本文详细介绍了如何结合市场上现有的四轴飞行器机架大小、传感器质量以及飞控板的质量等综合因素来对各个零部件进行选型，并完成对四轴飞行器机械结构的搭建和调节；并结合机架的尺寸来进行飞控板的设计，以尽量达到机体的平衡，减小控制算法的负担。

文章目录

一、 模型构件的选型与组装电机、螺旋桨选型机架选型电池电调选型二、飞控板硬件电路主控芯片：

一、 模型构件的选型与组装

四轴飞行器的装机的重要性对于整个四旋翼系统的重要意义是不可忽略的，装机时需要考虑四轴飞行器的飞行模式，重量与升力的匹配，机架结构与振动的关系，只有当这些环节都得到优化，才可以为最终设计出一架稳定高效的飞行系统提供保障。

电机、螺旋桨选型

电机选型中，最重要的参数就是电机的 KV 值，该参数表示电机的工作电压每增加 1V，电机的转速的增大值，可以看出， KV 值越大的电机转速越快，但是高的 KV 值需要电机的绕线匝数多，那么输出的电流会变小，也就导致了其扭力变小；而小 KV 值的电机虽然扭力大，可以带动更大的螺旋桨，但是它却存在另外一个缺点：同等升力的情况下，低转速的桨产生的气流经过地面反弹过后方向性没有高转速的气流的直线度好，也就是在低空飞行时，飞行器更容易受到地面反弹气流的影响。因此在电机选型的时候，不能一味的追求大的输出功率，也不可单纯的增大转速， 最关键是要和重量相匹配。综合考虑市场上机架的质量以及电机电池的重量估计飞机的重量最大不会超过 2kg，最后选择在大疆（DJI）的几种在售型号中去进行比较选择，他们的具体参数如表 3.1 所示。考虑到飞机的动力除了利用在提供升力以外，还需要留大概 60%给姿态调节，并且让电机的转速尽可能地高，最终选择大疆（DJI） 960KV 的电机。

电机选型之后，就可以确定桨的型号了，桨的升力表现为随桨的大小和螺距增大而增大，由于不同电机对应的输出扭矩不一致（KV 值决定），自然有不同的桨来与之匹配（总体表现为小 KV 值配更大直径或更大螺距的螺旋桨），使之可以达到最佳的能量转化效率。参照表 3.1，选择 9450型号的螺旋桨与之搭配，该桨的直径是 9.4 英寸，螺距是 5.0 英寸。

机架选型

螺旋桨的大小确定之后，就是对机架进行选型了，按下式计算机架的最小轴距：

按 照 选 型 的 结 果 ， 螺 旋 桨 的 直 径 d mm = 9.4 *25.4= 238 ； 计 算 得 到 L=337 。考虑一定安全系数，选择对角轴距 380mm 的碳纤机架。碳纤机架质量小，刚度大，不过在组装时需要注意碳纤具有导电的特性，

安装时要做好隔离，尤其是电机，以避免向机架放电，从而影响了系统的正常工作。

电池电调选型

目前市场上的航模电池主要有 12V 输出电压的 3S 锂电池，和 16V 输出电压的 4S 锂电池，二者的续航时间分别可达 15 分钟和 20 分钟。

对电调的选型。电调是飞控板控制电机转速的桥梁，它通过对飞控板输出的幅值为 3.3V 的 PWM 型号进行识别，然后再调节输出的幅值为 12V 的 3相正弦型号，从而对无刷电机的转速进行控制

电调选型表

二、飞控板硬件电路

主控芯片：

采用了意法半导体公司的 STM32F407 单片机来作为飞控的微控制处理单元， 该款单片机主频为 168M，在执行飞控任务之余，还有足够的运算资源来实现图像处理等复杂的算法； 外接引脚最多可达到 100，可独立的完成对姿态传感器，和 COMS 图像传感器的数字信号的采集；丰富的时钟资源可以实现对多路PWM 的捕获以及多路 PWM 输出，可用于实现接收遥控器信号，和控制电机转动；利用单片机的串口资源来读取光流传感器的数据，外加一个蓝牙串口模块来实现飞控板下位机与 PC 端的上位机相连接，以方便飞行器的调试。

/nemol1990/article/details/18698927