什么是穿越机？它怎么飞的
穿越机是航模三大类——固定翼、直升机、多旋翼中的多旋翼种类。多旋翼飞机以其低门槛易操作的特点在航拍等运用场景下得到大发展，穿越机便脱胎于航拍运用，以其第一人称视角飞行（又称FPV）的临场感体验，在消费级的航模市场下风靡一时，尤其是在2016年3月份的迪拜全球穿越机高规格高奖金竞赛结束以后，穿越的氛围越来越浓。
那么今天就先来说说穿越机的飞行原理。
图1 穿越机全套
先说说穿越机的机体吧，如下图2所示，它有四个电机和四个螺旋桨，分布在四边形的四个角，为飞机的飞行提供动力和姿态控制，由于是四个螺旋桨，因而也叫四旋翼飞机。
图2 穿越机机体
与常规的固定翼和直升机相比，四旋翼的构造显得有些另类。我们知道固定翼的飞行，动力系统主要是用来产生速度，固定在机身上的机翼主要用来将动力产生的速度，转化为飞行所需的升力。
图3 固定翼飞机
而直升机的飞行，它的主旋翼就相当于固定翼的机翼，直升机的动力系统主要就是让主旋翼转动，可以理解为固定翼飞机是通过动力系统使飞机向前运动产生速度，有了速度，机翼就能够产生升力，而直升机是飞机不动，飞机的动力系统让机翼自己转动起来，与空气产生相对运动从而产生升力，这也是为什么直升机能够垂直起降而固定翼必须要长的跑道起降的原因。
图4 直升机
那么我们再回过头来看看穿越机，穿越机有四个螺旋桨，那么它是不是就是四个直升机的主旋翼组合起来的呢？
其实没有那么复杂，我们知道直升机的运动控制，是通过舵机控制主旋翼的旋转平面往前后左右倾斜，使飞机向前后左右运动的。实际上控制主旋翼的旋转平面倾斜是需要复杂的活动机构来实现的，而穿越机虽然用了四个螺旋桨，但是它有更简单的控制方式来控制飞机的运动。它的螺旋桨旋转平面相对机体不变的，而是通过机体的整体倾斜来实现前后左右运动控制的，以下图5所示的前后运动为例，我们让2号和4号电机转速保持不变，3号电机转速提高，1号电机转速降低，那么飞机将沿着图中Y轴转动一定角度，然后向X轴正方向运动。
图5 穿越机前后运动控制
飞机向其它方向运动的控制方式类似，那么到这里，就解决了穿越机前后左右运动控制的问题，剩下的问题就是飞机的转向问题了。那有同学要问了，飞机前后左右都可以直接运动了，还需要转向吗？直接往那个方向运动不就行了吗？其实还是需要方向控制的，穿越机的一大乐趣就是装有摄像头提供FPV第一人称视角的飞行体验，如果没有转向控制，那么视野就是局限于一个方向，这不是我们想要的，同时，如果没有转向控制，飞机将损失一个自由度的控制通道，那么飞机的灵活性将大打折扣，这也是我们难以接受的，那么穿越机是怎么实现转向的呢？
图6 商品穿越机
我们还是和同为旋翼类飞机的直升机来比较，我们注意到直升机除了头顶部位的一个主旋翼以外，在尾部还有一个垂直主旋转平面旋转的尾桨，那么这个尾桨是干嘛用的呢？
这里需要涉及到一个概念，叫反扭力，或者称之为反作用力吧。依靠它，旋翼类飞机才能实现转向控制。
图5 直升机反扭力示意图
直升机的螺旋桨转动需要扭力，这个扭力来自于直升机的动力系统，而动力系统固定在机身上，那么这个扭力的反作用力会反馈到机体上，使机体向螺旋桨转动相反的方向转动，这个反作用力，就是反扭力。那直升机为了不让机体往相反方向转动，就在尾部加一个尾桨，尾桨产生的推力抵消主桨的反扭力，从而平衡机身。同时改变尾桨的推力大小，就能控制直升机的转向了。
对于穿越机的转向控制也是类似，不同之处在于穿越机不需要另外加一个尾桨来平衡反扭力，它的四个螺旋桨的反扭力是可以经过适当的安排来互相抵消的。那么它是怎么抵消的呢?
图6 穿越机电机转向示意图
其实穿越机的四个电机转向并不是全都一样的，而是相邻的电机转向相反的。如上图6所示，1、2、3、4四个圈分别代表四个电机和螺旋桨转向，1、3号电机逆时针转动，带正桨，2、4号电机顺时针转动，带反桨。为什么这么安排呢？
1、3号电机逆时针转动，它的反扭力的作用在机体上的合力是使机体往顺时针方向转动，而2、4号电机的反扭力是使机体往逆时针方向转动。我们知道反扭力的大小是和转速相关的，转速越大，反扭力越大，那么在其它条件对称平衡的情况下，通过四个电机的转速一致就可以平衡反扭力，保持机体平衡。
图7 华科尔210穿越机
同时如果想要转向的话，通过打破这种反扭力的平衡，转动一定角度后再建立这种反扭力的平衡即可实现。具体的方法就是调整电机的转速，如上图6，如果我们想要顺时针转动机身，那么提高1、3号电机的转速，降低2、4号电机的转速，就可以让1、3号电机的反扭力变大，2、4号电机反扭力减小，让机体顺时针转动，到一定角度后，再恢复到电机之前的转速即可保持平衡，这样就实现了穿越机的顺时针转向，逆时针转向则相反。
那到这里就基本上说完了穿越机的飞行控制原理，估计有同学要问了，那穿越机的四个螺旋桨，有两个正转，有两个反转，那正反桨又是怎么回事呢？它其实是为了让螺旋桨的拉力都向上的。对称类型的多旋翼都是需要用到正反桨的，因为它都要涉及到通过电机的正反转来平衡反扭力。
图8 第一人称视角飞行
理解了穿越机的飞行原理，便离飞行的梦想又近了一步，下一期将介绍穿越机的主要组成，图传、飞控等，想要了解更多关于穿越机的内容可回复穿越机关键词到公众号，也可以在菜单栏魔友导航里面查看穿越机的帖子，当然了，也可以在文章结尾评论区留言，写下你的想法和建议。
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本人刚玩穿越机两周左右，虽然已经可以飞基本的圆形航线但是还是限制在目视情况下，由于不久前看屏幕飞没把握飞的过高丢过导致接收图传信号丢失一次，所以对fpv飞行更产生了恐惧，求各位大神指导如何才能适应fpv飞行，逐步脱离看机飞，现在只要一看屏幕就紧张心里悬，不好掌握油门，另求油门操作方法，是一直抖油么
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　　而就在今年年初的CES展会上，Amimon公司又推出了一款搭载Prosight高清数字图传的一体化穿越机Falcore，并在B&H、GetFPV、ReadyMadeRC平台正式发售，售价为799美元（约5503人民币，不含运费！）。对于普通穿越机而言，Falcore似乎贵了那么一点。不过中国有句老话说得好“便宜无好货”，毕竟光是那块Prosight图传就价值499美元。那么除了Prosight图传以外，Falcore还有其他什么值能够值300美元呢？且看5iMX本期评测。　　Connex Falcore参数　　　　机架　　轴距：250mm　　重量（含电池）：720g　　电池容量：4S （14.8V） 1400mAh 20.72Wh 75C　　极速：80mph（约129km/h1mph&1.61km/h）　　飞控：Cleanflight F3飞控（兼容STM32）　　电机：Falcore KV　　电调：飞盈佳乐 猛禽20A BLHeli电调　　推力：2.2磅（约998g）　　机臂：φ15.3mm x 1.1mm碳纤维管　　机架：1.3mm管状碳纤维框架　　图传　　图传：Connex Prosight高清数字图传　　图传距离：300米（理论）　　图传分辨率：720p @30fps/60fps　　　　遥控器　　通道/频率：8通道/2.4GHz　　电池：2S 5000mAh　　临时包装，内容丰富！　　　　跟之前的图传相同，由于是工程样机，所以这款穿越机暂时也没有正式包装，不过所有的附件都有单独的包装和海绵好好保护。　　　　除了飞机和遥控器以外，Falcore的配件也非常丰富遥控器充电器、锂电池平衡充、备用螺旋桨（x2）、电池、说明书以及连接线等一应俱全。　　碳纤维机身，坚固耐炸！　　　　Falcore机身采用1.2mm的管状碳纤维框架设计，除了天线和机臂，所有电子设备都受碳纤维框架牢牢的保护着。基本上除了进沙进水，只要不摔坏机架，电子设备都非常安全。　　　　机臂采用直径φ15.3mm、厚1.1mm的碳纤维管与一块厚度4mm的碳板电机座组成，电机座直接插入碳管内，中间通过尼龙件连接。再加上采用快拆的模块化安装固定方式，橡胶圈还会给予碳纤维机臂一个弹性缓冲，使得机臂在受到撞击时不至于折断，完全能抵抗日常联系时的炸机。　　　　　　位于穿越机机头的FPV相机应该说是最容易损坏的设备了，Falcore的FPV相机同样如此。为了在撞击的时候能够更好的保护FPV相机，Falcore的FPV相机外面增加了一圈橡胶保护层，并且在其外围还增加了尼龙材质的相机罩壳。　　　　虽然尼龙材质的相机罩壳强度不如碳纤维，不过考虑到在高速炸机的时候，机头大多数情况下都会受到重创。所以为了保护较为贵重的FPV相机、机架和内部其他电子设备，牺牲较为廉价的尼龙材料作为缓冲也是比较合理的选择（类似于F1赛车中前鼻锥的作用）。其实相机罩壳还是非常坚固的，至少普通的炸机完全不会对其造成破坏性损伤。　　　　Falcore唯一真正脆弱的只有图传天线这一个地方。为了使图像信息的传输更稳定，Prosight图传的T型天线采用了MIMO（多入多出）增益技术，在上图我们可以清晰的看到天线顶部的两根MMCX天线，这也造成了Prosight图传的天线相较于传统的蘑菇天线体积更大、也更脆弱的原因。　　全碳纤结构，天线脆弱！　　　　Falcore的整体设计理念比较倾向于模块化，拆装相对比较简单。　　　　机臂通过橡胶圈直接固定在管状机架上，电机则是通过MR30接头与设计在机架内部的电调相连（稍后拆机可见）。　　　　在安装的时候需要注意机臂的安装方向（如图中箭头所指）。　　　　　　Falcore的螺旋桨采用的是5045双叶螺旋桨，原装螺帽为普通正牙无防滑纹路的版本。　　　　由于四只电机的螺纹都是正牙螺纹，存在射桨的风险。所以建议小伙伴，如果购买了这台穿越机，最好是换成带防滑纹路的正牙螺帽。　　　　组装成，实测轴距约253mm。　　　　　　完全组装好的穿越机就是这个样子了！从组装完成的状态我们可以看到，Falcore的管状碳纤维机架并不只是简单拼凑而成，前后机臂的位置和前倾角的设计都有一定的讲究。　　　　前机臂下置、后机臂上置的设计，有利于飞机在静态和动态稳定。前机臂与机架尾部形成等边三角形的静稳定状态，较高的后机臂位置使占主要重量的电池重心下移，使得整个飞机的重心更靠下形成动态稳定。　　　　与传统穿越机相比，前倾的机臂还能够减少机架的迎风面积从而降低飞机向前飞行受到的风阻，从而增加飞机的速度。　　　　Falcore的安装容易，拆卸也比较简单。如果是普通拆卸，按照组装的方式反向操作一遍即可。如果是要完全拆卸，也仅仅需要一把螺丝刀就能搞定。　　　　在拆的时候应注意先将尾部的图传天线拆下来。　　拆开之后我们来看看Falcore的内部结构。　　高端配置，动力不足！　　　　Falcore内部结构　　 Falcore穿越机的最大特点是采用了Prosight高清数字图传，我们便可以在机头的位置看到这块图传芯片了，这与我们之前做评测的那块图传是完全相同的（包括数据参数）。　　　　在这个位置我们可以从内部看到FPV相机的固定方式，采用一种弹性固定的方式，既能在炸机的时候给相机一个缓冲，又能减少飞机震动对相机的影响，可谓是一举两得（拆机可见）。　　　　Falcore的飞控为F3飞控，集成在兼具分电板功能的主板上。　　　　Falcore在飞机的底部还设置有超声波定高模块，这玩意儿的主要目的是为了帮助新手练习，不过对于老司机来说可能就是个徒增重量的累赘了。　　　　Falcore的动力装置为飞盈佳乐的猛禽20A BLHeli电调搭配Falcore KV无刷电机，配合4S （14.8V） 1400mAh 20.72Wh 75C锂电池，理论极速最高能达到129km/h。　　　　不过对于其720g的自重来说，Falcore的动力却仅能提供998g升力。在平时练习的时候倒还没什么，如果真要拿来参赛则会显得动力不足，起飞、加速也感觉软绵绵的。所以，这玩意儿真的想要爽飞的话，还必须更换更强劲的动力才行。　　布满天线的遥控器　　　　Falcore的遥控器与图传接收器的主色调相同，均为红黑配色，颇具跑车的运动风格。遥控器的棱角鲜明、外观简洁，8通道的设计能够满足穿越所需的基本要求。另外，遥控器自带5000mAh 2S锂电池，终于不用再为遥控器的电池而烦恼了（真好）。　　　　遥控器按钮、接口及其对应功能说明　　初级模式/保护模式（SHIELD）：具备超声波定高功能，最大飞行高度3英尺（0.9米），航向和横滚动作采用的是混控模式（即横滚的时候同时会伴随着飞机航向的改变）。　　中级模式/穿越模式（HORIZON）：取消0.9米的高度限制，取消航向和横滚混控，但限制飞机的最大飞行倾角，同时超声波定高功能关闭。　　高级模式/特技模式（ACRO）：取消飞机最大倾角限制，使Falcore能够做出空翻等特技动作，但不能进行3D飞行。　　PS：如果要改3D飞行，需要更换适合3D飞行的电调和螺旋桨，并且在电调和飞控参数中进行应的设置即可。　　　　　　Falcore的图传接收通过一个安装支架安装在遥控器背面，在安装接收机之后不要忘记给接收机接上电源。　　　　　　组装完成的遥控器布满了天线。　　电池及其他配件　　　　　　Falcore的电池采用4S （14.8V） 1400mAh 20.72Wh 75C锂电池，如果想换5S或者3S电池的话是不可能的，因为实测发现Falcore只能支持4S电池。　　　　当然如果想换容量更大的电池的话，只要电池体积与电池壳的尺寸相吻合即可。　　　　　　Falcore标配平衡充电器，能够支持2S、3S和4S三种规格的锂电池。平衡充的输出功率为30W(16.8V*3A=50.4W？)，这标定功率与计算功率不同就让我有点尴尬了。如果按标定功率来算，充满一块原装电池的时间约为41分钟；如果按计算功率来算，充满充满一块原装电池的时间约为24分钟。　　　　Falcore的其他配件还包括多功能螺丝刀、USB转接线、Micro USB数据线、遥控器充电器和两副备用螺旋桨。　　飞行体验及评价　　　　悬停　　在没有飞这台穿越机之前，我的心情是忐忑的，主要是因为Falcore高昂的定价（799美元），更是怕炸机之后会对它造成什么损伤。不过在飞了一段时间之后感觉这货上手还是比较快的，毕竟在有超声波参辅助定高的情况下，飞机不至于像DIY穿越机飘得那么厉害，悬停也不容易掉高。　　　　SHIELD模式下的操控　　另外，Falcore的操作习惯与普通穿越机存在着比较大的差异。一般来说，普通穿越机在进行飞行的时候，航向和横滚是采用单独的两个通道进行控制。而当进入SHIELD模式的时候，飞机的航向和横滚动作采用的是混控模式（即横滚的时候同时会伴随着飞机航向的改变），同时超声波模块将辅助飞机实现一定程度的定高。对于没有接触到的新手来说，可能这种操控方式比较好用，但是对于习惯了传统操作凡是的老司机们来说，这种操作方式容易因为下意识的条件反射产生误操作，所以老司机们在玩这款穿越机的时候尽量使用HORIZON和ACRO模式。　　　　HORIZON和ACRO模式下的操控　　在HORIZON和ACRO模式下，Falcore的航向和横滚能够实现独立控制，超声波定高功能将处于关闭状态，同时操作也将变得更灵敏。在ACRO档位还可以实现无限制的空翻动作，除了不能倒飞以外，基本上所有的特技动作都能够实现。　　　　总的来说，这款飞机不管是设计、外形、还是操控体验都是非常不错的，配置也算是目前主流的穿越机配置，除开499美元（约3434人民币）的图传来说，剩下的机架、一体化飞控分电板、遥控接收机、电机等设备也足够值300美元（约2000人民币）的价格。Falcore唯二的缺点就是动力较弱，尾部的Prosight图传天线也比较容易折断。如果在设计的时候能够考虑给天线一个可靠的保护（或者装在碳纤维机架内），那么这台穿越机对于新手来说将会是一个非常完美的练习设备。而对于动手能力较强的老司机来讲，Falcore的模块化设计和快拆结构使其能够自由选择飞机上所搭配的设备以减轻重量。在更换了推力更大的动力套装之后，Falcore将会成为一个非常不错的夺冠利器。
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