无空速传感器的VTOL
实验性内容WARNING
无空速传感器的VTOL支持属于实验性内容,仅建议经验丰富的飞行员尝试。推荐使用空速传感器。
固定翼飞行器使用空速传感器来确定飞机在空中移动的速度。根据风向不同,空速可能与地速有所差异。每架飞机都有一个最低空速,低于该速度飞机将失速。在天气状况良好且设置的速度显著高于失速速度时,VTOL可不使用空速传感器运行。
本指南将概述VTOL飞机绕过空速传感器所需的参数设置。
INFO
这里描述的大多数设置理论上也适用于非VTOL的固定翼飞行器,但目前尚未经过测试。过渡转弯和四旋翼应急模式(quad - chute)是VTOL特有的。
准备工作
在尝试去除空速传感器之前,你首先应确定一个安全的油门水平。此外,还需要了解前向转换的持续时间。为此,你可以使用空速传感器进行一次参考飞行,或者手动驾驶飞行器。在这两种情况下,参考飞行都应在风力极小的条件下进行。
飞行速度应足以应对强风条件,且飞行应包括以下操作:
- 成功完成前向转换
- 直线平飞
- 大幅度转弯
- 快速爬升至更高高度
查看日志
参考飞行结束后,下载飞行日志,并使用FlightPlot(或其他分析工具)查看日志。绘制高度(GPOS.Alt
)、推力(ATC1.Thrust
)、地速(表达式:sqrt(GPS.VelN\^2 + GPS.VelE\^2)
)、俯仰角(ATT.Pitch
)和滚转角(AT.Roll
)。
查看飞行器平飞(无俯仰或俯仰、滚转角度很小)、爬升(高度增加)以及倾斜(滚转角度较大)时的油门水平(推力)。用作巡航速度的初始值应是滚转或爬升过程中施加的最高推力,如果决定进一步调低速度,则应将平飞时的推力视为最小值。
同时记录前向转换完成所需的时间。这将用于设置最小转换时间。出于安全考虑,你应在此时间基础上增加约30%。
最后记录巡航飞行时的地速。这可用于在首次无空速传感器飞行后调整油门设置。
参数设置
要绕过空速预飞检查,你需要将SYS_HAS_NUM_ASPD设置为0。
为防止已安装的空速传感器用于反馈控制,将FW_USE_AIRSPD设置为“False”。这使你能够在无空速设置下测试系统行为,同时仍可获取实际空速读数,以检查与失速速度的安全裕度等。
将配平油门(FW_THR_TRIM)设置为参考飞行日志中确定的百分比。请注意,QGC将此值从1..100
进行缩放,而日志中的推力值是从0..1
进行缩放。因此,0.65的推力应输入为65。出于安全考虑,建议在首次飞行测试时,在确定的值基础上增加约10% 的油门。
将最小前向转换时间(VT_TRANS_MIN_TM)设置为参考飞行中确定的秒数,并出于安全考虑增加约30%。
可选推荐参数
由于存在失速风险,建议设置“固定翼最低高度”(又称“四旋翼应急模式”阈值)(VT_FW_MIN_ALT)。
这将使VTOL在低于特定高度时转换回多旋翼模式并启动返航模式。你可以将此高度设置为15或20米,以便多旋翼有时间从失速状态恢复。
针对此模式测试的位置估计器是EKF2,默认已启用(更多信息见切换状态估计器 和 EKF2_EN )。
首次无空速传感器飞行
这些值适用于位置控制飞行(如定高模式 或 任务模式)。因此,建议在安全高度(约比四旋翼应急模式阈值高10米)配置飞行任务。
与参考飞行一样,此次飞行应在风力极小的条件下进行。对于首次飞行,建议如下:
- 保持在同一高度
- 将航点设置得足够宽,且方式应避免需要急转弯
- 保持任务规模足够小,以便在需要手动干预时飞行器仍在视线范围内。
- 如果空速非常高,考虑通过切换到高度模式进行手动反向转换。
如果任务成功完成,你应继续查看日志,检查以下内容:
- 地速应明显高于参考飞行时的地速。
- 高度不应明显低于参考飞行时的高度。
- 俯仰角不应持续与参考飞行时不同。
如果所有这些条件都满足,你可以开始逐步小幅调低巡航油门,直到地速与参考飞行时的地速匹配。
参数概述
相关参数如下:
- FW_USE_AIRSPD
- SYS_HAS_NUM_ASPD
- EKF2_EN(1),ATT_EN(0),LPE_EN(0)
- FW_THR_TRIM:确定值(例如70%)
- VT_TRANS_MIN_TM:确定值(例如10秒)
- VT_FW_MIN_ALT:15