多旋翼无人(rén)机以其结构简单、飞行平(píng)稳、操作容(róng)易、维护(hù)便利(lì)、无油残留污染等优点,已经越来(lái)越多(duō)地应用于植保无(wú)人机领域(yù)。但(dàn)若实(shí)际有(yǒu)效实施植保作业,所遇到的瓶颈(jǐng)是载药(yào)量(liàng)受限(xiàn),急需(xū)提升其电机(jī)性能(néng)。
目前(qián),一(yī)般(bān)都采用市场上(shàng)可购买到的航模电机用于多(duō)旋翼(yì)植保无人机,其存在着诸多问题:
一是功率小(xiǎo),小马拉大车。一架载重10公(gōng)斤的植保无人机,起(qǐ)飞(fēi)重量应在35公斤左右,按(àn)实用的升(shēng)效(xiào)比7KG/KW计算,起码要使用总功率5KW的电(diàn)机。而可买(mǎi)到的航(háng)模(mó)电机最大功(gōng)率(lǜ)300W,4轴(zhóu)多旋翼在不考(kǎo)虑合成效率的(de)情况下,最大总(zǒng)功率只有1.2KW,远低(dī)于实际需求。电机(jī)功率小的后果是超(chāo)负荷运行,电机温(wēn)度过(guò)热,散热处(chù)理不当(dāng),就会烧毁电(diàn)机及电调。
二(èr)是电压(yā)低,电流过于大。航模电机的工作电压一(yī)般在24V、48V。以总功率5KW、电压48V计算,电流可达104A。如此大的电流增加了线路(lù)的损耗(hào),接触不良就会升温过热,甚至燃烧着火。大电流也导致无(wú)人机体(tǐ)内电磁(cí)环境恶化,大电流(liú)产生的电磁(cí)场会严重干扰飞控导(dǎo)航系统的正常工作,使无人(rén)机(jī)失控炸机。
三是(shì)工作模式(shì)不相符合。一般航模(mó)电机(jī)的工(gōng)作模式是间歇性的,而无人机植保作业是(shì)持续工作状态。10公斤植保无人机飞(fēi)行10分钟(zhōng)降落,加药(yào)换电池(chí)后马上就要(yào)起飞继续作业,中间的间歇(xiē)时(shí)间不足(zú)以让(ràng)电机降温恢复到(dào)正(zhèng)常状态。长期持续作业,必将使电机烧毁。
四是(shì)轴承承力方面不对。多旋翼无(wú)人机电机与桨直接连接,承受着(zhe)的是轴向力。而航模(mó)电(diàn)机的轴承并不是按轴向力设计的。长期(qī)使用(yòng),电机(jī)轴(zhóu)承(chéng)磨损严重,会产(chǎn)生升力效率(lǜ)下降,多轴(zhóu)升力失衡。
要彻底突破多旋翼植保无人机的载重(chóng)瓶颈,就必须(xū)为其(qí)设计专用电机。最合(hé)理的是采用飞机270V直流电源标准,设计270V航空高压直流无(wú)刷电(diàn)机。以总功率(lǜ)5KW、电压(yā)270V计算(suàn),电流只(zhī)有18.5A。电流小了(le),多旋翼(yì)植保(bǎo)无人(rén)机(jī)的各项(xiàng)整体性能都会有很大(dà)的提升。
当然,设计(jì)270V航空(kōng)高(gāo)压(yā)直流无刷电机并(bìng)非易(yì)事(shì),需要专业电机研发企业,尤其(qí)是航(háng)空(kōng)航天电机研发企业为之付出努(nǔ)力。

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