Tailsitter尾座式VTOL，最简洁的垂直起降，更新矢量舵机抗风

云淡风轻的云

“顾名思意，尾座式，方言叫tail sitter plane就是尾部朝下机头朝天像火箭那样的一种垂直起降方式，起飞时拉力超过它的重量即可垂直上天，然后操纵飞机下俯，转为平飞姿态。着陆前飞机也要从平飞转为垂直向天姿态，然后减少功率或推力缓慢垂直降落。”




矢量的机型




本帖主要讲解这种类型Duorotor tailsitter


Coaxrotors tailsitter


Quadrotor X tailsitter APM固件暂不支持


Quadrotor Plus tailsitter APM固件暂不支持


Singlerotor tailsitter APM支持，单个旋翼，常规3D机的玩法


Helicopter tailsitter APM固件暂不支持


[flash=600,450]http://player.youku.com/player.php/sid/XMjY3MzM4ODkyOA==.html[/media]

优点，①简单可靠，最少只要两个舵面，两个电机电调。相比Tiltrotor倾转式VTOL，省去可动的结构。
          ②玩法多样，除了悬停和平飞，支持Quadplane下的Qhover（多轴定高），Qloiter（多轴定点），AUTO自动任务和自动转换模式等。
          ③重量轻，省去一堆电机电调死重，机体的加强。重量轻，更耐炸。
          ④DIY简单，普通飞翼再加一组动力即可DIY，通用APM和Pixhawk的所有外设。不止飞翼，常规中单翼飞机，单发飞机也可以很好支持。
         ⑤飞行性能好，平飞状态和飞翼一致。

缺点，①悬停过程中抗风性较差。（新增矢量控制，就像鱼鹰那样，可以前后倾转）
          ②对飞机重心匹配要求较高，不能任意改变载荷。


目前支持最良好的PX4固件，设置参考以下链接
http://www.pixhawk.com/platforms/vtol/tbs_caipirinha_vtol?s[]=13001
[flash=600,450]http://player.youku.com/player.php/sid/XMjY2ODM3NDU2MA==.html[/media]
这视频是PX4固件，自动任务，Ardupilot固件支持下的Duorotor tailsitter只是飞控固件和设置方式不同。

以下说明均是Ardupilot固件下的设置和调试方式。
目前支持两种舵面控制方式，一种是常规固定翼，有独立副翼，方向舵和升降舵；另一种是飞翼，副翼升降混控（必须用双电机输出或添加额外方向舵）。
               两种电机输出方式，一种是单电机输出，只提供拉力；另一种是双电机输出，悬停时，可以靠电机控制横滚；平飞时可以控制方向。

那么由这两种控制可以搭配出四种飞机类型，我个人推荐飞翼和双电机的搭配方式，也就Duorotor tailsitter。
[flash=600,450]http://player.youku.com/player.php/sid/XMjY2NzU1NTQ3Mg==.html[/media]
此视频由群里 山东华硕  测试，Ardupilot设置Duorotor tailsitter后，默认参数试飞。

以下视频是Singlerotor tailsitter，传统的3D机吊机，使用GPS定位的Qloiter。
[flash=600,450]http://player.youku.com/player.php/sid/XMjY2ODkzODE2NA==.html[/media]


一，机体安装，
机体大同小异，借用Caipirinha的安装图片

改装后的重心和原机一致，可行的情况下，重心越靠下越好。


电机KV要适宜，电机尽量少干扰翼面，尽量靠近中间电机拉力参考多轴，两个电机拉力刚好是机重的两倍左右。尽量留余量，降落时更稳定。


起落架不能马虎，不然无尽落地炸等着你


控制舵面力臂长或者舵面大，舵机使用力大响应快的数字舵机。

二，飞控设备安装

升降副翼混控两个舵机接线在Main out 1，Main out 2，左电机接在Main out 5，右电机接在Main out 6 ，有矢量舵机，左电机的舵机接Main out 3，右电机的舵机接Main out 4.
输出设置都可以在Servo参数中自由定义，由于最少只需要4个控制量输出，所以理论上不需要全接口的Pixhawk也可以支持。

空速计和GPS地速必须要有其中一个。

飞控安装按照固定翼的方式，水平放置。切换多轴Qstabilize ，Qhover悬停时，姿态会自动翻转90度的。

安装和调试按照Ardupilot固定翼的习惯来
①刷Ardupilot 固定翼V3.8Beta2或者更新的固件。（Pixhawk刷APM的固件）                  38楼
②清空SD内logs和恢复所有默认的参数。
③设置参数Q_ENABLE=1，重启飞控或刷新所有参数，并按照下面参数设置的说明里更新关键的参数。
④校准飞控的遥控器输入，校准加速度计和罗盘。（遥控器不能设置混控，按照多轴设置）
⑤在固定翼的模式下设置固定翼的飞翼混控，有新旧两种方式，用新的方式。
⑥把CH5遥控输入的模式，更改为Manual，FBWA，Qstabilize这三个。（调试好以后，可以按照自己习惯来，APM就是这点好）   34楼


三，参数设置
Tailsitter的设置和Quadplane，Tiltrotor大同小异，详细参考此帖。
http://bbs.5imx.com/forum.php?mo ... 9923&extra=page%3D1

关键参数

Q_ENABLE=1（默认是0，设置为1，就是打开垂直起降的新功能。）

Q_FRAME_CLASS=10（多轴机型，新版本的多轴机型，适用Beta2，Beta3）
0        Undefined（错误，未定义。。。.如果新版设成这个，所有Q开头参数会不见）
1        Quad
2        Hexa
3        Octa
4        OctaQuad
5        Y6
7        Tri              （有尾舵的Y3）
10      TAILSITTER（尾座式）


Q_FRAME_TYPE=1（暂时没有，不用设，默认。Quad或Hexa等四轴六轴模式下有特殊的混控逻辑的，目前Tailsitter还没有）
0        十字
1        X 或 Y6A
2        V
3        H
4        V-Tail
5        A-Tail
10        Y6B


Q_TILT_MASK=0 （不用设，默认）

Q_ASSIST_SPEED=0（这个原来是复合翼和倾转旋翼，在低速时用多轴电机修正姿态用的，但是尾座式没法用。。。）

MIXING_GAIN=0.5（升降副翼混控比例）
最大为1，如果飞翼舵面足够大，设置为0.5或偏小一点，如果舵面很小，设大一点。
但是这个比例也会影响固定翼下舵面比例。所以设得过大，固定翼飞行和调参时要注意。

RUDD_DT_GAIN=0 （固定翼模式下，双电机差动转向，方向舵混控的比例，建议设到0）
最大为100，设置为0时，固定翼状态，打方向时，双电机不会输出。飞翼不建议设大，飞行中电机差动可能导致翻滚炸鸡。
对多轴悬停没有影响。

Q_ANGLE_MAX=3000（限制多轴本身的倾斜角度，是多轴的而不是飞机）
单位为Centi-degrees，例如4500就是45度。增加这个角度有利于悬停抗风。我的测试到3级风不飘走。但是某些重心高的机型，满舵大角度，俯仰可能会修正不过来。


TAILSIT_ANGLE=30（悬停切换到固定翼时角度）
单位就是角度，一般设置小一点切换更快。但某些失速速度高的机型需要更大的角度，前进足够的空速才切换
这个和上面Q_ANGLE_MAX相关

Q_A_ACCEL_P_MAX = 40000（固定翼平滑到悬停转换，防止过早拉起机头）

TAILSIT_INPUT=0（在悬停时，遥控的操作方式）
0      就是多轴的操作方式，
1      就是固定翼的操作方式。


TAILSIT_MASKCH=0（用额外一个通道，触发一个全手动控制的通道，PWM数值高于1700启用）
当在悬停时，全手动控制通道输出为遥控器数值。用来3D飞行悬停练习。一般用不上的。
0       关闭这个功能
1       用通道1触发
2       用通道2触发
...
8       用通道8触发


TAILSIT_MASK=0（设置哪个是全手动控制通道的）
0         副翼
1         升降
2         油门
3         方向


FLTMODE_CH=5            （飞行模式切换开关移到第5通道）




双电机输出参数（两个电机没有方向的规定，但一定要刚好是正反转，以抵消反扭力）
如果是使用Singlerotor，那就是单电机输出，有方向舵的情况下，以下参数可以不动，直接把电机输出插在Main out3就可以，
因此以下参数是决定是Singlerotor还是Duorotor。
SERVO5_FUNCTION=73 （Main out5，左电机）
SERVO5_MAX=2000       （电调的最大行程，可自由定义，最后校准电调）
SERVO5_MIN=1100        （电调的最小行程，可自由定义，最后校准电调）
SERVO5_TRIM=1100      （和电调最小行程保持一致）
SERVO5_REV=0              （0=正向，1为反相，默认，电机没有反向的）
Beta3油门未解锁时，输出是MIN的数值，油门解锁后则输出遥控器当前的杆量。最好MIN和TRIM设为遥控器油门的最小值。

SERVO5_FUNCTION=74 （Main out6，为右电机）
SERVO5_MAX=2000       （电调的最大行程，可自由定义，最后校准电调）
SERVO5_MIN=1100        （电调的最小行程，可自由定义，最后校准电调）
SERVO5_TRIM=1100      （和电调最小行程保持一致）
SERVO5_REV=0              （0=正向，1为反相）



矢量舵机参数（增加矢量舵机可以增强抗风能力，但需要增加机械结构）
如果飞翼舵面足够大，就可能不需要矢量了，增加矢量，机械结构复杂性增加。下面这些参数不设置就是不启用矢量。
SERVO3_FUNCTION=75（Main out3 ，左矢量舵机）
SERVO3_TRIM=1500      （舵机中位，调整这个中位，电机刚好朝前。拉力线一致）
SERVO3_MAX=2000       （舵机最大行程，设置最大时，90度朝上）
SERVO3_MIN=1100        （舵机最小行程，设置最小时，90度朝下）
SERVO3_REV=0              （0=正向，1为反相，矢量修正方向错误，可以更改正反向）
TRIM这个参数必须要调整到电机刚好朝前。可以调硬件尽量调硬件，要动也尽量保持在1500附近。
MAX和MIN 要等TRIM先调好，再动，分别调到最大和最小也到不了90度的话（180度舵机才可以刚好上下90度），也尽量调到上下刚好角度（行程）一致，就像调整直升机的CPPM舵机。

SERVO4_FUNCTION=76（Main out3 ，有矢量舵机）
SERVO4_TRIM=1500      （舵机中位，调整这个中位，电机刚好朝前。拉力线一致）
SERVO4_MAX=2000       （舵机最大行程，设置最大时，90度朝上）
SERVO4_MIN=1100        （舵机最小行程，设置最小时，90度朝下）
SERVO4_REV=0              （0=正向，1为反相）
这里TRIM、MAX和MIX调整出来的角度要和SERVO3调整的一致。如果有差异，角度大的设置小一点，将就小的。


Q_TAILSIT_VHGAIN=0.1（悬停推力矢量比例）
使用矢量电机抗风，由小调，值越大，舵机角度越大。

Q_TAILSIT_VFGAIN=0.1（多轴向前飞行推力矢量比例）






油门解锁时一定要谨记，APM的Duorotor固定翼下，双电机会参与控制方向。
解锁油门时必须打方向舵，固定翼下，双电机会直接启动，而且是半油门。
所以上面RUDD_DT_GAIN要设置为0，这样就不会打方向舵时电机猛转了。
ARMING_CHECK=0        （暂时解决硬件开关没有解开时，遥控可以解锁油门）
ARMING_RUDDER=2     （默认是1，只能油门解锁，不能上锁，所以把它改成跟多轴一样的方式）

四，试飞
有条件的模友可以调试架，如果没有，吊挂也是一种简单有效的方式。
调试飞行要先多轴后固定翼，最后再尝试FBWA自动过渡。
因为固定翼的模型基本是定的，按照合适的重心和舵面去试飞，差不了太多。
而多轴因为电机搭配，舵面大小和行程不同，各有差别，就像当年刚玩KK时，危险性最高。


多轴的试飞说明
①平放飞机，切换到Qstabilize模式，也就是自稳模式，观察地面站显示的HUD是否会有0度转到90度。如果没有，检查一下以上的参数设置。
②还是在Qstabilize模式下，先方向舵解锁油门，然后打开硬件开关，推约1/3油门，看电机是否会正常修正横滚，舵面是否会正常修正俯仰和航向。（也就是拿手摇飞机，看电机和舵面修正逻辑是否正确）
③油门约推到半油门，同时看两电机修正横滚的力是否适宜，否则更改横滚相关的参数。
④油门也是推到半油门，看舵面修正俯仰的幅度大小和响应快慢是否适宜，否则更改俯仰相关的参数。
    如果有矢量舵机，观察舵机修正方向是否正确，不正确及时改反向。
⑤感觉修正适宜，可以尝试吊挂，或者在草地测试Qstabilize飞行。及时调整参数，参数和多轴调参一样。
⑥测试OK，可以尝试切换Qhover定高等，调参和多轴一样。

固定翼的试飞
和APM调固定翼一样，只是得注意，飞翼的两个参数
MIXING_GAIN，RUDD_DT_GAIN的大小。
最重要是要试出安装了双电机的飞翼。最低飞行速度和平飞时飞控的角度。

自动过渡的试飞，和QUADPLANE和TILTROTOR一样。

wenhao123

可以批量生产了

wenhao123

很强啊

shuzaxi

嗯哼，有意思

呼噜娃

朋友方便加个微信18066799814

seimon

必须收藏，谢谢分享

2048679187

迷迭 发表于 2020-11-10 05:02
请问这个解决了吗，我现在也是遇到这个问题

你好，你的问题解决了吗，我现在也是遇到了这个问题

事在人为666

加油

迷迭

八蹄马 发表于 2018-12-9 17:12
楼主，求救呀，我的飞翼在多轴模式下pitch可以操控副翼，但打yaw杆时副翼却没有任何反应，而且副翼似乎只有 ...

请问这个解决了吗，我现在也是遇到这个问题

uranus36

paradoxLOI 发表于 2017-7-6 14:49
您好，我现在在做一个类似的垂起倾转结构，也是用的pixhawk，按照您的教程进行调试，但是在调混控时无论将R ...

请问一下你的这个问题解决了吗？我现在也遇上一样的问题。想请教一下该怎么处理？谢谢

xixijoe

szhcs 发表于 2017-3-29 12:52
顶一个，最近也在做一个类似飞翼，还在制作和测试中，我的飞控是MWC。

请问你用的是什么固件？

yanmingzhu

精彩，收藏了，现在的这种机型主要应用的优势在哪里，能用在哪种类型，普及一下。

lj1949

老哥你好，我最近想做你这样的尾立式的模型，想用pix来实现，请问老哥这个是在QGC地面站中下载pix固件，选择Duo tailsitter机架，然后调调参数就能试飞了吗，请问老哥有什么学习这方面的资料吗？

jijinxinjjx

Mustang686 发表于 2019-4-10 00:01
你好，想问一个问题，就是尾座矢量垂起。自稳模式，就是上电后，用手转动飞机航向轴，这两个矢量舵机和副翼 ...

我的也是不回中 起飞也不回中 都没敢试飞

1801

2296784093 发表于 2019-7-19 21:17
你好，能教教我用MWC调尾座式飞翼吗，我怎么联系到您

大佬，你搞出来了嘛，有几个问题想请教下您

2296784093

Mustang686 发表于 2019-4-10 00:01
你好，想问一个问题，就是尾座矢量垂起。自稳模式，就是上电后，用手转动飞机航向轴，这两个矢量舵机和副翼 ...

你解决了吗，兄弟，我遇到同样的问题

2296784093

尾座式飞翼平飞舵量都正常，切换到垂直状态就升降舵和偏航舵量就一半，这是为什么

2296784093

szhcs 发表于 2017-3-29 12:52
顶一个，最近也在做一个类似飞翼，还在制作和测试中，我的飞控是MWC。

你好，能教教我用MWC调尾座式飞翼吗，我怎么联系到您

Mustang686

你好，想问一个问题，就是尾座矢量垂起。自稳模式，就是上电后，用手转动飞机航向轴，这两个矢量舵机和副翼，就会跟随修正，但是飞机不动后，矢量舵机和副翼都不回中，  导致就是，第一个起落 落地后，两个矢量舵机不回中，不是中位，一推油就会翻车。正常我想的是，它应该会回中的，不动摇杆，舵机就是中位，这个固件就是这样的吗，你们飞的时候也是这样吗，®®一直很迷

云淡风轻的云

shzr 发表于 2018-10-23 22:52
大大这里servo5是不是应该是servo6啊？

是的，谢谢提醒，但是帖子已经无法编辑了

EZ~Fly

这个学到很多顶起