如何预防飞行事故(中)

检查，确保外转子与电机主轴固定牢靠（图14箭头处）。

电机前端的主轴轴向定位往往采用在轴承前车制凹槽和装配卡簧的方式（图15箭头处），但这种“凹槽-卡簧”的固定方式也会留下诸多隐患。不少中、高KV值的电机驱动大直径的螺旋桨或旋翼时，都要与适合的减速齿轮组匹配才能更好地发挥其性能。而采用“凹槽-卡簧”固定方式的电机，其主轴根部的凹槽会产生严重的应力集中。这样的主轴直接驱动螺旋桨时尚能胜任，但若装配减速齿轮，因此产生的交变弯矩或桨叶不平衡导致的震动很容易使其发生疲劳断裂。因此，对装配减速齿轮组的电机，笔者强烈建议其主轴最好用无凹槽的光轴（图16），才能保证有足够的强度。与有凹槽的主轴相比，光轴在轴根部的直径有所加大，更重要的是无凹槽的主轴轴内应力分布更均匀。

外转子电机除主轴可用来安装螺旋桨或减速齿轮外，电机后端（外转子端面）的螺纹孔也可安装螺旋桨座（图17）。这种桨座一般通过4个螺栓拧紧在外转子端面，连接强度较大。但当螺旋桨为拉力桨时，其拉力会通过外转子传到主轴，最终仅靠“卡簧-凹槽”结构来承受，很不合理。笔者曾亲眼目睹因卡簧松脱、断裂导致电机外转子被螺旋桨拉出而发生的坠机事故。正确的做法是：先在主轴卡簧外侧用锉刀或电动打磨头磨出小平面，再用顶丝固定限位环，即加装1个“人造轴肩”（图18）。

在电机轴上安装螺旋桨时通常也要加装桨座，一般有紧定式（图19）和挤压式（图20）两种安装方式，都能很好地传递较大的扭矩，但在装配时需要注意以下问题。

紧定式桨座靠顶丝顶紧主轴进行固定。安装时也要在电机主轴上磨出平面（类似图18所示）。同时，桨座内孔与主轴的配合精度要求较高，两者套上后不能晃动。这样顶丝顶紧后，桨座才能与电机同轴，减小震动导致的机件损伤。不少厂家制造的紧定式桨座内孔尺寸都明显偏大，模友们购买时要细心挑选。此外，大多数成品桨座是用单顶丝紧定，笔者建议将其改装成2个顶丝间隔180°对顶的结构（即在桨座顶丝孔对侧再钻1个顶丝孔），而且顶丝最好选用M4或以上的规格（图19中左数第3个）。这种对顶的设计受力牢靠、对称，也容易拆装。

挤压式桨座原理类似车床的3爪、4爪卡盘，几个爪“抱紧”电机主轴后，利用两者间的静摩擦传递扭矩。“抱紧”动作通过螺母压紧锥套进而收缩几个爪之间的孔隙实现。由于螺母施加的压力并不均匀，因此两者装配的同轴度很难保证，只适用于12寸以下的小直径螺旋桨。若桨再大，就有可能导致剧烈的震动，对电机的轴承损害较大。

电机的机械问题解决好后，还要对电机和桨进行地面匹配性试车。试车目的是保证动力系统工作安全可靠，其基本原则是保证电机和配套的调速器在全油门工作的情况下不烧坏、不过热。具体而言，是将油门杆推到全油门状态持续工作1分钟，电机钢套和调速器散热片表面温度略感烫手但仍能握住5～10秒不放为宜。这样就能保证整套动力组的潜力基本发挥出来，同时还有一定的安全余量。

实际上，动力组主要是模型在天空飞行时工作。相同转速下，螺旋桨在飞行时的扭矩要低于在地面试车时，加之空中来流的冷却作用，电机的工作环境能得到很大改善。爱好者大都希望动力组的拉力充沛，如果有转速表，可按照以下方法确定电机的最佳转速：首先确定电机的KV值，然后通过试验选取合适的螺旋桨以保证油门杆在全油门时电机转速达到KV值×额定电压的65%～75%。此时电机的效率较高，扭矩也能最大限度地爆发出来。例如：KV值为800的电机，选用4节串联锂电池（额定电压为14.8V），其最佳全功率转速是800×14.8×70%=8288r/min。

不少爱好者有这样的“经验”，原先配好的电动桨受损后，随便找1支相同直径、桨距的油动桨代用。这种方法很不科学。虽然从原理上讲，油动桨和电动桨是一样的，并非不能互换通用，因为发动机只“认”轴上负载的功率特性，却并“不知道”具体是什么负载（桨、齿轮、带轮等）。但大多数油动桨的桨叶较厚较宽，桨叶最大弦长靠外（图21），负载偏“重”，会导致电机的转速和效率下降，发热量明显增大。如果该电机原就在接近极限的状态下工作，换上这种沉重负载后会非常“憋屈”，极易导致其过热受损。图22是笔者自制的螺旋桨简易推力功率测试台，图23是由其测得的不同螺旋桨的拉力、功率与转速关系曲线。可以看出，在相同的拉力或功率下，油动桨的转速明显偏低。根据平时的使用经验和测试结果，笔者建议：若用图21中的油动桨替代电动桨，桨距应保持不变或增加不超过15%，但螺旋桨直径必须减小10%。这样才能保证电机工作状态良好，也不会使模型的飞行性能产生明显变化。

与活塞发动机相比，无刷电机动力组为广大爱好者自制双发或多发模型飞机提供了很多方便。由于调速器工作时要不断判断电机磁极的相位，因此每个电机应该单独配1个调速器。目前大多数中、小功率的调速器都有BEC直流供电功能，可为接收机和舵机供电。但要注意的是，使用时最多只能保留1个调速器的BEC供电插头正常输出，其它调速器的BEC供电插头都应挑开排线中间的舌片，抽出正极线并包裹好（图24）。否则，多路BEC输出可能导致调速器之间供电互相冲突，使整个系统无法正常工作。因此笔者建议，取消所有调速器的BEC供电功能，使用电池组直接对接收机和舵机供电更加安全可靠（图25）。

解决了BEC供电问题，再谈谈“Y”形线。很多爱好者简单地用“Y”形线将2个调速器并联接到一个油门通道上（图25），但这种方法存在一些问题。笔者曾用示波器对Futaba-149DP接收机做过以下实验：接收机通道信号端对外输出信号为70Hz的矩形方波，该方波的高电平在无外接负载时为3.2V；当接入1个舵机或调速器时，高电平会降到2.8V；而若使用“Y”形线并联接入2个负载，则高电平会降至2.5V，而且插头和导线的电阻对电平影响很大。由于一些调速器对信号线的电压门槛值要求较高，因此若用“Y”形线并联2个调速器，可能出现电调不能工作或工作不稳定的现象。故使用时要多加注意，最好让每个调速器单独使用1个通道，再给这些通道设置混控以确保安全。

此外，有些多发模型飞机的发动机对称安装在机翼两侧。当发动机离模型重心（轴线）较远时，就会出现拉力不对称的问题，让操纵手很头疼。根据笔者制作双发模型飞机的经验，相同正规品牌的调速器和电机，其拉力差异很小。但若按图25所示为每个动力组都单独提供电源，即使相同品牌型号的电池组，其内阻，放电率、充放电状态和循环寿命等参数也很难一致，明显影响了机翼两侧的拉力平衡。因此笔者建议，最好用高质量的动力“Y”形线将2组调速器与单组大容量的电池相连为动力组供电。经实际测量，用这种供电方式，外形、桨距稍有区别但直径相同的螺旋桨，尽管其转速仍有差异，两侧电机的输出功率却非常近似，所转化的拉力也比较一致，在实际飞行中几乎感受不到任何拉力不对称的现象（图26）。（未完待续）

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