作为eVTOL的“大脑”,飞控系统承担了航迹控制、姿态控制和飞行增稳等核心功能:几乎与所有机载系统都存在数据交联,同时运行安全关键的复杂控制算法,是eVTOL最为关键的系统之一。目前,民用领域的主流飞控来自欧美的霍尼韦尔、泰雷兹、赛峰集团等几家巨头,再加上各国的出口管制,导致飞控系统成为当前航空业“卡脖子”较为严重的技术之一;同时eVTOL也对飞控系统提出了新挑战:在可适航的电传操纵飞控系统的基础上,还要平衡兼顾智能化、轻量化、经济性等现实需求。当前,国内的eVTOL飞控开发商主要有狮尾智能、边界智控、昂际航电、中航618所等。

电传操纵飞控系统的控制机制示意图

霍尼韦尔的eVTOL电传飞控模块
下面就对传说中的eVTOL飞控进行拆解。先上总体图片:由四块板子堆叠(上面3块板子尺寸一致,最下面一块板子尺寸大些),连接器带防反接设计,板厚都是2.0mm(看走线和铺铜,猜测都是多层板设计),沉金工艺,连接器螺钉、电解电容、纽扣电池、天线、BGA封装电源模块等处点胶,用料扎实,工艺考究,果然高端、大气、上档次!
为了便于描述,将这4块板命名为:电源管理板、接口板、主控制板和通信板。
一、电源管理板


二、接口板


三、主控制板


四、通信板



这四块板的连接关系是:

1.电源板上最显眼的是TRACO POWER电源:一个是TEN 60-2412WIN,主要特点是:输入电压9-36V,输出电压12V 5A;另一个是TEN 6-2411WIN,主要特点是:输入电压9-36V,输出电压5V 1.2A。估计飞控的实际工作电压是28V,具体范围就不知道了。
2.电源芯片采用有:WE的171012401JT,主要特点是:输入电压是6-42V,输出电压是5-24V 1A,封装TO263-7EP;Linear(已被ADI收购)的LTM8026,主要特点是:输入电压6-36V,输出电压1.2-24V 5A,封装BGA-81。几个LDO芯片因三防漆无法识别型号。

3.电源连接器采用:J30J-9ZKW-J,测试就是电源正极和负极两个网络。信号连接器采用:J30J-100ZKW-J,100脚的,简直是霸气侧漏!
4.MCU采用2个STM32芯片:一个是STM32F429ZIT6,属于Cortex-M4,主频是180MHz,封装LQFP-144;另一个STM32F103RET6,属于Cortex-M3,主频是72MHz,封装LQFP-64。
5.铁电存储器采用FM25V02A-G,存储容量256Kb,封装SOIC-8。
6.16位AD转换芯片采用ADI的AD7616BSTZ,采用5V单电源供电,支持对16个通道进行双路同步采样,封装LQFP-80。估计是用来采集电池电压、工作电流以及模拟传感器等。
7.232接口芯片采用ADI的单通道隔离型号:ADM3251E,封装SOIC-20。
8.此外,采用:6颗ADI的6通道数字隔离器:ADUM7640,封装QSOP-20-150mil;2颗TI的总线收发器:SN74LVC8T245,封装TSSOP-24;双向电平转换器采用4颗TI的SN74ALVC164245,封装TSSOP-48。

9.通信板上最显眼的就是:数传模块采用microhard的P900,主要特点是:发射功率1W,频段是902-928MHz,号称能传输60公里。

10.通信板背面缺少的应该是GPS模块,据说是采用诺瓦泰的RTK。
11.通信板上有两个电池,应该是UPS电源,确保在电源发生故障的情况下紧急使用,能够保存下当前的重要数据。
五、总结
据说这个eVTOL飞控板子是厂家的老设计(手头的板卡缺了IMU部分,外壳也不全),现在的设计已经不知道进化到什么程度了。仅对这版做下简单总结:
1.4块板子都是多层板设计,板厚都是2.0mm,沉金工艺。
2.大量采用进口的芯片和模块,用料确实挺“壕”的!
3.防反接设计、冗余设计(尤其是电源冗余),做的都挺到位。
4.从J30J连接器、板对板连接器、铜螺钉螺柱以及点胶、三防漆工艺上看,可靠性设计也是下了功夫的。
5.从布局、布线以及EMC器件使用上看,是做了EMC设计的。
六、预测今后eVTOL飞控技术的发展趋势是:

有专家表示:几年前,许多新团队低估了民航产品的复杂性,甚至有的团队会用工业无人机或其他行业的经验进行类比。但与汽车、无人机等相比,eVTOL最根本的不同在于安全,而且是是“民航级的安全”。“这是由最基本的物理规律决定的。载人飞行器一旦出现问题,就是重大事故。”