九游官方站网页版-九游(中国)
  • 九游官方站网页版-九游(中国)
  • 九游官方站网页版-九游(中国)
  • 九游官方站网页版-九游(中国)
  • 九游官方站网页版-九游(中国)
  • 九游官方站网页版-九游(中国)
您当(dāng)前的位置:首页 > 航飞知识

多旋翼植保无人机的升效(xiào)设计(jì)

 

植保无人机(jī)的主要任务是装载(zǎi)农药进行喷洒(sǎ)作业,农药载重量是提高航空植保作业效率(lǜ)至关(guān)重(chóng)要(yào)的因素。从技(jì)术上讲,植保无人(rén)机的(de)农药(yào)载重量取决(jué)于其动力分系统的(de)设计,而无人机的升效是(shì)动力分系统设计时最为重(chóng)要的技术(shù)指标。

无人机的升效定(dìng)义为总升力与(yǔ)总功率的比值。与之相区别,单轴(单个旋翼)的升力与功率(lǜ)的比值称(chēng)为桨(jiǎng)效。作为(wéi)多旋(xuán)翼无人机(jī)而言(yán),无人机升效(xiào)是多个单轴桨效的(de)合(hé)成。设计步骤如下:

一、设计桨效。

第一(yī)步,确定单轴升力(lì)。单轴升力= 损耗(hào)补偿系数×最大起(qǐ)飞重量/旋翼个(gè)数。损(sǔn)耗补偿(cháng)系数是为(wéi)弥补多轴合成升力的损失设定的,是一个(gè)经验值,需要(yào)通过大量的试验数据综合(hé)归纳得出。

第二步,设计(jì)螺(luó)旋桨形状。根(gēn)据单轴(zhóu)升(shēng)力、多旋翼结构尺寸等因素(sù),设计螺旋桨的参数,主要包(bāo)括:螺(luó)旋桨(jiǎng)叶(yè)数、螺旋桨直径、螺旋桨螺(luó)距、螺(luó)旋桨材质等。多(duō)旋翼是定螺距桨型,设计相(xiàng)对简(jiǎn)单(dān)一些(xiē)。从设计桨效角(jiǎo)度,桨型设计要充(chōng)分考虑与驱(qū)动电(diàn)机的转速相匹配。

第三步,设计驱(qū)动电机。根(gēn)据(jù)桨型气动力参数(shù),设计(jì)驱动电(diàn)机(jī)的各项参数,主要包括:电机额(é)定功率(lǜ)、电机额定转速、电(diàn)机最(zuì)大转速、电机额定扭矩、电机最大(dà)扭矩、电机功重比等。多旋(xuán)翼(yì)是以各个螺旋桨转(zhuǎn)速来控制升力的,因(yīn)此(cǐ)重(chóng)点围绕转速来设计驱动电机各项(xiàng)指标,对提高桨效是(shì)非常重要的。

第四步,检验(yàn)桨效。将设计好的螺旋桨和驱动电(diàn)机组合成实验(yàn)样机,就可以在(zài)检验台上进行桨效(xiào)的试验工作了。检验台要求较简(jiǎn)单(dān),只要能容易固定实验样机,并检(jiǎn)测出实时升力,以及(jí)同时的供(gòng)电电流等参数即(jí)可(kě)。不断加大电机的(de)转速,升力和电流都会上(shàng)升(shēng),记(jì)录升力(lì)和电(diàn)流(liú)的关系曲(qǔ)线,将可换(huàn)算成实验样(yàng)机(jī)的升力和桨效关系(xì)曲(qǔ)线。检验升(shēng)力和桨(jiǎng)效关系曲线(xiàn),可清楚得出实验样机在(zài)给定设计升力(lì)范围内的桨效关系。

重复第二步到第四(sì)步,反复调整桨型、电机各参数的设计,检(jiǎn)验各种实(shí)验样机的升力和桨效关系曲(qǔ)线,从(cóng)而选择出最优(yōu)化的桨(jiǎng)效(xiào)设计(jì)实验样机,并将其升力和桨效关系(xì)曲线作为下一步设计(jì)的技术参数依据。

二、设计飞控。

多旋翼无人(rén)机是一(yī)种欠驱动系统,无(wú)人机实时状(zhuàng)态(tài)的6个自由度,完全(quán)依靠多个旋翼(yì)产生的升力来(lái)进(jìn)行调整控(kòng)制。因此,多旋(xuán)翼无人(rén)机的升效取(qǔ)决于多个旋翼单轴桨效的合成(chéng)效率,同时受到无人机飞行状态的(de)极大影响(xiǎng)。多(duō)旋翼(yì)的飞行状态控制对提高无人机(jī)升(shēng)效(xiào)具(jù)有十分重(chóng)要的作用。

多(duō)旋翼植保无人机作业飞行要(yào)求相对比(bǐ)较简单,一(yī)般要求等高(gāo)、直线、匀速(sù)飞行,起降(jiàng)需(xū)要缓速平稳,抗风能力在五级以下。根(gēn)据植保作业(yè)的(de)特点,有效设(shè)计(jì)飞控,可(kě)较好地提高无人机的升(shēng)效。

为提高升效设计飞控分为两个层面:飞控算法(fǎ)层面和(hé)飞(fēi)控应用(yòng)层面。

飞控算法层面(miàn):这(zhè)部分过于专业,也非常(cháng)复杂,涉(shè)及飞控的核心算法(fǎ),一(yī)般的飞控厂家没有能力在此层面上设计研发,在此不加赘述。但设计原则应该是明确的,就(jiù)是要依据桨(jiǎng)效参(cān)数,结合(hé)植保作业特点,限定制约(yuē)“过激”的飞(fēi)行(háng)状(zhuàng)态,使能量(liàng)有效用于简单(dān)的(de)植保作业飞行动作上(shàng)。

飞控应用(yòng)层面:可为(wéi)植(zhí)保(bǎo)无(wú)人机飞行设置(zhì)一些限定条(tiáo)件。在无人机起降阶段,限定起(qǐ)降速度(dù)和加速度;在植保(bǎo)作业阶段,限定最(zuì)大速度,限定加减速时的最大加速(sù)度。这些限定也同样是为了限定制约“过激”的飞(fēi)行状态,提(tí)高植保作业的升(shēng)效(xiào)。

三、设计(jì)效果预期。

无(wú)人机升效(xiào)的提高(gāo),节能效果明(míng)显。我(wǒ)们对最(zuì)大起飞重量35KG,有(yǒu)效载药10KG的多旋翼植保机进行过测试,平均(jun1)升(shēng)效只有(yǒu)3.5KG/KW。究其(qí)原因,主要是使用(yòng)的(de)全是航模电机和航(háng)模飞控,不是(shì)为植保无(wú)人机专门设计,桨效本身(shēn)就不高,飞控对桨效的合成(chéng)效率也(yě)不高。经过设计试验,我们将平均升效(xiào)提高(gāo)到7KG/KW以上,升效提(tí)高了一(yī)倍,最直接的效果就是完成同样的植保作业,电池节省了一(yī)半容量(liàng)。目前,电池是植保作(zuò)业(yè)成本的制(zhì)约因素,减(jiǎn)少了电池成(chéng)本,使(shǐ)无人机(jī)植保更加贴近实际应用。

无人机升效的提(tí)高,减少(shǎo)了机体内电(diàn)磁干扰(rǎo)。升效提(tí)高,节省了电能(néng)消耗,电池供电的电(diàn)流相对(duì)有较大的(de)减(jiǎn)小,从而使在狭窄(zhǎi)机(jī)体内通过大电流(liú)的导线(xiàn)辐射出(chū)的电磁干扰下降,这(zhè)对提高(gāo)飞(fēi)控系统的稳(wěn)定性(xìng)十分有(yǒu)利(lì)。

无(wú)人机升效(xiào)的提高,增(zēng)加了植保无人机操控的稳定性(xìng)。为提高升效,飞(fēi)控根据植保作业(yè)的特(tè)点,进行了限定制(zhì)约“过激”飞行状态的设计,这实际上起到了操控(kòng)的增稳作用。对于植保无人机操控手来讲,提高了可操控性,减少了植保作业的劳动(dòng)强度(dù)。(来(lái)源民用无人机市场开发;原创(chuàng)作者林建)

图示:劲鹰植(zhí)保无人机

IMG_0743.JPG

咨询航拍服务可加老鹰的微信laoyingfly

相关(guān)文章
云(yún)南九游官方站网页版和骏鹰航空科技有(yǒu)限(xiàn)公司 版(bǎn)权所有(yǒu)
联系人(rén):高先生(shēng)
电话(微信):18208826648
地址:昆明市西福路九游官方站网页版和骏鹰航空科技园
网站备案号(hào): 滇ICP备19003830号-1
九游官方站网页版-九游(中国)

微信咨询.png

九游官方站网页版-九游(中国)

九游官方站网页版-九游(中国)