察打一體無人機計劃

李金河

今年初，隨著煙花禁燃的放開，社區里、街道旁又充滿了“人間煙火”。無人機載煙花越來越流行，如何安全有效燃放煙花？目前，主流方式是在地面點燃煙花后再讓無人機緊急起飛，但這種方式容易導致人們被煙花或無人機誤傷。

能不能實現在空中點火？我看著掛在墻上自制的穿越機，有了主意——設計一款察打一體無人機。

一、設計方案

根據字面意思，察打一體無人機要具備“察”和“打”的功能，即具備圖像采集與傳輸功能，還要有可控點火裝置能機載的火藥。圖像采集和傳輸系統在飛機上已集成好，所以主要考慮火藥的類型與可控點火裝置。

二、選擇火藥

市面可做火藥的煙花有仙女棒、竄天猴、摔炮、擦炮、爆炸式煙花等。仙女棒的威力不大，而摔炮、擦炮等有損壞無人機的可能。綜合考慮，我選擇竄天猴作為機載火藥。

三、可控點火裝置電熱絲的選擇理論分析

點火裝置最重要的是熱源。根據導體的發熱公式，熱源導體需選用比導線電阻大得多的導體，以避免導線過熱。根據歐姆定律，線路的總電阻不能太大，以保證發熱的主導因素——電流足夠大。經分析計算，我選擇鎳鉻合金絲作為發熱絲。

材料選定后，就要確定合金絲的規格。我準備用衛生紙作為電熱絲引燃煙花引線的媒介，以提高成功率。查找資料后得知，若要引燃衛生紙，電熱功率應不低于60 W。該穿越機巡航電流為7 A左右，待機平均電壓約為16 V，巡航安全限制電壓12V。電池放電倍率100 C，容量1550 mAh。經過漫長的理論分析，應使用2 cm，0.1 mm線徑的合金絲。

四、設計可控點火裝置電路

之前自制的穿越機的飛控系統采用的是Betaflight系統，這個系統是開源系統，根據它的開源介紹，是支持舵機的。更重要的是，該系統支持輸出20 ms周期的pwm方波信號。也就是說，可以通過方波信號來驅動mos集成電路，進而驅動繼電器——它可以作為可控制引火裝置的驅動部分。

五、制作可控點火裝置硬件

我將掃了齒的舵機驅動板取下，讓它發揮“余熱”，省去了定制電路板的麻煩。

六、安裝

將點火裝置安裝在穿越機上，并設置相關通道，修改無人機程序。由于發熱元件不能用傳統焊接方式連接，只能用螺絲將電線與合金絲固定在一起。電線采用耐高溫的硅膠線，防止電線被尾焰破壞。

七、測試效果

察打一體無人機測試效果符合預期，可控性和安全性較好，裝載不同的煙花可以玩出很多花樣。比如，裝載“青春互動”煙花的穿越機進行花式飛行，可以制造出獨特的視覺效果，為節日增添歡樂的氣氛。

此外，空中點火的設置提高了煙花燃放的安全性，避免了地面點火誤傷人或引起火災的情況發生。