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飞行调试

概述

本章是无人机飞行调试的核心指南,涵盖从手动模式到全流程飞行的完整过程,严格遵循标准化流程是确保飞行安全和调试成功的关键;本章节介绍了飞行前准备、手动模式调试、增稳模式调试、自主模式调试及数据分析优化五个核心环节。

需要特别注意的是,所有飞行调试必须严格遵守当地法律法规和飞行管制要求,飞行调试前必须完成所有检查项目,不得简化或跳过,要根据实际飞行状态选择合适的飞行模式,操作人员在飞行过程中需密切关注无人机状态。

飞行前准备

  1. 首先按照地面站软件标准起飞检查流程逐一执行全步骤核查,具体操作详情参考《起飞检查》对应章节描述,确保基础起飞条件满足。

  2. 完成标准流程后,需进一步开展全系统详细检查,具体内容如下:

飞行平台检查

  • 电机/发动机:机座固定螺丝无松动、缺失;轴无弯曲、磨损,空载转动无卡顿、异响。

  • 桨叶:桨叶无破损、变形、裂纹及明显划痕;安装牢固无松动,转动时无偏心晃动,桨叶与机身其他部件无干涉。

  • 舵机:手动模式测试,做动顺畅,无卡顿。

  • 其他部件:电池、传感器、天线等所有外设连接牢靠,接口无松动、线缆无破损,固定卡扣 / 扎带完好。

飞控系统检查

  • 参数设置:地面站软件中,安装参数、飞行参数、应急参数等核心参数已按机型构型与任务需求正确配置并保存,无参数错乱或遗漏。

  • 通信连接:遥控器与无人机接收机完成对频,信号强度稳定,无丢包、延迟现象;地面站与飞控数据传输正常,遥测信息实时更新。

  • 卫星定位:GNSS星数正常,定位精度达标,无跳星、失锁情况,可正常输出稳定坐标信息。

场地条件核查

  • 起降场地:平整、无碎石 / 积水,跑道内无人员、建筑、树木等障碍物;远离高压线、变电站、机场等强电磁干扰或禁飞区域;

    • 滑起滑降飞机需要确保跑道满足起降、滑跑条件;
  • 净空条件:飞行空域无低云、大雾(能见度≥1km),无鸟类或其他飞行器活动;

  • 人员安全:起飞前确认所有人员远离飞机(≥10m),无关人员禁止进入跑道;操作人员穿戴防护装备、反光背心等。

其他关键注意事项

  • 飞行保护:初次飞行测试需飞手参与保护,空中出现姿态抖动,可人工接管降落;

  • 应急准备:提前制定详细应急预案,明确飞行中出现动力故障、通信中断、定位丢失等异常情况时的故障响应流程、紧急迫降区域、人员疏散路线及设备回收方案。

注意:

  • 起飞检查需严格按地面站标准流程与上述补充内容逐一核查,所有项目均无异常后,方可启动飞行调试。

  • 初次飞行前,建议《2.2 飞行模式》详细了解各种飞行模式的控制逻辑,避免操作失误。

手动模式调试

手动模式飞行环节,旨在部分没有做过半实物仿真、气动结构简单、常规布局的无人机,在自动飞行前进行气动、结构验证,为后续飞行测试打下基础。

  • 部分情况可酌情跳过该步骤:

    • 特殊构型,不具备手动飞行条件。

    • 已经进行过半实物仿真,具备参考性较高的控制参数。

    • 中大型无人固定翼飞机,气动布局、机械结构复杂、飞机体量较大。

    • 起降损耗较大,飞行协调困难等。

起飞检查

  • 严格按照起飞检查清单逐一核查,确认各传感器工作正常、卫星定位是否正常;手动晃动飞机,验证地面站显示姿态与实际姿态一致;

  • 增稳模式下,确保舵面反馈控制逻辑正确,具体控制逻辑可参考《2.2 飞行模式》

  • 所有检查项目无异常后,确认已做好起飞准备。

空中飞行观察与参数调整

飞行动作操控与舵量观察

起飞后,需要手动操控飞机按照顺序,依次执行左转、右转、爬升和俯冲等基础动作。在操作过程中,仔细观察飞机舵量的响应情况,判断其是否能够满足手动正常飞行的需求。(平飞时,舵量一般都比较小,±10以内)

例如,在进行左转操作时,重点检查飞机是否能按预期的角度和速度完成转向,同时确认舵面动作是否灵敏且平稳。

平飞状态下舵偏角判断

飞行速度接近巡航空速时,需关注是否需要通过调整舵偏角来保持稳定飞行。如果需要,请在飞行过程中记录控制舵量中位,落地后在地面调整。

注意:也有可能飞机重心不合适,落地后需要检查。

飞机性能参数

记录飞机转弯时的姿态角、转弯半径以及巡航空速范围等关键数据,可为增稳模式及自主模式提供测试前的参数设置。

增稳模式调试

增稳模式具备姿态反馈控制,若空中不打杆,飞机按照目标空速进行稳定平飞。

平飞观察参数调整

切换至增稳模式后,若飞机出现某个方向的晃动,可根据具体晃动方向对相应感度进行精细调整。

例如,当飞机在俯仰方向上产生持续上下波动,或在横滚方向上表现出左右摇摆的不稳定状态时,可适当降低对应方向的感度数值。调整时应遵循循序渐进的原则,每次调整幅度不宜过大,通过逐步微调,直至飞机恢复稳定飞行状态。

爬高、转弯飞行及参数调整

在增稳模式下飞行时,只需通过操作副翼杆来控制飞机的转向动作(无需调整升降杆,飞控系统会自动保持飞行高度)。让飞机依次完成左转和右转等动作,并在此过程中仔细观察飞机转弯时是否出现明显的掉高现象。

持续将操纵杆打至极限位置,检查飞机是否能够以恒定的姿态角顺利完成转弯动作,观察飞机的操控性能是否良好。如果在打满杆的情况下,飞机姿态角已达到预先设定的最大值,但仍无法满足机动性需求,在安全的允许下,可适当增加最大姿态角的设定值。

在调整最大姿态角后,需重新进行飞行测试,确保飞机在新设定值下能够稳定、安全地飞行。

注意:请在遥控器信号连接正常时测试,测试前建议遥控器或链路做拉距测试。

常见问题与排除

  • 姿态控制出现抖动或响应缓慢;

    • 调整对应轴的感度,适当增大或减小参数;
  • 空速和油门变化过于剧烈;

    • 确认姿态控制是否稳定正常;

    • 油门参数设置过高,建议减小油门感度参数.

自主模式调试

起飞前准备

  • 参考手动模式起飞检查注意事项,完成整套系统航前检查;

  • 自主飞行需要规划航线,航线规划可参考《3.2 航线规划》章节了解相关内容,以确保航线设置的准确性和安全性;

  • 参数确认

    • 飞机的起降方式;

    • 姿态角、高度、应急、起飞判断条件

    • 所有参数设置均以当前场地具备安全飞行条件为前提,确保设置后可在该场地安全开展飞行测试。

自主起飞调试

起飞

滑跑

当飞机进入待飞状态后,在地面站再次双击“起飞”按钮,飞机将以预设的滑跑油门开始在地面加速滑行。滑跑过程中,飞机的空速会持续增加,当空速达到预先设定的阈值时,飞机将自动离地起飞。起飞成功后,飞机将按照预设航线执行爬升和飞行任务。

在滑跑起飞阶段,需监测飞机的滑跑状态及空速变化,确保飞机能够在适当时机顺利实现起飞。

弹射

弹射起飞前,操作人员可根据实际需求,在地面站双击“起飞”按钮,飞控系统会输出起飞油门。此时,可直接开启弹射装置,飞控系统将判断弹射动作完成,确认后立即输出起飞油门,实现起飞流程。

飞机起飞后,将依据预设航线依次执行爬升及巡航任务。

巡航飞行

飞机超过设置高度后,即可判定为起飞完成,并将目标点指向P1进行爬升。达到预定高度后,进入O1盘旋点开始盘旋,随后按照预设航线转入巡航飞行阶段。

在飞机进入巡航阶段后,须监控链路下传飞机的实时状态及飞控的遥测数据信息,确保飞行任务按计划执行且飞机状态正常。同时,需关注机载设备的工作情况,以便在飞机出现异常时能够响应并采取有效措施。

具体的观察要点如下:

  1. 姿态确认

    1. 当飞机位于可视范围内时,仔细观察其飞行姿态,判断是否平稳正常。
  2. 速度监测

    1. 持续关注飞机的空速与地速数据,确保数值保持在合理范围内。
  3. 航点核查

    1. 观察地面站操作界面,飞机的目标航点是否准确无误。若发现飞行方向出现偏差,可能会导致飞机偏离预定路径,请及时人为干预应急。

自主返航及降落

飞机在完成所有航点飞行任务后,将依据预设程序执行自主返航及降落操作。降落方式主要包括滑降、伞降以及失速降落等。

首先,飞机进入盘旋降高点O2,在此区域进行盘旋飞行,并逐步降低高度。当高度降至O2航点设定值时,飞机自动转向并进入降落引导点E。

具体流程如下:

  1. 滑降

    1. 飞机越过E点后,目标点指向L点开始降低高度进行滑降,此阶段的下降速度由飞控系统自动判断并调整。

    2. 如果在降落过程中,飞机的高度、距离等条件未能满足预设要求,飞控系统将自动执行复飞操作,爬升至合适高度后重新调整飞行状态,直至满足条件再次尝试降落。

  2. 伞降

    1. 在接近降落点的过程中,当飞机与降落点的距离满足公式(L=滑行系数×转弯半径),且高度降至预设的降落高度时,飞控系统会立即发出指令关闭动力系统,飞机依靠惯性滑行至降落点。

    2. 经过设定的开伞延迟时间后,降落伞自动打开,确保飞机安全降落。如果在降落过程中,飞机的高度或距离等条件未达到预设要求,飞控系统将自动执行复飞操作,爬升至合适高度并调整飞行状态,待满足条件并到达指定位置后,再次尝试开伞降落。

  3. 失速降落

    1. 飞机越过E点后,目标点指向L点进行滑降,目标高度为L点高度。当飞机到达L点附近上空时,飞控系统将拉满杆并关闭动力,使飞机进入失速状态掉落(例如:大乌鸦深失速降落模式)。

注意:特殊降落方式需要根据实际情况进行评估。

异常排查

  • 飞机复飞;

    • E点与L点高度差过大,或两点间距离过近。
  • 伞降模式降落时,飞机在距离L点很远的位置提前关闭动力;

    • L点转弯半径太大;

    • 滑行系数参数设置过大。

  • 巡航过程中,飞机侧偏距控制偏大;

    • 横滚控制参数偏小;

    • 航线控制参数偏小。

  • 转弯时,飞机压线不好;

    • 两个航点间距离过小;

    • 滚转角设置不合理;

    • 航线设计不合理。

数据分析优化

地面站软件提供实时分析离线分析两种核心模式,配套数据导出、数据回放功能,满足飞行中实时调参与飞行后复盘优化需求。使用说明可参考《6.4 数据分析》章节。

PID参数调整界面(默认参数),参数含义可参考《6.3.1 飞行控制》

注意:

  • 控制精度取决于测量精度、控制参数、动力响应、机体设计及振动等多方面,若反复调整参数并无明显优化,需要考虑机械、动力等影响。

增稳模式

  • 俯仰、横滚不打杆目标姿态不变时,实际横滚/俯仰曲线在目标附近慢震荡,对应舵量变化较慢,且飞机实际低频晃动。

    • 优先加大横滚/俯仰速率P,步长0.05。
  • 俯仰、横滚不打杆目标姿态不变时,实际横滚/俯仰曲线在目标附近高频波动,对应舵量变化较快。

    • 减小横滚/俯仰速率P,步长0.05。

    • 可能为振动导致,分析陀螺X、Y轴曲线,±10以内正常。

  • 俯仰、横滚打杆时目标姿态变化,实际姿态到目标姿态延迟较大且到目标附近慢震荡。

    • 优先加大横滚/俯仰速率P,步长0.05。
  • 俯仰、横滚打杆时目标姿态变化,实际姿态到目标姿态跟随过快且到目标附近快震荡。

    • 减小横滚/俯仰速率P,步长0.05。

    • 可能为振动导致,分析陀螺X、Y轴曲线,±10以内正常。

  • 俯仰、横滚打杆目标姿态变化时,实际姿态变化到目标附近时持续存在固定误差。

    • 增大横滚/俯仰参数I,步长0.05。

注意:

  • 以上参数调整方法均为常规情况下,某些特殊情况不一定适用,若调整过程中出现异常请联系翔仪工程师协助。

  • 调整步长适用于大部分飞机,若调整出现异常,建议联系翔仪工程师协助。

  • 调整参数总幅度不超过20%,若调整幅度过大且反复调整无法优化飞行状态,建议联系翔仪工程师协助。

  • 姿态曲线跟随一般误差1°以内,延迟1s以内,此标准适用于大部分类型飞机,但不适用于所有飞机,需要结合实际情况分析。

自主模式

  • 按照增稳模式曲线分析方法进行分析姿态控制。

    • 若姿态曲线跟随较差,优先调整姿态参数,进行飞行测试优化姿态曲线跟随。
  • 存在较大航线侧偏。

    • 若姿态、速度控制正常,位置有误差后收敛较慢,可适当增加对应航线的P参数;航线飞行时“S”型轨迹,可适当减小P参数,步长1。

注意:

  • 优先确认姿态跟随是否正常

  • 所有参数调整均遵循“试飞-降落-分析-调参-试飞”流程。