多旋翼无人机以其结(jié)构简单、飞(fēi)行平稳、操作(zuò)容易、维护便(biàn)利、无油残留污染等优点,已经越来(lái)越多地应用于植保无人(rén)机领域。但若(ruò)实际有效实施植(zhí)保作业,所(suǒ)遇到的瓶颈是载药量受限,急需提(tí)升其(qí)电机性能。
目前,一般(bān)都采用(yòng)市场(chǎng)上可购买到(dào)的航模电机用于多旋(xuán)翼植保无人(rén)机,其存在着(zhe)诸多(duō)问题:
一是功率(lǜ)小(xiǎo),小马拉大车。一架(jià)载(zǎi)重10公斤(jīn)的植保(bǎo)无人(rén)机,起飞(fēi)重量应在(zài)35公斤左右(yòu),按(àn)实用的(de)升效比(bǐ)7KG/KW计算,起码要(yào)使用(yòng)总功率5KW的电机(jī)。而可买到的航模电机最大功率300W,4轴多旋翼在不(bú)考虑合成效(xiào)率的(de)情况下,最大(dà)总(zǒng)功(gōng)率(lǜ)只有1.2KW,远(yuǎn)低(dī)于实(shí)际需求(qiú)。电(diàn)机功率小的后果是超负荷(hé)运行(háng),电机温度过热,散热处理不当,就会烧毁电机及电调。
二是电压低(dī),电流过于大(dà)。航模电(diàn)机的工作电压一(yī)般在24V、48V。以(yǐ)总功率5KW、电压(yā)48V计算,电流可达104A。如(rú)此大的电流增加了线路的损耗,接触不良就会升温过热,甚(shèn)至燃烧着火。大(dà)电(diàn)流也导致无人机体内电磁环(huán)境恶化,大(dà)电(diàn)流产(chǎn)生的电磁(cí)场会(huì)严重干扰飞控导航系统的正常工作,使无人机失(shī)控炸机。
三是(shì)工作模式不相符合(hé)。一般航(háng)模电机的工(gōng)作(zuò)模式是间歇性的,而无人机植保作业是持续工作状态。10公斤植保无(wú)人(rén)机飞行10分钟降落(luò),加药换(huàn)电池后(hòu)马上就要起飞(fēi)继续作业(yè),中(zhōng)间的间歇时间不足以让电机降温(wēn)恢复到正常状态(tài)。长(zhǎng)期持续作业,必将使电机(jī)烧毁。
四是轴承承力方面不对。多旋翼无人机电机与桨(jiǎng)直接连接,承受着的是轴向(xiàng)力。而(ér)航模电(diàn)机的轴(zhóu)承并不是按轴向力设(shè)计的。长期使用,电机(jī)轴承磨损严重,会产生(shēng)升力效率下降,多轴(zhóu)升力失衡。
要彻底突破多(duō)旋翼植保无人机的载重瓶(píng)颈(jǐng),就必须为其设计专用电机。最合理的是(shì)采用飞(fēi)机270V直流电源标准,设(shè)计270V航空(kōng)高压直流无刷电机。以(yǐ)总功率(lǜ)5KW、电压270V计(jì)算(suàn),电流只有18.5A。电(diàn)流小了(le),多旋翼植(zhí)保无人机的(de)各项整体性能都会(huì)有很大的提升。
当然,设计270V航空高(gāo)压直(zhí)流无刷电机并(bìng)非易事,需(xū)要专(zhuān)业电机研发企业,尤其是航空航天电机研发企业为之付出(chū)努力。

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