核心警告与免责声明

1. 危险性高：50公里航程意味着飞行时间可能长达1-2小时，无人机在长时间飞行中可能因电池、电机、遥控器或任何部件的意外故障而失控，这将对地面人员和财产构成严重的安全威胁。
2. 法律风险：在大多数国家和地区，飞行50公里的无人机需要特殊的飞行许可、遵守严格的空域管理规定（如禁飞区、限高区），并可能需要向航空管理部门报备。请务必在飞行前详细了解并遵守你所在地的法律法规。
3. 技术门槛高：这不再是简单的“飞起来”，而是对整个系统的可靠性、续航能力和抗干扰能力的极限考验，项目失败的概率很高，请做好心理准备。
4. 成本高昂：为实现长续航，你需要使用大容量、高放电率的锂电池，以及与之匹配的高效率电机和电调，这些都不是廉价组件。

第一阶段：设计理念与核心目标

你的设计核心目标是 “极致的续航效率”，而不是“极致的性能”。

• 飞行速度：不要追求高速，高速飞行会产生巨大的空气阻力，消耗大量电能，一个典型的长航时固定翼无人机的巡航速度在 40-60 km/h 之间。
• 飞行姿态：固定翼是唯一的选择，多旋翼无人机无论如何优化，其续航能力也无法与固定翼相提并论，50公里对多旋翼来说是几乎不可能完成的任务。
• 起飞方式：为了节省能量，强烈推荐 弹射起飞 或 手抛起飞，传统滑跑起飞需要跑道，且效率低，降落方式可以选择 伞降 或 滑翔着陆，以保护机身。

第二阶段：部件选型

这是整个项目中最关键的一步,每个部件的选择都直接关系到最终成败。

机身

• 类型：高翼、上单翼布局的滑翔机或侦察机机身，这种布局稳定性好，滑翔比高。
• 材料：EPO、EPP 或 碳纤维/玻璃纤维复合材料，EPO/EPP抗摔性好，适合新手练习；碳纤维/玻璃纤维强度高、重量轻，是追求性能的首选，但价格昂贵且不易修复。
• 尺寸：翼展建议在 8米到2.5米 之间，翼展越大，升力越大，滑翔比越高，但重量和抗风能力也会增加，对于50公里任务，2米左右是一个比较理想的起点。
• 推荐：可以考虑一些成熟的“长航时”或“FPV侦察”机型的套件或图纸，Skyhunter (2.2米)、Dominator (2.4米) 等，它们的设计就是为了长续航。

动力系统

• 电机：选择 无刷外转子电机，你需要计算所需的推力，一个基本法则是，电机的静态推力应至少是飞机全重的 1/3 到 1/2，以保证有足够的动力起飞和爬升。
  • KV值：选择低KV值的电机，配合大尺寸的螺旋桨，低KV值意味着转速低，扭矩大，适合驱动大桨，效率更高。
  • 推荐：T-Motor U8 II KV140 或类似规格的电机，配合 15x10 或 16x10 的螺旋桨，具体参数需要根据你的飞机重量和电池重量来计算。
• 电调：电调的电流必须大于电机的最大工作电流，为了安全和效率，建议选择 30A 或 40A 的电调，并确保其支持你选择的电池节数（S数）。
• 螺旋桨：这是效率的关键！选择与电机完美匹配的 大尺寸、低螺距 的螺旋桨，15x10, 16x10, 17x8 等，可以使用 eCalc.ch 这样的在线计算器来模拟你的动力组合效率。

电池 - 续航的核心

• 类型：必须使用 锂聚合物电池。
• 容量：根据你的飞机总重和预估的飞行时间来计算，50公里任务，假设巡航速度50km/h，需要飞行1小时，你需要一块能提供1小时航程的电池。
  • 估算公式：电池容量(mAh) ≈ (飞机总重(g) × 1.5 ~ 2.0) / 1000，一架总重2.5公斤的飞机，可能需要 4000mAh 到 5000mAh 的电池。
  • 推荐：5000mAh ~ 6000mAh, 4S (4芯), 25C ~ 35C 放电率的电池。Tattu 5000mAh 4S 30C 是一个常见的选择，容量越大，续航越长，但重量也越大，需要找到一个平衡点。

飞控 - 大脑

• 要求：必须支持 定高飞行 和 自动航线 功能。
• 推荐：
  • ArduPilot：开源、功能强大、社区支持好，是长航时和自主飞行的首选，它支持非常丰富的传感器和高级功能，如自动导航、失控返航、智能降落等。
  • Pixhawk：一个流行的、与ArduPilot兼容的硬件飞控板。
  • 慎用：普通竞速飞控（如F4/F7刷飞控）虽然也能跑ArduPilot，但在稳定性和传感器冗余上不如专门的Pixhawk。

通信链路

• 挑战：50公里距离，普通的2.4GHz遥控器很可能无法保证稳定通信，你需要一个长距离图传和遥控系统。
• 方案：900MHz 或 1.3GHz 频段 的远距离图传和遥控系统。
  • 推荐：TBS UNIFY PRO32 NANO (遥控接收端) + TBS Triumph (图传发射端) + ImmersionRC RapidFIRE (遥控发射端) + Lumenier AXII 2 (天线)，这套组合是FPV长距离飞行的“黄金搭档”，可以实现数公里的可靠控制。
  • 替代方案：使用 4G/5G模块 进行远程图传和遥控，如 RFD900 或 Holybro TELEXSR，它们利用蜂窝网络，距离几乎不受限制，但需要支付流量费并依赖网络信号。

GPS 模块

• 要求：必须为你的飞控提供精确的定位、速度和高度信息。
• 推荐：u-blox NEO-M8N 或 NEO-M9N 模块，确保将其连接到飞控的串口，并在飞控固件中正确配置。

地站

• 软件：使用 Mission Planner 或 QGroundControl，你可以在电脑或平板上规划航线、监控飞机状态（电池电压、GPS星数、速度、高度等），并实时查看图传画面。

第三阶段：组装与调试

1. 组装机身：严格按照说明书或图纸进行，确保所有舵机、机翼、尾翼的安装角度正确，这是保证飞行稳定的基础。
2. 安装电子设备：
   • 将飞控、GPS、电调、接收机等设备用魔术贴或扎带牢固地固定在机身重心附近。
   • 布线整洁：用扎带和热缩管整理所有线缆，防止螺旋桨打伤。
   • 天线 placement：GPS天线要朝上，且远离金属和碳纤维，图传和遥控天线要尽可能远离机身和电子设备，最好安装在机翼或尾翼的末端，以保证信号覆盖。
3. 飞控固件配置：
   • 通过USB将飞控连接到电脑,使用Mission Planner进行初始设置。
   • 关键设置：
     • 校准传感器：加速度计、陀螺仪、磁力计。
     • 设置飞控模式：设置好各个通道的功能，如油门、副翼、升降、方向、舵机等。
     • 配置参数：这是最复杂的部分，你需要仔细设置与你的飞机和动力系统相关的所有参数，如：
       • FRAME_CLASS: 设为 Fixed-wing。
       • MOTORS: 设为 Servo。
       • SERVO_1_FUNCTION 等设置为对应的功能（如副翼、升降舵）。
       • 设置舵机行程和方向。
       • 设置自动导航参数。
4. 手动遥控测试：
   • 非常重要！ 在连接电机之前，先测试所有舵机是否工作正常，方向是否正确。
   • 然后接上电机,在小油门下测试电机转向是否正确，油量响应是否线性。
5. 手动飞行测试：
   • 在一个开阔、无人的场地进行首次手动飞行，先练习起飞、定高、转弯、降落。
   • 确认飞机的飞行特性、配重是否合适，如果头重或头轻，需要调整电池或内部设备的位置。
6. 自主飞行测试：
   • 在Mission Planner中规划一个简单的航线，例如一个矩形，高度100米，距离1-2公里。
   • 务必在手动飞行完全可控的前提下，尝试执行自主航线飞行，全程监控飞机状态，随时准备接管。

第四阶段：50公里任务规划与执行

1. 航线规划：
   • 在Mission Planner中绘制50公里的航线，将其分解为多个航点。
   • 设置高度：建议飞行高度在 100-150米，这个高度能避开大部分地面障碍物和人群，同时空气阻力相对较小。
   • 设置速度：将巡航速度设置为你的经济速度（约50km/h）。
   • 设置“回家”点：设置一个安全的返航点（如你的起飞点），并设置低电量返航阈值（建议设置为总电量的30%）。
2. 电池估算：

   在eCalc上或通过之前的飞行数据,精确计算飞行50公里需要消耗多少电量，确保你的电池留有充足的余量（至少30%）。

3. 天气检查：
   • 选择无风或微风的天气，侧风会极大地消耗电量，避免在有雨、雪或低云的天气飞行。
4. 飞行执行：
   • 在起飞前,进行最终检查：舵机、电机、GPS信号、图传信号、遥控器电量、地站电量。
   • 发射飞机,手动爬升至航线起始高度。
   • 切换到“自动”模式，飞机将开始沿预设航线飞行。
   • 全程紧盯地面站：密切关注电池电压、电流、预计剩余时间、GPS状态，这是你判断是否安全、是否需要提前返航的唯一依据。
   • 准备降落：当飞机接近终点或电量达到返航阈值时，它会自动返航，提前规划好降落方式，准备好弹射器或降落伞。

总结与建议

• 从简到繁：如果你是新手，不要直接挑战50公里，先从造一架能飞10-20分钟的固定翼开始，掌握手动飞行和基本自主航线，再逐步增加难度和航程。
• 安全第一：永远不要在人多的地方、机场附近或禁飞区飞行，准备好一个“失控预案”，知道飞机在失控时可能会掉在哪里。
• 社区是你的财富：加入FPV或DIY无人机的论坛、QQ群、Discord社群，你可以向经验丰富的飞手请教，分享你的问题，获得宝贵的建议。
• 记录与学习：每次飞行后，分析飞行日志，为什么电池消耗比预期快？哪里可以优化？这是你进步的关键。

祝你项目成功,安全飞行！