多旋翼无人机以(yǐ)其结构简单、飞行平稳、操作(zuò)容(róng)易、维护便(biàn)利、无油残留(liú)污(wū)染等优点,已经越来越(yuè)多地应用于植(zhí)保无人机领(lǐng)域。但若(ruò)实际有效实施植(zhí)保作业(yè),所(suǒ)遇到的(de)瓶颈是(shì)载药(yào)量受限,急需提升其电(diàn)机(jī)性能(néng)。
目前,一般都采(cǎi)用市场上可购买到的航模电机用于(yú)多旋翼(yì)植(zhí)保(bǎo)无人机,其存在着诸(zhū)多问题:
一(yī)是功率小,小马拉大车。一架(jià)载重10公斤的植保无人(rén)机,起飞重量应在35公(gōng)斤左(zuǒ)右,按实用的升效比7KG/KW计算(suàn),起(qǐ)码(mǎ)要使用总功率5KW的(de)电(diàn)机(jī)。而(ér)可(kě)买(mǎi)到的(de)航模电机最(zuì)大功率300W,4轴多旋翼(yì)在(zài)不(bú)考虑(lǜ)合成(chéng)效率的情况下,最大总功率只有(yǒu)1.2KW,远低于实(shí)际需(xū)求。电机(jī)功率(lǜ)小的后果(guǒ)是(shì)超负荷运行,电机(jī)温度过(guò)热,散热处(chù)理不当,就(jiù)会(huì)烧(shāo)毁电机(jī)及(jí)电(diàn)调(diào)。
二是电压(yā)低,电流(liú)过于大。航(háng)模电(diàn)机的工作电压一般在24V、48V。以总功(gōng)率5KW、电(diàn)压(yā)48V计算,电流(liú)可达104A。如此大的电流增加了线(xiàn)路的(de)损耗,接触不良就(jiù)会(huì)升温过热,甚至燃烧着火。大电流也(yě)导(dǎo)致无(wú)人机体内电磁环(huán)境恶化,大电流产生的电磁(cí)场会严重干扰飞控导(dǎo)航(háng)系统(tǒng)的正(zhèng)常工(gōng)作,使(shǐ)无(wú)人机失控炸机。
三是工作模式不相符合。一般航模(mó)电机的工作模式(shì)是间歇(xiē)性的,而无人(rén)机植保作业是持续(xù)工作(zuò)状态。10公(gōng)斤植保无人机飞行10分钟(zhōng)降落,加药换电(diàn)池后马上就要起飞(fēi)继续作业(yè),中间(jiān)的间歇时间不足以让电(diàn)机降温恢(huī)复到正常状态。长期持续作业,必将使电机烧毁。
四是轴承(chéng)承力方(fāng)面(miàn)不对。多旋翼(yì)无人机电机与桨直接连接,承受着的是轴向力。而航模电(diàn)机(jī)的轴承并不是按(àn)轴(zhóu)向力设计(jì)的。长期使用,电机轴承磨(mó)损严重,会产生(shēng)升力(lì)效(xiào)率下降,多轴(zhóu)升(shēng)力失衡。
要彻底突破多旋翼(yì)植(zhí)保无人机的载重瓶颈(jǐng),就必须(xū)为其设计专用电机。最合理的是采(cǎi)用(yòng)飞机(jī)270V直流电源标准,设计270V航(háng)空高压(yā)直流(liú)无刷(shuā)电机。以总功率5KW、电(diàn)压270V计算,电流(liú)只有18.5A。电流(liú)小(xiǎo)了,多旋翼植保(bǎo)无人机的各项整体(tǐ)性(xìng)能(néng)都会有很大的(de)提(tí)升。
当然,设计(jì)270V航空高压直流无刷电(diàn)机并非(fēi)易事,需要专(zhuān)业电机研发企业(yè),尤(yóu)其是(shì)航空航天电机研发企(qǐ)业(yè)为(wéi)之(zhī)付出努力。

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