多旋翼无人机以其结构简单、飞行平(píng)稳、操作容易、维护便利、无油残留(liú)污染等优点,已经越来(lái)越多地(dì)应(yīng)用于植保无人(rén)机领(lǐng)域。但若实(shí)际(jì)有效实施(shī)植(zhí)保作业,所遇(yù)到的瓶(píng)颈(jǐng)是载(zǎi)药量受(shòu)限,急需提升(shēng)其电(diàn)机(jī)性能。
目前,一般都采用市场上可购买到的(de)航模电机用于多旋(xuán)翼(yì)植保无人机,其存在(zài)着诸多(duō)问题(tí):
一是功率小(xiǎo),小(xiǎo)马拉(lā)大车。一架载重10公(gōng)斤的植保无人机,起飞重量应(yīng)在35公斤左(zuǒ)右,按实用的(de)升效比7KG/KW计算,起码(mǎ)要(yào)使用总(zǒng)功(gōng)率5KW的电机。而(ér)可(kě)买到的(de)航模电机最大功率300W,4轴多旋翼在不考虑合成效率的情况下,最大总功率只有(yǒu)1.2KW,远(yuǎn)低于(yú)实(shí)际需求。电机(jī)功率(lǜ)小的后果是超(chāo)负荷运(yùn)行,电机温度过(guò)热,散热处理不当,就会烧毁电机及电调。
二是电压低,电流(liú)过(guò)于大。航(háng)模电机的工作电压(yā)一般在24V、48V。以总功率5KW、电压48V计算,电流可达104A。如此大的电流增加(jiā)了线路的(de)损耗,接触不良就会升温过热,甚至(zhì)燃烧着火。大电(diàn)流也(yě)导致无人机体内电磁(cí)环境恶化,大电流产(chǎn)生的电磁场会严重干扰飞控导航系统的(de)正常工作,使无人机失控炸(zhà)机。
三是工作(zuò)模式不相(xiàng)符合。一般(bān)航模电机的工(gōng)作模(mó)式是间歇(xiē)性的,而无(wú)人机植保作(zuò)业是持续(xù)工作状态(tài)。10公斤(jīn)植保(bǎo)无人机飞行10分钟降落,加药换(huàn)电池(chí)后(hòu)马上(shàng)就要(yào)起飞继续作业(yè),中间的间歇时间不(bú)足以让(ràng)电机降温恢复到正常状态。长期持续作业,必将使电机(jī)烧毁。
四是轴(zhóu)承(chéng)承力方面不对。多旋翼无人机电机与(yǔ)桨直接连(lián)接,承受着的是轴向力。而航模电机的轴(zhóu)承并不是按轴向力(lì)设计(jì)的。长期使用,电机轴承磨损严重,会(huì)产(chǎn)生升(shēng)力效(xiào)率下降,多轴升力失衡。
要彻底突破多旋(xuán)翼植保无人机的载重(chóng)瓶颈,就必须为其(qí)设计专用电机。最合(hé)理的是采用(yòng)飞机270V直流电源(yuán)标准,设计270V航(háng)空高压直流无刷电机(jī)。以总功率5KW、电(diàn)压270V计(jì)算(suàn),电流只有18.5A。电流小(xiǎo)了,多旋翼植保(bǎo)无人机的(de)各项(xiàng)整体性能(néng)都会有很大的(de)提(tí)升。
当(dāng)然,设计270V航(háng)空高(gāo)压直流无(wú)刷(shuā)电机(jī)并非易事,需要(yào)专业电机研发企业,尤其(qí)是航空航(háng)天电(diàn)机研发企业为之(zhī)付出努力。

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