多旋翼植保喷雾机设计理念多旋翼植保喷雾机的主要任务是装载农药进行喷洒作业,农药载重量是提高航空植保作业效率至关重要的因素。从技术上讲,多旋翼植保喷雾机的农药载重量取决于其动力分系统的设计,而无人机的升效是动力分系统设计时重要的技术指标。
无人机的升效定义为总升力与总功率的比值。与之相区别,单轴(单个旋翼)的升力与功率的比值称为桨效。作为多旋翼无人机而言,无人机升效是多个单轴桨效的合成。设计步骤如下:
步,确定单轴升力。单轴升力=损耗补偿系数×起飞重量/旋翼个数。损耗补偿系数是为弥补多轴合成升力的损失设定的,是一个经验值,需要通过大量的试验数据综合归纳得出。
第二步,设计螺旋桨形状。根据单轴升力、多旋翼结构尺寸等因素,设计螺旋桨的参数,主要包括:螺旋桨叶数、螺旋桨直径、螺旋桨螺距、螺旋桨材质等。多旋翼是定螺距桨型,设计相对简单一些。从设计桨效角度,桨型设计要充分考虑与驱动电机的转速相匹配。
第三步,设计驱动电机。根据桨型气动力参数,设计驱动电机的各项参数,主要包括:电机额定功率、电机额定转速、电机转速、电机额定扭矩、电机扭矩、电机功重比等。多旋翼是以各个螺旋桨转速来控制升力的,因此重点围绕转速来设计驱动电机各项指标,对提高桨效是非常重要的。
第四步,检验桨效。将设计好的螺旋桨和驱动电机组合成实验样机,就可以在检验台上进行桨效的试验工作了。检验台要求较简单,只要能容易固定实验样机,并检测出实时升力,以及同时的供电电流等参数即可。不断加大电机的转速,升力和电流都会上升,记录升力和电流的关系曲线,将可换算成实验样机的升力和桨效关系曲线。检验升力和桨效关系曲线,可清楚得出实验样机在给定设计升力范围内的桨效关系。
重复第二步到第四步,反复调整桨型、电机各参数的设计,检验各种实验样机的升力和桨效关系曲线,从而选择出桨效设计实验样机,并将其升力和桨效关系曲线作为下一步设计的技术参数依据。