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MiniHawk VTOL

可 3D 列印的 VTOL 飛行器,以三旋翼起飛,以定翼巡航

授權條款

GPL-3.0

概述

MiniHawk VTOL 是一款可完全 3D 列印的三旋翼機,能轉換成高效率的定翼飛行。它為 RC、FPV 與無人機實驗而設計,結合了垂直起降能力與定翼機的速度與續航力。機體執行 ArduPlane 韌體以進行自主運作。

MiniHawk VTOL 是一款創新的混合式飛行器,解決了無人機設計中的一項根本挑戰:結合多旋翼機垂直起飛的便利性,以及定翼機的速度與續航力。這架無人機像三旋翼機一樣垂直起飛,接著平順地轉換成以飛翼形式向前飛行。

整個機體都可以 3D 列印,所有結構零件的 STL 檔案都收錄在儲存庫中。設計使用三顆馬達:機翼上兩顆朝前的傾轉旋翼,以及一顆用於懸停穩定的後方馬達。轉換期間,機翼上的馬達向前傾轉,後方馬達則關閉,飛行器改以機翼飛行,進行高效率巡航。

這個專案執行 ArduPlane 韌體(ArduPilot 生態系的一部分),並提供專為 MiniHawk 機體準備的設定檔。這讓它能完整自主運作,包括起飛、航點任務與降落,全都在 VTOL 模式下進行,不需要跑道。

這個設計已在 Hackaday.io 上以詳細的打造紀錄記載,其背後的空氣動力學原理也已發表在一篇由 NSF 資助的學術論文中。這個專案代表了一種真正新穎、讓 VTOL 飛行器設計更容易取得的做法。

為何重要

VTOL 混合式飛行器是無人機設計的聖杯:它們不需要跑道,同時又具備定翼飛行的航程與速度。商用 VTOL 無人機要價 $10,000-50,000 以上。MiniHawk 讓任何擁有 3D 印表機的人都能取得這項技術,證明精密的空氣動力學設計可以透過開源硬體普及。

解決的問題

傳統的定翼無人機需要跑道或彈射架,限制了可以作業的地點。多旋翼無人機的飛行時間短、航程有限。MiniHawk 以可 3D 列印的形式結合兩者的優點,能從任何地點便利地垂直起飛,執行長航程的自主任務。

重點

  • 可完全 3D 列印的機體:所有 STL 檔案都收錄在儲存庫中
  • 以三旋翼 VTOL 起飛,再轉換為高效率的定翼巡航飛行
  • 執行 ArduPlane,並提供可進行自主航點任務的設定
  • 不需要跑道:可在任何開闊空間垂直起降
  • 已發表的學術研究,以及 Hackaday.io 上詳細的打造文件

適用對象

  • 想要 VTOL 平台的 FPV 與 RC 愛好者
  • 擁有 3D 印表機的無人機打造者
  • 實驗 VTOL 轉換的 ArduPilot 開發者
  • 大學航太工程系學生
  • 需要長航程 VTOL 的測量與測繪業者

限制

  • 打造複雜,需要仔細校正轉換參數
  • 需要進階的 ArduPlane 調校,才能穩定完成 VTOL 轉換
  • 3D 列印零件不如碳纖維或射出成型零件耐用
  • 三顆馬達加上傾轉伺服機,增加了機構複雜度
  • 由於 3D 列印結構輕量,不適合大負載

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