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为什么说油动单旋翼植保效果好、效率高、效益多

来源:www.rzshzz.com|发布时间:2020-06-23|浏览次数:

为什么说油动单旋翼植保效果好、效率高、效益

从2012年我国航空植保的起始元年开始,植保无人机经历了从玩具到工具的转变,我国进入了航空植保的第一阶段。解决了我国植保无人机有无的问题,但是没有解决效果与效率之间的矛盾。现在市场上主要有两种植保器具,油动单旋翼和电动多旋翼。那种器具优越要看植保效果、效率、效益

在用药量上,从国外的航空植保分析来看,一般飞机打药的用水量为2L,以减少药液的蒸发和保持沉降的均匀性。国内航空植保开始之时提出了低容量喷洒技术,有的企业使用500ml的亩用量来进行喷洒,但是从效果来看,小于1000ml的效果不甚理想,因此国内在实际使用时对待病虫害发生时、或者在使用除草剂、棉花落叶剂多使用1L以上的用水量,从实际效果来看1.2-1.5L有着较好的防治效果。

为什么说油动单旋翼植保效果好、效率高、效益多 

而在同等用药量下,来做一下植保器具的对比,为什么说油动单旋翼比电动多旋翼植保效果好、效率高、效益多。现从风场、使用寿命、作业高度和速度上分析,也就是从两种飞机设计理念上来分析。

一、油动单旋翼比电动多旋翼风场好

单旋翼无人机启动和飞行时,桨翼始终向右方向旋转,产生下行的纯净风场,如图1所示;与多旋翼不同,多旋翼是相邻的机臂上的桨翼正反旋转,产生相互抵消的扰流风场;同时,单旋翼翼展比较长,以昆豫K60机型为例,翼展长达3.1米,是普通多旋翼翼展的5~6倍,因此,同等载荷情况下,单旋翼作业效率与效果通常远高于多旋翼作业效率与效果(见图1)。

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图1单旋翼植保无人机流场

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图2油动单旋翼植保无人机作业效果图

多旋翼风场

旋翼在高速旋转后,旋翼下方一定范围内会形成一种有一定流速、压力和方向性的气流场,俗称风场。不同的飞行平台,风场差异很大;风场内外的空气流速、风压等差异也很大。

多旋翼的风场极为复杂,目前尚无有效的理论计算和仿真方法,实践中大都采用实际测量的方法研究雾滴分布的均匀性和穿透力。

相对单旋翼而言,多旋翼的风场更为复杂,由于多旋翼的相邻桨需要反向旋转,不同螺旋桨产生的风场相互干扰,导致多旋翼的风场相对单旋翼要紊乱。同时,随着旋翼旋翼数量的增多,风场越紊乱、风压越小,雾滴分布均匀性、雾滴穿透力、雾滴的沉降率等都会逐渐变差。四旋翼风场计算机简单仿真图如图3所示。

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图3四旋翼风场计算机简单仿真图

多旋翼植保无人机按照气动布局分类,可分为X型、十型。

X型气动布局是在无人机前进方向的等分角度(左前-右前距机头方向均45°,机尾相同)放置相反方向电机以抵消电机转动时产生的反扭力(见图4)。

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图4  X型旋翼气动布局与电机转向示意

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图5  X型多旋翼植保无人机大疆MG-1S

X型结构是目前多旋翼植保无人机常见的布局,大疆创新的MG-1/1S系列(见图5)、极飞科技的P-20系列都属于X型结构。它是两个臂同时朝前,从外形来看恰好是一个X的形状。

十字型多旋翼气动结构是最早出现的一种多旋翼无人机气动布局之一(见图6)。因其气动布局简单,只需要改变轴向上电机的转速,即可改变无人机姿态从而实现基础飞行。便于简化飞控算法的开发。但由于其构造的原因,导致无人机航拍时前行会导致正前方螺旋桨进入画面造成不便,随着飞控系统的进化,在航拍领域X型布局较为普遍,在植保领域十字、X型均有应用。

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图6 十型旋翼气动布局与电机转向示意

 

可以看出电动多旋翼先天上风场和油动单旋翼有差别,是经过科学验证的。

设计上也有影响

现在市场上多旋翼多是喷头-旋翼臂一体化设计和一字喷洒杆式设计:

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