上海突然封城，造成了物资紧张。大人还好办，好赖能充饥就行。但是小孩的物资是很挑剔的，奶粉和尿不湿是必需品。因此我就考虑了怎么才能远距离把紧急物资投送到家里。正好在B站看了一些航模的介绍，于是就做了下航模的调研，看能否用来载货。
无人机的分类
大众常见的无人机类型包括：
固定翼
固定翼是最传统的航空模型，主要由飞手使用遥控器目视飞行。固定翼是最传统的航空模型，主要由飞手使用遥控器目视飞行。固定翼也是最接近真实飞机的，各种组件以及飞行原理，和真实飞机类似。多旋翼依靠发动机实现向前的推力，有了速度后，通过机翼实现向上的升力。固定翼的好处在于，能够达到一个很低的推重比，在空中的姿态有更多的可玩性，同时因为推力在水平方向上，可以达到很高的速度。固定翼的劣势在于，起降需要借助跑道，需要严格关注空中的姿态，操作不当就会炸机，非常考验操作者的观察能力和操作能力，因此更具备挑战性，更烧钱。鉴于固定翼飞机能够达到一个很低的推重比，相同的发动机下，固定翼可以载货更多，因此本文主要介绍固定翼飞机的原理。
多旋翼
多旋翼的典型参考大疆的无人机。多旋翼和单旋翼一样，通过发动机的推力维持。多旋翼可以实现空中悬停，不需要跑道就能起降，因此门槛较低。但是多旋翼完全依靠电机的推力实现载重，推重比需要达到1以上才能起飞，所谓大力飞砖就是说只要推力足够大，火箭也能升上天。而发动机是制造成本里边占比最高的组件了，因此成本也很高。不过多旋翼的优势在于可以垂直起降，并且可以稳定在空中，因此操作成本较低，不会轻易炸机，玩家受众多。
固定翼和多旋翼是我们常见的两种无人机，还有其它一些衍生的无人机，这里不再一一介绍，本文的目标是介绍固定翼飞机的原理和入门，介绍这两种无人机只是方便对无人机有一个简单的认知。航模界的玩家一般是把一些商用大飞机或者战斗机，等比例缩小，制作成模型飞机，再配上一些关键的组件，完成空中的飞行。
固定翼结构和核心组件
主体结构
- 从主体结构上，飞机由前后的机身和左右的机翼构成主体结构。
- 在机身的头部可以安装发动机和螺旋桨，当然发动机和螺旋桨也可以安装到机翼上。
- 在机身的尾部是尾翼，分为水平尾翼和垂直尾翼，水平尾翼上有可以调整水平方向的升降舵，可控制机头的抬起和下降。垂直尾翼上有方向舵，可控制飞机左右调整方向。
- 在机翼上附着的组件有襟翼和副翼。襟翼靠近内侧，距离重心较近，因此他不会用来调整方向，而是提供升力。襟翼只能向下运动，向下运动后，襟翼的受力会转化成升力。
- 副翼是机翼上离中心较远的组件，由于离重心较远，受力可通过杠杆作用放大，用于实现飞机的滚转。在同一时刻，左右副翼的运动是相反的。也就是同一时刻，左右副翼的受力正好相反，但达到的效果是相同的，要么顺时针受力，要么逆时针受力，以此实现滚转。
- 起落架，起飞和降落时需要起落架。
在原理上可以区分襟翼和副翼，但是在机身上，襟翼和副翼可以实现混控，也就是机身组件是同一套，但是通过舵机实现不同的效果，当同向运动时，是襟翼；当向相反方向运动时，是副翼。
控制组件
上边这些结构是飞机上能看到的核心组件，还有一些控制组件，用于控制飞机的飞行。
- 发动机需要能源，能源可以是燃油也可以是电池，一般藏在机身内部，重心附近。
- 襟翼、尾翼、方向舵、升降舵的动作也需要动力来源，动力来自舵机。由舵机控制四个组件运动。舵机通过钢丝线拉动舵面运动。
- 遥控器和接收机，遥控器是地面人员用于控制飞机速度和姿态的，接收机安装在机身内，用于接受遥控器的无线电信号。
- 发动机的速度变化，需要通过调节电流来达到控制速度变化的目的。电调就是控制电流变化的组件。在遥控器上调节油门时，电调就可以调整电流的大小，进而达到控制发动机速度的。在选择电调时，要注意最大工作电流，需要大于电机的最大工作电流。
##电池介绍
航模一般使用锂电池，电池涉及到一些基本参数，比如4S 2200maH，2200mAh代表电池的容量，表示可以以2200mA持续放电1小时，4S指的是串联电芯数，也就是4块电芯，每块电芯的标准电压是3.7V，充满电是4.2V。4S的标准电压也就是14.8V，充满电是16.8V。也有并联的电池，3S4P代表3串4并，并联可以提升电流，一般不需要并联电池。此外还有最大放电倍率和最大充电倍率，最大放电倍率35C，代表最大可以是标准电流的35倍放电，最大充电倍率5C代表以标准充电电流的5倍充电，其中标准电流就是上边是2200mA，也就是2.2A。锂电池要注意保养，不能长时间低于3.7V工作，可以通过安装BB响，针对低电压告警。
电机介绍
根据动力系统的不同，航模可分为电动、油动、涡轮喷气、火箭助推和无动力滑翔这几类。电机靠带动螺旋桨旋转，窝喷靠喷推动。电机的动力比不上窝喷。但是电机比较便宜，涡喷发动机比较贵。对于新入门而言，电机是更主流的选择，安装调试和保养都比较简单。电动机也可以模仿喷气式飞机，电机外围包裹涵道，在内部安装多片直径较小的螺旋桨。包裹在涵道内的螺旋桨可以产生更大的推力，但相比窝喷仍然是比较低的。
电机的核心参数是KV值。KV值指的是电机的压每升高1V，转速就提高一个KV值的数目，转速越高，电机输出扭力越小，反之亦然。遥控器通过控制电调调整电流大小，进而改变电机的转速。
一般来说，高KV值电机搭配小直径的螺旋桨，低KV值电机则搭配较大的螺旋桨。
在航模领域，常用的电机是新西达电机，性价比高。
螺旋桨
螺旋桨主要关注桨的尺寸，和电机的功率要匹配，注意电机到地面的距离。
遥控器
遥控器发射信号，机身上的接收机接受信号，并传递给对应组件。遥控器分为左手油门和右手油门，顾名思义，油门分别在左侧或者右侧。真实的飞机，油门在左侧，因此推荐左手油门。 以左手油门为例，左侧摇杆上下控制油门，左右控制方向舵；右手摇杆上下控制升降，左右控制副翼。
除了油门，还有多个通道，每个通道控制一个舵机的运动。通道当然越多越好，但是越多肯定越贵，一般旋转6通道就足够了。
此外，还要关注，遥控器的距离，至少需要500米到1000米。如果太短，飞机飞出遥控距离容易失控；而太长了，人也看不清飞机的姿态，也容易失控。
入门级遥控器，有富斯i6价位在200多,MC6C价位在100多。遥控器不同于其他组件，其他组件飞上天可能会摔坏，但是遥控器是可以长期使用的，不建议买太差的。
接收机
接收机每个通道分别有正极、负极、信号孔，执行设备通过排线连接接收机。接收机可通过电调供电，插入任意一个通道即可。
操作各个通道，飞机各个部分的动作如下：
固定翼飞行原理
升力原理
固定翼飞机是如何升上天空的呢？特殊构造的机翼表面，下方接近扁平，而上方则有凸起。发动机提供了向前的速度，当气流流过机翼表面时，上方的气流压强较小，下方气流压强较大。上下的压强差提供了向上的升力。当升力大于重力时，飞机上升高度。升力翼形和翼展相关。
舵机
舵机有金属齿和塑料齿。前者更重一些，但是不容易扫齿，更耐用。舵机上也会注明扭矩，也就是力量。一般来说，尺寸大的，扭矩更大。
控制方式
通过电机的转速可以改变飞行速度。
而飞机的姿态、方向的变化，则通过方向舵、升降舵、副翼来完成。这三个结构的特点是离重心比较远，受力后通过杠杆作用放大；围绕重心两侧，一侧受力，一侧不受力，受力不均衡就会产生偏斜，以此达到改变姿态的效果。
襟翼，位于重心附近，而且重心两侧的受力是一样的，因此不会改变飞行姿态，但是会增加阻力，把一部分阻力转化为升力。
反扭力
如果发动机安装到机头，螺旋桨向一个方向转动时，形成的空气漩涡会撞击到机尾的垂直尾翼上，导致尾翼受到一个同方向的力。由于尾翼远离重心，收到的力叠加杠杆作用，会导致尾部向受力方向偏转。由于机尾和机头位于重心的两端，所以相当于机头受到了一个反方向的力，也就是和旋转方向相反的力，这就是反扭力。因此单发飞机会出现偏航。
要克服反扭力，在安装发动机时，可以适当偏斜一点，以抵消反扭力。
另一种办法是安装双发动机，分别位于机翼的两侧，两个发动机按照相反方向运动，互相抵消反扭力。
模拟器
好了，硬件装备介绍完了，那么怎么才能让飞机升天呢？人在地面遥控飞机，和坐在飞机里驾驶飞机，感觉是完全不一样的。坐在驾驶舱，有各种仪表设备显示飞机的各项指标，能清楚的感知飞机的姿态和状态。而在地面遥控飞机，首先看不清飞机姿态，其次，地面视角还要转化成飞行员视角，这是很难的。而稍微操作不当。而稍微操作不当，导致飞机掉下来，把硬件摔坏，损失就太大了。机身或者零件摔坏，就得重新花钱买，因此玩航模的成本极高。为了避免炸机，最好的办法是在模拟器上训练好在上天，能做到从地面视角理解飞行员视角。最重要的是，即便是在模拟器中摔掉100架飞机，你也不会损失一分钱。
模拟器是安装在电脑上的软件，遥控器通过加密狗接入电脑，可以控制模拟器飞机的运动。
新手入门，最简单的是练习无边航线，通过无边航线训练起飞，转弯，降落等重要的操作。
飞机常见动作
起飞
飞机在跑道上达到足够的速度后，通过让升降舵向上抬起，升降舵受到向下的力，相当于机头受到一个向上的力，进而飞机抬头上升。机头抬起时，容易失速，应该注意速度。
上升
上升过程类似起飞，也是让机头抬起。
下降
下降时，通过让升降舵下压。让机尾收到向上的力，相当于机头受到向下的力。进而飞机向下俯冲。飞机向下俯冲时，叠加重力因素，飞机会加速。
降落
降落，则是初学飞行时最难掌握的本领。降落分为欧式降落或俄式降落。
在降落时，飞机飞行的高度、俯冲的角度和接地时的速度都需要精确操控，而且不同的飞机在降落阶段的特性也各不相同，必须逐个细心掌握。概括起来说，降落包括3个环节：首先降低飞行高度，低空通过场地并保持航线；然后调整油门，进一步降低高度；当飞机距离地面一米左右时，持续拉一点升降舵，使飞机轻微仰头，让起落架平稳地接触地面。
欧式降落，保持机头向上，通过降低速度，不断降低高度，后起落架先着地，由于重心在前后起落架中间，速度向前，因此后起落架先着地的冲击力比较小。由于速度和升力相关，如果速度过低，会导致升力不足而失速。因此在下降时，需要时刻关注飞行姿态。如果降落发生问题，无法落地，复飞也会因为速度不足而受影响。
俄式降落，是向下俯冲，下降过程速度不降低，直到快落地时才调整机头向上。这种做法比较有挑战。
滚转
滚转通过控制副翼的上下运动来实现，两侧副翼相向运动，使一侧受到向上的力，机翼上升；另一侧收到向下的力，机翼下降，在回正前，会持续圆周运动，也就是发生滚转。
偏航
飞机的偏航由垂直方向舵控制，需要向哪边转就向对应方向打方向舵。偏航只用于微调运动方向。不适用于转弯。
转弯
转弯需要副翼和升降舵配合使用。首先，利用副翼将机翼向要转的方向滚转，然后将副翼操纵杆“回中”(回归零位，以便下次操作），以使机翼不再进一步倾斜。此时立即拉升降舵，直到飞机转向到合适位置，再将升降舵操纵杆回中，以停止转弯。然后向相反方向打副翼，使机翼恢复水平状态。最后，在机翼恢复水平状态的那一刹，将副翼回中。
实操
一般玩航模，上边说的那些控制组件，可以分别购买。机身可以购买空的机身或者用3D打印自己打印机身。机身因为负载比较轻，一般是泡沫材料。
入门机型
新手入门采用的机型有：赛斯纳，冲浪者。赛斯纳是一款真私人飞机的微缩版，冲浪者没有原型。两者的区别在于，赛斯纳有起落架，螺旋桨在最前方，因而速度更高；冲浪者螺旋桨没有起落架，螺旋桨在翼后方。因此在炸机时，赛斯纳的螺旋桨更容易损坏，而冲浪者的螺旋桨可以受到保护。但是赛斯纳可以训练起飞和降落，而冲浪者因没有起落架而无法训练起飞和降落。
炸机常见问题
航模炸机的主要原因：看不清飞机姿态；飞机失速。其实这些问题都可以用自动驾驶来解决。在飞机上安装陀螺仪和GPS。通过陀螺仪判断飞机的姿态，上下左右是否平衡。通过GPS判断位置和计算速度。采集的信息传递到机载芯片上，对姿态做一下判断，然后做一下对应的操作应对。如果是失速，则应该立即下压机头，俯冲提速。如果向左或者向右倾斜，则打副翼让姿态回正。一些玩具厂家就是通过内在陀螺仪，自动纠正错误姿态，避免炸机。通过这种程序化的处理，是可以减少炸机的概率的。同时通过无人驾驶，设定好GPS航路坐标后，可以脱离遥控器飞得更远。如果加上物联网卡，则可以实现远程的控制。
搭载货物
搭载货物意味着提升了重力，需要更大的升力。对于多旋翼飞机，推重比至少得是1。而固定翼飞机，推重比能够低到0.2。 也就是相同的发动机，固定翼的载货量可以达到多旋翼的5倍以上。固定翼飞机的速度，升力，转弯的灵活度等，都是相互关联的性能因素，可以通过调整参数结构，尽可能的牺牲其他性能，尽可能的提升载重量。通过设计机翼，采用高升阻比的低速翼型，机翼平面形状做大。不过载重提升后，对机翼的结构强度要求比较高。从一些航模比赛中获得的数据，大概可以承受自重的5到6倍以上。
成本估算
最便宜的入门遥控器MC6C 200+
最便宜的一套控制配件 100
赛斯纳空机 100+
充电器100+
总体而言需要500+的入门费用。
此外模拟机需要用windows电脑。
如果炸机，则需要更换损坏的机身或者配件。航模真是个烧钱并且劝退的兴趣。
资料库
Flite Test 提供航模的资料和图纸。
参考资料
固定翼飞机的结构及飞行原理.ppt
固定翼无人机的结构及飞行原理
【机型知识】固定翼飞机的飞行原理简介（一）
航模飞空(上)
航模飞空(下）
【航模制作入门】5分钟了解航模电子设备
如何用最低的价格，买一套入门航模设备
【固定翼飞手1】航模入门教程•必要设备介绍
固定翼飞手2】航模入门教程•怎样购买空机与航模装备 最便宜？高性价比？
无人机基础知识-组成-航模电机