- 基础理论与心态准备
- 核心部件详解与选型
- 设计流程与软件工具
- 动手组装与调试
- 飞行测试与进阶技巧
- 安全与法规
第一部分：基础理论与心态准备
在开始动手之前,理解一些基本概念和做好准备至关重要。
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1 无人机类型
- 多旋翼: 最常见的类型，如四旋翼、六旋翼、八旋翼，优点是垂直起降、空中悬停、操控灵活，缺点是飞行速度慢、续航时间短。这是新手入门的最佳选择。
- 固定翼: 外形像普通飞机，优点是飞行效率高、续航长、速度快，缺点是需要弹射或滑翔起飞，无法悬停,适合航拍测绘等长距离任务。
- 垂直起降固定翼: 结合了多旋翼和固定翼的优点，能垂直起飞，然后像固定翼一样巡航，结构更复杂,价格更高。
本教程将重点讲解最常见的四旋翼无人机。
2 飞行原理
- 伯努利原理与牛顿第三定律: 无人机的升力主要来自于高速旋转的螺旋桨，螺旋桨的叶片形状（翼型）使得上表面气流速度快、压强小，下表面气流速度慢、压强大，从而产生向上的升力（伯努利原理），螺旋桨向下推动空气，空气给螺旋桨一个大小相等、方向相反的反作用力（牛顿第三定律）,这也是升力的重要组成部分。
- 姿态控制: 无人机通过改变四个电机的转速来控制飞行姿态。
- 俯仰: 前进/后退，同时增加后两个电机的转速，同时减小前两个电机的转速,无人机会前倾前进。
- 横滚: 左移/右移，同时增加右侧两个电机的转速，同时减小左侧两个电机的转速,无人机会右滚右移。
- 偏航: 旋转，通过两个对角电机的转速差来实现（增加1号和3号电机转速，减小2号和4号，或反之）,利用反扭矩使无人机旋转。
- 油门: 升降,同时增加或减小四个电机的转速。
3 心态准备
- 安全第一: 无人机是高速旋转的机器，具有一定的危险性，务必在人少、空旷、远离机场和人群的地方飞行。
- 耐心与细心: 组装和调试是一个细致活，一个小螺丝没拧紧、一个线接错都可能导致炸机（摔机），保持耐心,仔细检查每一步。
- 接受失败: “炸机”是每个飞手必经的历程，从失败中学习，修复无人机,你会变得更强。
第二部分：核心部件详解与选型
一架四旋翼无人机由以下核心部件组成，我们以一个典型的“穿越机”或“航拍机”为例进行说明。
| 部件名称 | 功能 | 选型建议 (新手向) |
|---|---|---|
| 机架 | 承载所有部件，提供结构强度 | 材质: 碳纤维（轻、刚，但导电，注意短路）、玻璃纤维（稍重，便宜）。 尺寸: 5寸（适合新手，配件多，抗风性好）、6寸（负载能力强，适合航拍）。 推荐: T-Motor F55系列、Holybro Kodak系列等。 |
| 飞行控制器 | 无人机的“大脑”，接收遥控器信号，结合陀螺仪、加速度计等传感器数据，通过飞控算法计算出每个电机的转速，并发出指令给电调。 | 功能: 必须有陀螺仪、加速度计，最好有气压计（定高）、GPS（自动返航）。 推荐: F4/F7系列飞控，如Holybro Kakute F7、HGLRC F7 AIO（All-in-One，集成了电调）。 |
| 电子调速器 | 无人机的“神经”，接收飞控的指令，控制电机的转速，通常每个电机配一个，或用4合1/6合1的电调。 | 规格: 电流大小（如Ampere, A），必须大于你电机最大电流的1.2倍以上。 频率: 支持32kHz或48kHz，能有效减少电机电流声。 推荐: T-Mrotor Airbot 32kHz ESC、HGLRC ESC。 |
| 电机 & 螺旋桨 | 无人机的“肌肉”，电机提供动力，螺旋桨产生推力。电机和螺旋桨必须匹配！ | 电机: 有刷电机（便宜、寿命短，不建议新手）和无刷电机（主流，效率高、寿命长），KV值越高，转速越快，适合小尺寸螺旋桨。 螺旋桨: 尺寸（如5寸、6寸）和螺距，正桨（安装在电机上方，向上吹风）和反桨（安装在电机下方，向下吹风）。 推荐套装: T-Motor 2207 1750KV + HQProp 5x4.3x3V。 |
| 电池 | 无人机的“心脏”，提供能量。 | 类型: 锂聚合物电池，是最常用的航模电池。 规格: S数（如4S，4串，电压约16.8V）、容量（如1500mAh，单位毫安时）、放电倍率（如C，如50C，表示最大可放电电流为50*1.5A=75A）。 推荐: 4S 1500mAh 50C ~ 6S 1550mAh 65C。 |
| 遥控器 & 接收机 | 无人机的“遥控器”，你用来操控无人机的设备。 | 通道: 至少需要4个通道（油门、副翼、升降、方向），6通道或以上更好。 协议: Crossfire, ELRS (低延迟、抗干扰), FrSky (D16/D8, 通用性强)。 推荐: Radiomaster TX16S (ELRS), Frsky Taranis Q X7 (FrSky)。 |
| 摄像头 & 图传 | 无人机“的眼睛”，用于第一人称视角飞行。 | 摄像头: 捕获实时画面的设备，CMOS传感器，分辨率（如720p, 1080p），宽动态范围。 图传: 将摄像头信号实时传输到地面眼镜或屏幕的设备，分为发射机（装在飞机上）和接收机（拿在手里）。 推荐: Caddx Turtle V2 (摄像头) + RUSH (图传) / DJI O3 (集成度高，画质好但贵)。 |
| 其他 | - | GPS模块: 用于自动返航、定点悬停。 VTX/摄像头一体板: 简化布线。 LED灯: 帮助在夜间或远距离飞行时识别方向。 魔术贴/扎带: 用于固定电池和线路。 |
第三部分：设计流程与软件工具
设计阶段决定了无人机的性能和飞行体验。
1 明确设计目标
- 用途是什么？ 纯娱乐竞速？航拍？航测？
- 预算多少？ 500元入门？2000元进阶？5000元旗舰？
- 飞行环境？ 室内小场地？室外公园？海边大风环境？
2 性能参数计算
- 推重比: 最重要的指标！ = 单个电机最大推力 × 电机数量 / 无人机总重量。
- 竞速机: 推重比 > 10:1，爆发力强,机动性好。
- 航拍机: 推重比 5:1 ~ 8:1，更稳定,续航更好。
- 新手机: 推重比 4:1 ~ 6:1，更容易控制,抗风性好。
- 估算总重量: 机架 + 飞控 + 电调 + 电机 + 螺旋桨 + 电池 + 摄像头 + 图传 + 其他 ≈ 总重量。
3 软件工具
- CAD软件 (可选): 如SolidWorks, Fusion 360, FreeCAD，用于设计或修改机架、支架等。
- 模拟器软件 (必备!):
- RealFlight: 老牌模拟器,非常真实。
- Velocidrone: 现代流行,物理效果出色。
- Liftoff / DCL: 竞速模拟器,上手快。
- KDE Drone Sim: 免费，开源,效果不错。
- 飞控配置软件: Betaflight Configurator (目前最主流)、INAV Configurator,用于设置飞控的各种参数。
第四部分：动手组装与调试
这是最核心、最激动人心的部分。
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1 组装步骤
- 准备工作: 准备好所有零件、螺丝刀、镊子、扎带、焊台（如果需要焊接）。
- 安装电机: 将电机用螺丝固定在机臂上。注意方向！ 大多数机架会标明“CW”（顺时针，正桨）和“CCW”（逆时针，反桨）。
- 安装电调: 将电调固定在机架底部或指定位置，连接电调到电机的三根线（任意两根交换即可反转电机方向）。
- 安装飞控: 将飞控用减震棉或魔术贴固定在机架中心。这是关键！ 飞控必须水平,否则会影响自稳效果。
- 连接信号线:
- 将电调的信号线（通常是较细的线，有黑线或白线）连接到飞控的电机输出接口。顺序非常重要！ 通常飞控上会标明
A,B,C,D或1,2,3,4，必须按照机臂的顺序连接，否则飞机会“乱转”,1号机臂的电机接飞控的1号输出。 - 将接收机连接到飞控的
RX端口。 - 将GPS模块连接到飞控的
TELEM1或TELEM2端口。 - 将VTX（图传）的信号线连接到飞控的
CAM端口（用于OSD叠加信息）。
- 将电调的信号线（通常是较细的线，有黑线或白线）连接到飞控的电机输出接口。顺序非常重要！ 通常飞控上会标明
- 安装摄像头和图传: 将摄像头和图传发射机固定在机头位置,连接好摄像头到图传的线缆。
- 布线: 使用魔术贴、扎带、热缩管整理所有线缆，确保线不会卷入电机,并且重量分布均匀。
- 安装螺旋桨: 最后一步！ 在通电前安装，务必分清正桨和反桨,并安装在正确的电机上。
- 安装电池: 用魔术贴或魔术扎带将电池固定在机架底部。
2 调试流程
- 连接Betaflight Configurator: 用USB线将飞控连接到电脑，打开Betaflight Configurator软件。
- 校准传感器:
- 陀螺仪和加速度计: 点击 "CLI" ->
sensor_align->default，然后返回 "Setup" 标签页，点击 "Accel" 和 "Mag" 进行校准，将无人机静置在水平面上,点击校准按钮。 - 电调: 点击 "Setup" -> "ESC/Motor"，点击 "All"，然后点击 "Calibrate"，按照提示断开再接通电池,完成校准。
- 陀螺仪和加速度计: 点击 "CLI" ->
- 电机测试: 在 "Motor" 标签页，你可以通过滑块单独测试每个电机是否转动正常,以及方向是否正确。
- 设置飞行模式: 在 "Modes" 标签页，设置不同开关对应的飞行模式。
- 一个三档开关的中间位置为正常模式，上为Angle（自稳）模式，下为Acro（手动）模式。
- 另一个开关控制是否开启GPS模式。
- PID调试 (最复杂): 在 "Tuning" 标签页，PID控制着无人机的稳定性和响应速度，新手可以先使用自整定功能 (
Auto-Tune)，或者直接下载成熟的PID参数（如从BFPF网站搜索你的机架型号）,然后根据飞行感觉进行微调。
第五部分：飞行测试与进阶技巧
1 首飞步骤 (极其重要！)
- 场地选择: 找一个绝对空旷、无风、远离人群和障碍物的草地。
- 模拟器练习: 在模拟器上熟练掌握起飞、悬停、转向、降落等基本操作。
- 低高度悬停: 贴近地面（10-20厘米）进行悬停练习,感受无人机的姿态。
- 小范围飞行: 逐渐尝试前后左右的小范围平移。
- 逐步提高高度和范围: 确保完全掌握后再尝试更复杂的动作。
2 进阶技巧
- 航线飞行: 练习让无人机沿着你设定的直线或圆形航线飞行。
- FPV穿越: 在树林或赛道中穿行,考验反应能力和操控技巧。
- 航拍技巧: 学习不同的运镜方式，如环绕、拉升、俯冲等。
- 自主飞行: 学习使用GPS模式进行自动返航、定点环绕等。
第六部分：安全与法规
1 安全准则
- 飞行前检查: 每次飞行前，检查螺丝是否松动、螺旋桨是否安装牢固、电池电量是否充足。
- 遵守“5米原则”: 时刻保持无人机与自己的距离在视线范围内,不要飞得太远。
- 避开禁飞区: 机场、军事基地、政府机关、人群上空都是绝对禁止的。
- 电池安全: 不要过度充放电，不要穿刺电池，不要在高温下存放,充电时最好在防火袋内进行。
- 保持冷静: 遇到紧急情况，第一时间松开油门杆，让无人机自动悬停或返航,不要慌乱猛打方向。
2 法律法规
- 实名登记: 根据中国民航局规定，空机重量大于250克或起飞重量大于4公斤的无人机,必须进行实名登记。
- 考取执照: 在视距内运行的微型、轻型无人机无需执照，但轻型无人机在管制空域飞行、或无人机运行需要操控员无犯罪记录的，需考取CAAC（中国民用航空局）颁发的执照。
- 了解当地规定: 不同地区可能有更具体的飞行规定,务必提前了解。
制作无人机是一个融合了电子、机械、编程和操控的综合性项目，它充满挑战，也充满乐趣，从购买第一个套件开始，一步步地组装、调试、飞行，直到最终能随心所欲地操控它穿越天空,这个过程本身就是一种巨大的成就感。
祝你制作顺利，飞行愉快！
（图片来源网络，侵删）
