第 4 章,共 5 章10% 占考试比重

装载与性能

你在无人机上挂多少东西、挂在什么位置,早在影响它能不能飞之前,就已经改变了它飞得怎么样。本章讲解 55 磅重量上限、重心、载荷如何吞掉续航与稳定性、电池在冷热环境下的表现,以及如何读懂制造商公布的性能限制。

重量、55 磅上限与载荷

小型无人机是按重量定义的,而这个定义包含起飞瞬间机上携带或附加的所有东西。也就是说机体、电池、相机、云台、药箱和各种支架,全都算进同一个数字里。制造商公布的最大起飞重量通常远低于法规上限,而真正约束你这次飞行的是那个更低的数字。超过任何一个上限,既是合规问题也是安全问题,因为超载的无人机爬升无力、反应迟钝,并让电机和结构承受额外应力。

起飞时低于 55 磅
小型无人机在起飞时的重量低于 55 磅,包含机上装载或以其他方式附加在机体上的一切物品。
14 CFR §107.3
制造商的最大起飞重量才是真正的上限
公布的最大总重反映了电机、结构和电池经测试的余量,不超过它是让无人机处于安全运行状态的一部分。
14 CFR §107.15
每一件载荷都要固定牢靠
所有附加物必须安装到不会移位、脱落或碰到桨叶的程度,因为掉落的物体会对人员或财产造成不当危险。
14 CFR §107.23
不得把危险品当货物运输
Part 107 的飞行不得运载危险材料,这排除了许多化学品、压缩气体和某些电池运输。
14 CFR §107.36
有偿运货限于州内且不得超重
为报酬或雇佣而运输货物时,无人机连同货物的总重必须保持在 55 磅以下,且飞行不得跨越州界或国界。

重心与平衡

重心是把无人机悬吊起来能够保持平衡的那一点,每一种机型都有制造商规定的重心允许范围。把相机装得太靠前、把电池装得太靠后,都会让重心超出这个范围,迫使飞控持续施加修正量。在多旋翼上,这表现为某一侧的电机更热、电量掉得更快,会悄悄缩短飞行时间,并可能提前触发低电量告警。在固定翼上,重心偏后会降低纵向稳定性,让飞机俯仰敏感、难以改出;重心偏前则会提高失速速度并加大操纵力。

把重心保持在公布的包线内
按你所飞的构型装载,使重心保持在制造商手册规定的范围之内。
载荷尽量装在平衡点附近
把重物靠近重心安装,可以把飞控需要施加的修正降到最低,并让各电机负载均衡。
会移动的载荷会在空中改变重心
药箱里的液体、摆动的相机或货物投放都会在飞行中改变平衡,所以要同时考虑投放前和投放后的状态。
重心偏后损害稳定性
重心靠后会让飞机的俯仰稳定性变差,受扰动后恢复平飞更慢。
重心偏前会加大操纵力并抬高失速速度
头重的固定翼需要更大的升降舵权限,并在更高的空速失速,从而压缩慢速飞行和着陆时的余量。

载荷如何影响续航、稳定性与操控

每多一盎司重量,都必须由额外的推力托住,而额外的推力要用电池电流来买。这就是为什么续航下降的幅度会超过重量增加的幅度:一个让总重增加两成的载荷,很容易吃掉两成以上的飞行时间。更重的无人机加速、减速和转弯都不再干脆,需要更长的距离才能停住,也需要更提前的动作才能避开障碍。有风时情况更糟,因为在已经接近最大推力的状态下顶阵风保持位置,等于一点余量都不剩。

增重对续航的侵蚀不成比例
总重越大,悬停所需的电机电流越高,飞行时间下降的速度快于重量增加的速度。
越重越迟钝
质量越大惯性越大,刹停距离变长,对操纵输入和障碍物的反应也变慢。
重量增加会压缩推力余量
接近最大总重时,电机几乎没有余力去应对阵风、突然爬升或大幅度的规避机动。
外挂支架带来的阻力也要算
支架、探照灯和降落伞舱不仅增加重量,还增加气动阻力,尤其在前飞状态下会明显提高所需功率。
载荷因数会抬高失速速度
固定翼无人机在坡度转弯中承受大于 1 的载荷因数,失速速度随之上升。
预留返航电量
设定一个返航门限,留出回程电量再加上风的余量,而不是一直飞到低电量报警才掉头。

电池、温度与电量管理

锂聚合物电池贡献了小型无人机的大部分性能,也制造了它的大部分意外。低温会降低可用容量并抬高内阻,所以在暖车里显示满电的电池,冬天起飞一分钟内就可能电压严重下垂。高温则是另一个极端:给发烫的电池充电或大电流放电会加速老化,最坏情况下会引发热失控和起火。飞行前检查包括确认电量足以完成计划中的飞行,而这个确认必须把温度、载荷和风都算进去,而不是照搬宣传的飞行时间。

每次飞行前确认电量充足
远程机长必须确认所有系统和电源足以支撑本次计划运行。
14 CFR §107.49
低温会削减可用容量
低温抬高内阻、拉低带载电压,所以使用前要给电池预热,并预期冬天飞行时间更短。
高温会加速损坏
不要给发烫的电池充电,也不要把电池留在阳光下的密闭车内;过热会缩短寿命并提高热失控风险。
鼓包或受损的电池必须报废
鼓包、被刺穿或有物理损伤的电池不适航,必须停用,而不是再飞一次。
看带载电压,而不是静置电压
电池静置时读数正常,仍可能在满油门爬升时跌破安全下限,而那正是最容易发生空中故障的时刻。
按推荐电量存放
长期满电存放会加速锂电芯衰减;两次作业之间请按制造商建议的存储电压保管。

性能限制与制造商数据

制造商手册的性能章节是你这架具体机型能做什么的首要依据,考试也要求你把它当作权威。它通常会给出最大起飞重量、最大抗风能力、使用升限、工作温度范围,以及在给定重量下的预期飞行时间。这些数字是在接近理想的条件下测出的,因此现实中的密度高度、载荷和风都会把它们打折。在每一项公布限制之外再给自己留一点余量,正是可重复的商业运行与迟早出事之间的分界线。

手册是权威的性能来源
在你所用型号公布的最大起飞重量、抗风限制、高度上限和温度范围之内运行。
14 CFR §107.15
公布数据假定理想条件
宣传的飞行时间通常是海平面、无载荷、无风悬停的结果,用于实际作业时要打折。
密度高度高会减少可用推力
在高海拔或高气温下,螺旋桨推动的空气密度更低,爬升性能和最大载荷都会下降。
抗风指标针对持续风而非阵风
最大抗风数值假定的是持续风;阵风、建筑物附近的翻滚气流和湍流即使在平均风速合规时也可能超出无人机的操纵权限。
地速不得超过 100 英里/小时
不管机体本身能飞多快,Part 107 运行的法定地速上限就是每小时 100 英里。
14 CFR §107.51
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Last updated: July 2026

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