажет нужный угол. Затем передергиваем ручку газа (верх, вниз), чтобы выбрать люфты и измеряем снова. Так повторяем, пока не установим необходимый угол. Данную процедуру установки углов лопастей проводим для каждой заданной точки кривой шага, в случае прямолинейной возможна проверка в крайних и центральной точке.

После установки углов кривой шага можем начать установку кривой газа. К сожалению, никак нельзя проверить ее правильность, кроме как в реальном полете. Желательно проверить, что игла карбюратора совершает правильное, согласно заданной кривой, движение - особенно это важно при 3D настройках.

Далее, если необходимо, производим настройку других полетных режимов. При этом тщательно проверяем установленные углы - обязательно на обеих лопастях.

Итого

Подведем итоги:

1. Полетные режимы предназначены для облегчения пилотирования модели вертолета.
2. Полетных режимов может быть столько, сколько нужно пилоту: от одного обязательного до максимального количества, поддерживаемых аппаратурой управления.
3. Если кривая газа при минимальном положении ручки газа находится не на 0, то двигатель в таком положении заводить нельзя. И останавливать ротор рукой тоже нельзя, поскольку двигатель будет раскручивать ротор. При попытке завести мотор в таком режиме вы можете очень сильно пострадать, а модель - разрушиться.
4. Нет четко предписанных полетных режимов - их характеристики зависят только от настроенных кривых газа и шага, а также от желания пилота, безопасности и удобства управления.
5. Настройка полетных режимов - очень ответственная операция, требующая повышенного внимания.
6. Используйте только специальные линейки для измерения углов, так как они значительно облегчают жизнь.

Внимание!

1. Кривые для газа и шага приведены исключительно в качестве примера и не могут быть напрямую использованы в вашей аппаратуре. Используйте только те кривые, что указаны в инструкции на конкретную модель вертолета. Если все же решите использовать приведенные здесь кривые - будьте втройне внимательны при выполнение первых полетов.
2. Кривые шага и газа для вашей модели могут значительно отличаться или быть настроены абсолютно по-другому! Методологий по выбору кривых существует множество, консультируйтесь с тем специалистом, которому доверяете в вопросе более точной настройки.
3. Перед процедурой запуска двигателя ВСЕГДА ПРОВЕРЙТЕ УСТАНОВКУ ПРАВИЛЬНОГО ПОЛЕТНОГО РЕЖИМА И ПОЛОЖЕНИЯ РУЧКА ГАЗА, ИНАЧЕ ВОЗМОЖНО ПОЛУЧЕНИЕ ТРАВМ И РАЗРУШЕНИЕ МОДЕЛИ.