小型四旋翼穿越式无人机机架结构设计

　　这款四旋翼机架的设计，最初是瞄准消费级近景航拍、小型园区巡检以及航模竞速场景的使用需求做的结构优化，没有照搬市面上通用的对称平板机架的冗余设计，所有开孔和走线槽的位置都经过实际装机调试校准。从实际使用场景来看，这类小尺寸机架适配的起飞重量区间在400g到750g之间，既可以搭载轻量化的1080P运动相机完成小范围的园区植被巡检、工地临时点位航拍，也可以拆除航拍挂载更换竞速飞控与电池，完成室内穿越、林间短途竞速的航模使用需求，机架本身的抗冲击冗余是按照1.5m高度自由落体到硬质水泥地面无结构开裂做的校核，日常飞行中的擦碰、轻微炸机不会出现主结构断裂的问题。

　　设计思路上没有追求过度的轻量化而牺牲结构刚度，主体承板采用分层镂空的结构形式，中间区域的长条形镂空一方面是为了给飞控、电调的走线预留走线路径，避免装机时线材挤压飞控陀螺仪引发的飞行姿态干扰，另一方面也能减少机架正面的迎风面积，降低前飞时的风阻对飞行稳定性的影响。四个机臂与主体承板采用一体化的结构布局，没有采用额外的机臂拼接件，减少了装配环节的连接间隙，避免飞行过程中机臂共振带来的云台画面抖动问题，每个机臂末端的电机安装座预留了标准的M3安装孔位，适配2204、2306系列的常用无刷电机，安装座的凸台高度经过校准，安装螺旋桨后桨叶与机臂上沿的间隙保持在8mm以上，不会出现飞行过程中桨叶擦碰机臂的风险。

　　安装边界方面，主体承板中部的设备安装区域预留了30.5mm*30.5mm的标准飞控安装孔距，兼容市面上绝大多数主流的开源飞控与商用集成飞控，飞控安装位下方预留了20mm的高度空间，可以叠放4合1电调或者分电板，设备层上方的空间可以放置容量为1500mAh到2200mAh的3S/4S锂聚合物电池，电池绑带的走线槽设置在承板两侧，绑带固定后不会突出机架上表面，避免影响电池拆装或者额外增加风阻。机架的起落支撑没有采用额外加装的高脚架，而是利用机臂末端的电机安装座凸台作为着陆支撑点，降低了整机的重心高度，飞行过程中的姿态响应更跟手，同时着陆时四个支撑点的受力直接传导到机臂结构上，不会出现起落架断裂导致的设备舱磕碰问题。

　　结构细节上，承板所有的开孔边缘都做了0.5mm的倒角处理，装机时不会划伤线材绝缘层，机臂边缘的红色标识线一方面是作为机架的视觉识别标记，方便飞行过程中判断机头朝向，另一方面也能覆盖板材切割后的边缘毛刺，提升装配时的操作安全性。四个电机安装座的接线缺口位置朝向机架内侧，电机线可以顺着机臂的走线槽直接引入设备舱，不会出现线材外露被桨叶打到的问题，走线槽的宽度设置为5mm，可以同时容纳3根18AWG的电机线，线材放入后可以用热缩管或者扎带固定，不会出现飞行过程中线材晃动的问题。

　　从实际装机测试的反馈来看，这款机架的整机装配完成后，轴距为250mm，属于典型的小型穿越机尺寸范畴，折叠或者拆卸螺旋桨后可以放入普通的双肩背包隔层，外出携带不需要额外的大型防护箱，适合个人用户日常外出航拍、飞友聚会竞速使用。机架本身的结构刚度足够，搭载2306电机搭配5045三叶螺旋桨时，满油门飞行的机臂形变量小于0.3mm，不会因为结构形变导致螺旋桨动平衡失效，飞行过程中的震动值可以控制在0.1g以内，搭配普通的两轴增稳云台就能获得稳定的航拍画面，不需要额外加装减震板来抵消机架震动带来的画面果冻效应。