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无人机防震荡药箱试验和设计

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无人机喷洒农药时一直在做高速飞行运动,并存在急速转弯旋转的情况,引起药箱内农药晃动,因惯性给无人机带来巨大的反作用力,使无人机能源消耗加大,飞行不稳定。通过试验,设计一种防震荡药箱解决这一问题。

1.药箱内部设计

通过药液晃动测试和药量变化晃动测试,分别试验药箱分层能否抵消或减少药液晃动产生的反作用力,不同层数药箱不同药量情况下晃动带来的反作用力大小。

(1)药液晃动测试试验方法 

取2个容量为10kg药箱,药箱1不做任何处置;药箱2将顶盖切开,加入带孔隔层后粘合顶盖。将两药箱分别装上无人机进行10m/秒运动急停,读取无人机飞控参数获取反作用力数据,测试药液晃动带来的反作用力大小。试验结果 在满载时,装载两种药箱的无人机均不晃动。载药量低于10kg时,药箱1晃动产生的反作用力超出飞行安全值,药箱2晃动产生的反作用力在飞行控制系统安全范围值内。

(2)药量变化晃动测试试验方法 

取2个容量为10kg药箱,将顶盖切开,加入带孔隔层后粘合顶盖,其中药箱1加入2层隔层,药箱2加入4层隔层。将两药箱分别装上无人机进行10m/秒运动急停,读取无人机飞控参数获取反作用力数据,测试反作用力大小。试验结果 在满载时,搭载药箱1和药箱2的无人机晃动幅度基本相同;载药量低于10kg时,药箱1晃动大于药箱2。

(3)结论 

结合无人机喷洒流量的速率,通过药箱分层,能有效防止因反作用力带来的无人机晃动,加入4层隔层的药箱防震荡效果更好。

2.无人机起飞重量与飞行时间、安全电压比值

试验1 采用10kg标准负载飞行平台,配6S-22.2V-16000毫安电池2片,装载普通材质药箱(自重2kg),满载(10kg)后进行药液喷洒,喷洒完毕测量单片电池电压。试验结果 打开无人机低电压返航功能,药液喷洒完毕用时8分钟,单片电池电压3.85V;关闭无人机低电压返航功能,药液喷洒完毕用时8分钟,单片电池电压3.42V。

试验2 采用10KG标准负载飞行平台,配6S-22.2V-16000毫安电池2片,装载普通塑料或PE材质药箱(自重2kg),装载8kg药液后进行喷洒作业,喷洒完毕测量单片电池电压。试验结果 打开无人机低电压返航功能,药液喷洒完毕用时6.5分钟,单片电池电压3.92V;关闭无人机低电压返航功能,药液喷洒完毕用时6.5分钟,单片电池电压3.72V。

结论 

实验1电池处于严重过放状态,结果导致电池使用寿命极大缩短,植保无人机锂电池市场价格为1000元/块,电池使用成本约为2元/亩;实验2电池电压处于安全值,但加药频繁,降低了电池使用成本的同时却降低了作业效率。因此,药箱自重如控制在500g内,在载药量不变的情况下作业成本约1元/亩,增效效果明显。

3.建议

由于药箱是密封容器,在传统材料与生产工艺条件下无法做到内部隔层。碳纤维材料是目前最合适作为本设计制作材料之一,经测试,10kg药箱加分层(四层)结构件总重不超过480g,在设计要求范围内。 

作者:刘欣怡                   

农机科技推广杂志责任编辑:张雨    阅读:人次