電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)升力特性綜合測(cè)評(píng)方法

臧 英，何新剛，周志艷，明 銳，臧 禹，羅錫文，蘭玉彬

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電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)升力特性綜合測(cè)評(píng)方法

臧 英，何新剛，周志艷※，明 銳，臧 禹，羅錫文，蘭玉彬

（1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院/廣東省農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，廣州 510642；2. 國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心，廣州 510642；3. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510642）

升力特性是電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)性能測(cè)試的重要參數(shù)之一。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)升力特性的性能檢測(cè)，針對(duì)不同型號(hào)、不同規(guī)格的電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)在評(píng)價(jià)過(guò)程中存在無(wú)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)問(wèn)題，該文提出了一種半系留式電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)升力特性的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法，包括性能檢測(cè)平臺(tái)、升力特性測(cè)試方法及指標(biāo)、升力特性的評(píng)價(jià)方法。為了驗(yàn)證方法的可行性，對(duì)3種不同機(jī)型（分別為四旋翼機(jī)型Ⅰ、六旋翼機(jī)型Ⅱ、八旋翼機(jī)型Ⅲ）進(jìn)行了升力特性指標(biāo)的性能測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：3種機(jī)型在功率載荷、重量效率、熱效比等方面有較大差異，功率載荷最好的機(jī)型Ⅲ比最差的機(jī)型Ⅰ大7.6 mN/W，重量效率最好的機(jī)型Ⅰ比最差的機(jī)型Ⅱ大0.33，熱效比最好的機(jī)型Ⅲ比最差的機(jī)型Ⅱ大10.5 N/℃，反映出3種機(jī)型在設(shè)計(jì)過(guò)程中整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)效率、機(jī)型整體結(jié)構(gòu)和材料選擇上的差異，從而在整機(jī)作業(yè)性能上表現(xiàn)出差異。在上述指標(biāo)測(cè)試的基礎(chǔ)上，結(jié)合無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，提出了運(yùn)用功率載荷、重量效率和熱效比進(jìn)行電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)升力特性綜合評(píng)價(jià)的評(píng)分方法，對(duì)上述3種機(jī)型進(jìn)行綜合評(píng)分的結(jié)果為：機(jī)型Ⅲ>機(jī)型Ⅰ>機(jī)型Ⅱ，該結(jié)果表明所提出的評(píng)價(jià)方法能有效對(duì)不同類型電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)的升力特性進(jìn)行綜合評(píng)判。該文所給出的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法，不僅能用于電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)性能的評(píng)測(cè)，還能為機(jī)型性能的進(jìn)一步改進(jìn)提供參考。

無(wú)人機(jī)；模型；農(nóng)業(yè)機(jī)械；電池動(dòng)力；升力特性；功率載荷；重量效率；熱效比

0 引 言

近年來(lái)，農(nóng)業(yè)航空快速發(fā)展，電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)（簡(jiǎn)稱多旋翼無(wú)人機(jī)）由于具有可垂直起降、空中懸停、操作維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在植保作業(yè)中受到熱捧[1]。但是由于其氣動(dòng)效率低等原因，目前存在載質(zhì)量小，續(xù)航時(shí)間短等問(wèn)題[2]，仍需要大力優(yōu)化改進(jìn)。

升力特性是多旋翼無(wú)人機(jī)的重要飛行性能參數(shù)之一，在植保作業(yè)過(guò)程中，多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的優(yōu)劣直接影響到作業(yè)的效率和作業(yè)質(zhì)量[3]。如何在同等能耗的條件下，提高多旋翼無(wú)人機(jī)的升力特性，增加有效載荷量，是進(jìn)行多旋翼無(wú)人機(jī)性能評(píng)測(cè)和優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

多旋翼無(wú)人機(jī)升空飛行的首要條件是動(dòng)力，有了動(dòng)力才能驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生克服重力所必須的升力，所以升力特性的研究離不開對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的研究[4-6]。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于多旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的測(cè)試評(píng)價(jià)已有一些研究，但主要集中在能源消耗率和重量效率等評(píng)價(jià)指標(biāo)上[7]。能源消耗率是衡量動(dòng)力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)之一，其體現(xiàn)了動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)械效率。谷新宇等[8]針對(duì)微小型無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，可對(duì)無(wú)刷電機(jī)的效率進(jìn)行了測(cè)試，給出電機(jī)的效率高低的指示；Youngren等[9]提出了螺旋槳效率的測(cè)試方法，可逐個(gè)進(jìn)行螺旋槳的單獨(dú)測(cè)試；王剛等[10]開發(fā)了螺旋槳與無(wú)刷電機(jī)效率匹配的測(cè)試系統(tǒng)，可高效地進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)的匹配和優(yōu)化，提高動(dòng)力系統(tǒng)的效率；鄭欣等[11]提出了無(wú)人機(jī)的動(dòng)力效率測(cè)試方法，可進(jìn)行電機(jī)和螺旋槳的最佳匹配效率研究；Liebold等[12]引入功率載荷作為多旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試的評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠通過(guò)功率載荷提高多旋翼無(wú)人機(jī)的效率。王東等[13]設(shè)計(jì)了一種多旋翼無(wú)人機(jī)功率載荷測(cè)試裝置，對(duì)拉力與功耗關(guān)系進(jìn)行了測(cè)試，但沒(méi)有對(duì)不同機(jī)型的功率載荷進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。王愛明等[14]設(shè)計(jì)了一種直線電機(jī)重量效率測(cè)試系統(tǒng)，應(yīng)用重量效率評(píng)價(jià)直線電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。

上述文獻(xiàn)的報(bào)道主要是動(dòng)力系統(tǒng)中單個(gè)部件的測(cè)試，包括電機(jī)效率的測(cè)試、螺旋槳效率的測(cè)試、螺旋槳與電機(jī)匹配效率的測(cè)試等，但針對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)整機(jī)升力特性的測(cè)試鮮見。如何綜合評(píng)價(jià)各類無(wú)人機(jī)的升力特性，對(duì)無(wú)人機(jī)性能做出優(yōu)劣比較判斷，目前尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依。只有明確了表述升力特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)測(cè)試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，才能對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)判，并給出優(yōu)化改進(jìn)的建議。本文擬引入功率載荷、重量效率和熱效比作為升力特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，為多旋翼無(wú)人機(jī)的性能評(píng)測(cè)和優(yōu)化改進(jìn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 測(cè)試系統(tǒng)

綜合考慮測(cè)試系統(tǒng)功能和可靠性要求，搭建了半系留式多旋翼無(wú)人機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)，測(cè)試系統(tǒng)由硬件設(shè)施、傳感器組和數(shù)據(jù)采集軟件等組成。半系留多旋翼無(wú)人機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)有別于傳統(tǒng)的將多旋翼無(wú)人機(jī)固定于測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試方法，通過(guò)柔性繩索對(duì)被測(cè)多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行適當(dāng)限位，讓被測(cè)試多旋翼無(wú)人機(jī)在豎直方向限高范圍內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，柔性繩索彈性范圍內(nèi)進(jìn)行有限的俯仰、橫滾等姿態(tài)動(dòng)作，能夠模擬真實(shí)的飛行過(guò)程。其中硬件設(shè)施由限位裝置和減震裝置組成，限位裝置能夠?qū)Σ煌吞?hào)和不同規(guī)格的多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行限位，保證多旋翼無(wú)人機(jī)在安全范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。減震裝置用于保證多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行極限測(cè)試時(shí)不受損傷。直流電源提供無(wú)人機(jī)當(dāng)前的電流和電壓，拉力傳感器用于提供多旋翼無(wú)人機(jī)當(dāng)前的有效拉力，紅外熱像儀采集當(dāng)前條件下多旋翼無(wú)人機(jī)的電機(jī)溫度數(shù)據(jù)?；贚abVIEW的數(shù)據(jù)采集軟件是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心，能夠?qū)崟r(shí)同步采集拉力傳感器和直流電源的數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，生成報(bào)告。半系留式多旋翼無(wú)人機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)如圖1所示，主要傳感器及設(shè)備性能指標(biāo)如表1所示。

1. 多旋翼無(wú)人機(jī) 2. 限位鋼絲繩 3. 上阻尼減震器 4. 紅外熱像儀 5. 限位吊碼 6. 滑塊 7. 滑軌 8. 鎖扣 9. 便攜式筆記本 10. 直流電源 11. 桁架 12. 導(dǎo)軌 13. 卷線器 14. 拉力傳感器 15. 滑塊 16. 限位吊碼 17. 下阻尼減震器18. 臺(tái)架

1.2 測(cè)試用機(jī)型

本文對(duì)3種機(jī)型進(jìn)行了測(cè)試。機(jī)型主要性能參數(shù)如表2所示。

表1 主要傳感器及設(shè)備性能指標(biāo)

表2 多旋翼無(wú)人機(jī)主要性能指標(biāo)

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法

電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)由電池、電機(jī)和調(diào)速器以及螺旋槳組成[15-16]。動(dòng)力系統(tǒng)由高能動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)[17-18]；電調(diào)根據(jù)控制信號(hào)改變輸出電流，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的姿態(tài)控制；所采用的電機(jī)通常為永磁無(wú)刷直流電機(jī)[19-21]；螺旋槳將軸功率轉(zhuǎn)為升力，通過(guò)改變不同軸的升力，來(lái)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制。電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的原理如圖2所示。結(jié)合電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文采用功率載荷、重量效率、熱效比3個(gè)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行其升力特性的性能評(píng)測(cè)。

圖2 多旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的原理圖

1.3.1 功率載荷

綜觀多旋翼無(wú)人機(jī)作業(yè)的全過(guò)程，可以看出，機(jī)身結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，有效載荷越大則需要消耗的電能越多；作業(yè)過(guò)程中多旋翼無(wú)人機(jī)的有效載荷與機(jī)身的結(jié)構(gòu)決定了其耗電量。有些機(jī)型雖然有效載荷大，但是其能耗也比較大，所以在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中滯空作業(yè)時(shí)間相對(duì)較少；因此，本文引入功率載荷作為多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的效率評(píng)判指標(biāo)。功率載荷是單位功率下無(wú)人機(jī)的升力，反映無(wú)人機(jī)的效率，功率載荷越大表示效率越高。通過(guò)測(cè)定無(wú)人機(jī)升力、電流和電壓，來(lái)評(píng)價(jià)其升力性能。功率載荷（power load）公式（1）為

式中為多旋翼無(wú)人機(jī)的功率載荷，N/W；∑為多旋翼無(wú)人機(jī)在某電壓下的總升力，N；為無(wú)人機(jī)所消耗的功率，W。

本試驗(yàn)將多旋翼無(wú)人機(jī)視為一個(gè)質(zhì)量為的質(zhì)量塊，當(dāng)懸停在空中時(shí)，個(gè)螺旋槳對(duì)其產(chǎn)生的總升力∑如式（2）所示，其力學(xué)等效模型如圖3所示。

式中為多旋翼無(wú)人機(jī)的空機(jī)重力，N；為拉力計(jì)的讀數(shù)，N；F為動(dòng)力電纜對(duì)無(wú)人機(jī)的拉力，N；F為拉力計(jì)等輔助設(shè)備自身的重力，N。

注：1、2、3、4表示單個(gè)螺旋槳的升力，N；表示多旋翼無(wú)人機(jī)的空機(jī)重力，N；表示拉力計(jì)讀數(shù)，N；F表示動(dòng)力電纜對(duì)無(wú)人機(jī)的拉力，N；F表示拉力計(jì)等輔助設(shè)備自身的重力，N。

Note:1,2,3and4are lift of a single propeller, N;is empty machine gravity of UAV, N;is tension indicator, N;Fis the cable’s pull on the UAV, N; Fis the gravity of the auxiliary device, N.

圖3 力學(xué)等效模型

Fig.3 Mechanical equivalent model

由于測(cè)試過(guò)程中多旋翼無(wú)人機(jī)所飛行的高度發(fā)生變化，使動(dòng)力電纜對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)的拉力F也相應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，其可以用該系統(tǒng)的積分方程（3）得出。

式中為測(cè)試用電纜的線密度，kg/m；為重力加速度，m/s2。

多旋翼無(wú)人機(jī)凈升力F指除空機(jī)質(zhì)量外的升力，包括拉力計(jì)的讀數(shù)為、動(dòng)力電纜對(duì)無(wú)人機(jī)的拉力為F、拉力計(jì)等輔助設(shè)備自身的重力F，其計(jì)算公式為

1.3.2 重量效率

在航空領(lǐng)域，推重比是衡量戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)動(dòng)性能水平和工作能力的一個(gè)綜合指標(biāo)[22-23]，推重比越大，改變一定速度、高度、方向所需的時(shí)間越短，飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性越好[24]。

彭友梅梳理并規(guī)范了推重比的計(jì)算方法，由于推重比為無(wú)因次量，認(rèn)為可將質(zhì)量視為重力進(jìn)行推重比的計(jì)算[25]。但是推重比不適合旋翼飛行器的評(píng)價(jià)。在直升機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中一般引用重量效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，重量效率可以相當(dāng)明確的表示出一架直升機(jī)空機(jī)重量減輕的程度或結(jié)構(gòu)完善的程度[26-27]。本文定義電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)的重量效率為：電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)懸停時(shí)所產(chǎn)生的最大凈升力與其空機(jī)重之比[28]。它不僅體現(xiàn)電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)在空氣動(dòng)力方面的水平，也體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)水平。重量效率越大，表明電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)單位質(zhì)量所能產(chǎn)生的推力也越大，無(wú)人機(jī)的動(dòng)力性能越高。重量效率（weight efficiency）計(jì)算公式為

式中為重量效率，無(wú)因次量；F為凈升力，N；為電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)的空機(jī)重力，N。

1.3.3 熱效比

多旋翼無(wú)人機(jī)無(wú)刷電機(jī)的溫度是電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中重要的性能指標(biāo)之一[29]，溫升也是動(dòng)力系統(tǒng)檢測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，溫度變化小，熱損耗小，溫升特性好，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量溫升來(lái)檢查電機(jī)的性能可保證電機(jī)正常運(yùn)行，同時(shí)可為多旋翼無(wú)人機(jī)電機(jī)設(shè)計(jì)和選型提供參考[30-31]電機(jī)的熱損耗主要有銅耗和鐵耗，銅耗為繞組電流引起的熱損耗，鐵耗包括磁滯損耗和渦流損耗。因此，電機(jī)溫升的測(cè)量和評(píng)估是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，不僅涉及到電機(jī)相關(guān)知識(shí)理論，還離不開傳熱學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科。

本文提出采用紅外熱像儀檢測(cè)無(wú)刷電機(jī)平均溫升的方法，將電機(jī)起始時(shí)刻的紅外溫度作為基準(zhǔn)溫度，使電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)在滿負(fù)荷工作狀態(tài)下（電池滿電電壓下，操縱遙控器輸出最大控制量）運(yùn)行240 s時(shí)電機(jī)的溫度作為電機(jī)結(jié)束時(shí)刻的溫度，熱效比（thermal efficiency ratio）為該該機(jī)型滿負(fù)荷工作狀態(tài)時(shí)總升力與溫升的比值，計(jì)算公式如下

式中ter為多旋翼無(wú)人機(jī)的熱效比，N/℃；∑max為多旋翼無(wú)人機(jī)滿負(fù)荷工作狀態(tài)下的總升力，N；T為無(wú)刷電機(jī)起始時(shí)刻的基準(zhǔn)紅外溫度，℃；T為無(wú)刷電機(jī)結(jié)束時(shí)刻的紅外溫度，℃。

1.3.4 綜合評(píng)價(jià)

制定科學(xué)、系統(tǒng)、全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性綜合評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。而僅用一個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)升力特性進(jìn)行評(píng)價(jià)具有一定的片面性和主觀性。因此在選擇多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)應(yīng)遵循統(tǒng)計(jì)學(xué)中指標(biāo)選取的系統(tǒng)性、科學(xué)性、可比性和可行性的一般原則[32]。根據(jù)多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的自身特點(diǎn)和指標(biāo)體系的基本原則，選擇功率載荷、重量效率和熱效比這3個(gè)指標(biāo)作為多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

首先，確定3項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)人員大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果得到，對(duì)于電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)的關(guān)注度及要求，認(rèn)為功率載荷和重量效率在電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)中有同等重要的作用，熱效比次之，權(quán)重比值為2∶2∶1，權(quán)重系數(shù)分別為0.4、0.4、0.2。多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的總分值為100分。

其次，對(duì)所測(cè)的指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使得不同種類的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理過(guò)程時(shí)，將單項(xiàng)指標(biāo)的最大值作為該項(xiàng)指標(biāo)的極值，然后對(duì)其他機(jī)型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

最后，綜合考慮以上多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的3大指標(biāo)，得出多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性評(píng)估值D，如式（7）所示，且有D≤100，升力性能評(píng)估值越大，則表示多旋翼無(wú)人機(jī)升力綜合性能越好。該評(píng)價(jià)方法可以合理全面的對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性做出評(píng)價(jià)，具有較好的可延伸性和實(shí)用性。

式中q為功率載荷標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果；k為重量效率標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果；ter為熱效比標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果。

1.4 測(cè)試步驟及內(nèi)容

設(shè)置多旋翼無(wú)人機(jī)為姿態(tài)模式飛行，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量其輸出的電流和電壓信息可直接測(cè)量多旋翼無(wú)人機(jī)的有效升力，本文對(duì)3種型號(hào)的多旋翼無(wú)人機(jī)分別進(jìn)行測(cè)試。該測(cè)試試驗(yàn)步驟如下：

1）用臺(tái)秤測(cè)量多旋翼無(wú)人機(jī)的空機(jī)質(zhì)量[33]（指不包含載荷的多旋翼無(wú)人機(jī)質(zhì)量，該質(zhì)量包含電池等固體裝置），測(cè)量結(jié)果為0，并且測(cè)量動(dòng)力電纜的質(zhì)量與長(zhǎng)度，求得線纜的線密度（kg/m）。

2）將多旋翼無(wú)人機(jī)安裝在減震測(cè)試平臺(tái)中間，并將3個(gè)機(jī)臂與限位柔性繩索用扣環(huán)鏈接，調(diào)節(jié)限位柔性繩索的松緊度，保證3根限位柔性繩索的松緊度一致，調(diào)節(jié)阻尼減震器的高度，使多旋翼無(wú)人機(jī)能夠保持水平懸掛，找到多旋翼無(wú)人機(jī)的受力中心點(diǎn)，將拉力傳感器布置在受力中心點(diǎn)的正下方，將直流電源與多旋翼無(wú)人機(jī)連接，設(shè)置直流電源的電壓為1（1=3.7，為電池單體的個(gè)數(shù)），調(diào)節(jié)電流電源的最大輸出值為200 A。

3）將紅外熱像儀安裝在多旋翼無(wú)人機(jī)上方，并且與PC端紅外測(cè)溫軟件連接，開啟紅外熱像儀與測(cè)試軟件。

4）開啟性能測(cè)試軟件，校準(zhǔn)拉力計(jì)讀數(shù)。

5）啟動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)，通過(guò)遙控器控制，讓多旋翼無(wú)人機(jī)上升至最大值，推動(dòng)遙控器控制量至最大值，并且持續(xù)飛行90 s，降落至測(cè)試平臺(tái)，保存測(cè)試數(shù)據(jù)；改變電壓的穩(wěn)定值（此電壓以初始電壓為參考，每1 V為一個(gè)梯度進(jìn)行測(cè)量，最大值為4.2），待測(cè)試系統(tǒng)與紅外系統(tǒng)重新開啟之后，啟動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)，重復(fù)以上操作，依次改變電壓值，直至達(dá)到多旋翼無(wú)人機(jī)的最大額定電壓為止，保存所測(cè)數(shù)據(jù)。

6）待該機(jī)型的數(shù)據(jù)測(cè)量完畢之后，將多旋翼無(wú)人機(jī)抬至最高，測(cè)量多旋翼無(wú)人機(jī)的高度，最后將多旋翼無(wú)人機(jī)從測(cè)試平臺(tái)拆下，并且測(cè)量其拉力計(jì)等輔助設(shè)備的質(zhì)量為W。

7）更換機(jī)型重復(fù)以上操作，分別對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)前述設(shè)計(jì)方案對(duì)3種機(jī)型進(jìn)行了測(cè)試，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理之后，從凈升力、總升力、功率載荷、重量效率、熱效比這幾方面對(duì)3種機(jī)型進(jìn)行分析，分析結(jié)果如下。

2.1 不同機(jī)型凈升力的對(duì)比

圖4為3種多旋翼無(wú)人機(jī)80 s內(nèi)凈升力隨時(shí)間的變化過(guò)程。從圖中可以看出，隨著油門控制量的增加，螺旋槳所產(chǎn)生的升力增加，多旋翼無(wú)人機(jī)開始平穩(wěn)上升，當(dāng)上升高度與拉力計(jì)自然高度相等時(shí)，多旋翼無(wú)人機(jī)角加速度開始減小，當(dāng)達(dá)到某一時(shí)刻時(shí)，凈升力達(dá)到最大值，速度趨近于0，加速度達(dá)到最大值。2 s以后，多旋翼無(wú)人機(jī)已經(jīng)達(dá)到了最大高度，速度的變化較小，相應(yīng)的凈升力變化趨小并且趨于穩(wěn)定。在測(cè)量無(wú)人機(jī)的凈升力時(shí)，應(yīng)該以趨于穩(wěn)定的值作為凈升力進(jìn)行評(píng)價(jià)，此時(shí)的凈升力最穩(wěn)定，測(cè)量值最穩(wěn)定。

圖4 不同機(jī)型凈升力的變化

2.2 不同機(jī)型總升力的對(duì)比

圖5表示3種多旋翼無(wú)人機(jī)（包括多旋翼無(wú)人機(jī)空機(jī)質(zhì)量）總升力隨時(shí)間的變化過(guò)程。從圖中可以看出，3種機(jī)型的平均總升力分別為246、363和269 N，總升力的變化趨勢(shì)與圖4凈升力的變化趨勢(shì)相近，但是對(duì)于同樣是10 L載藥量的多旋翼無(wú)人機(jī)，機(jī)型Ⅲ和機(jī)型Ⅰ的凈升力相差不大，但是不同機(jī)型總升力量還是存在一定的差別，同樣是10 L載藥量的多旋翼無(wú)人機(jī),機(jī)型Ⅰ相比機(jī)型Ⅲ的空機(jī)質(zhì)量更輕。

圖5 不同機(jī)型總升力的變化

2.3 不同機(jī)型、不同電壓下平均功率載荷的變化

由于在測(cè)量拉力過(guò)程中，起始時(shí)刻和結(jié)尾時(shí)刻的凈升力不穩(wěn)定，所以在進(jìn)行功率載荷分析的過(guò)程中，只是從測(cè)試過(guò)程中15~90 s數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分別求得每秒內(nèi)的電壓和電流的平均值，并且求得與之對(duì)應(yīng)的總升力值，對(duì)此分別求解不同機(jī)型、不同電壓下的功率載荷，對(duì)所求得的功率載荷進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

由表3可知，在任一電壓下，3種機(jī)型的功率載荷關(guān)系為機(jī)型Ⅲ>機(jī)型Ⅱ>機(jī)型Ⅰ，最好的機(jī)型Ⅲ比最差的機(jī)型Ⅰ大7.6 mN/W，并且多旋翼無(wú)人機(jī)的功率載荷隨著電壓的增加而逐漸減小，多旋翼無(wú)人機(jī)的電壓從50降到44 V時(shí)，3種機(jī)型的功率載荷分別增加了6.7、7和8.7 mN/W。從3種機(jī)型的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，隨著電壓的下降，功率載荷會(huì)有所增加，滿電電壓的功率載荷小于標(biāo)稱電壓的功率載荷。

表3 不同機(jī)型、不同電壓下功率載荷的均值

2.4 不同機(jī)型、不同電壓下重量效率的比較

圖6表示3種機(jī)型重量效率隨電壓的變化，在任一電壓下，3種機(jī)型的重量效率關(guān)系為機(jī)型Ⅰ>機(jī)型Ⅲ>機(jī)型Ⅱ，最好的機(jī)型Ⅰ比最差的機(jī)型Ⅱ大0.33，從圖中可以看出，隨著功率的增加，重量效率也隨之增大，3種機(jī)型的最大重量效率分別為1.29、0.96和1.15。

圖6 不同機(jī)型、不同電壓下重量效率的比較

2.5 不同機(jī)型電機(jī)溫度數(shù)據(jù)的選取

對(duì)3種機(jī)型在滿電電壓和最大電流時(shí)的電機(jī)溫度進(jìn)行溫升試驗(yàn)分析，由于試驗(yàn)條件限制，現(xiàn)階段僅對(duì)機(jī)型Ⅰ、機(jī)型Ⅱ的2個(gè)電機(jī)和機(jī)型Ⅲ的3個(gè)電機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，機(jī)型Ⅰ和機(jī)型Ⅱ測(cè)試時(shí)的環(huán)境溫度為23.7 ℃，濕度為45%，光照強(qiáng)度為4 050 lux，起始電機(jī)的平均溫度分別為25.7和25.6 ℃；機(jī)型Ⅲ測(cè)試時(shí)的環(huán)境溫度為21.5 ℃，濕度為53%，光照強(qiáng)度為2 040 lux，起始電機(jī)的平均溫度為22.2 ℃；隨著時(shí)間的增加，無(wú)刷電機(jī)的溫度也會(huì)相應(yīng)的變化，在進(jìn)行溫度變化的過(guò)程中，每個(gè)電機(jī)的變化并不是均勻的，對(duì)此進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，由于在螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，電機(jī)中心位置溫度較低，邊緣溫度較高，3種機(jī)型某一時(shí)刻電機(jī)溫度分布如圖7a機(jī)型Ⅰ、圖7b機(jī)型Ⅱ、圖7c機(jī)型Ⅲ所示，從圖中可以看出整個(gè)電機(jī)溫度分布變化較大；圖8代表3種機(jī)型無(wú)刷電機(jī)直徑方向上的溫度變化情況，中心位置處溫度最低，邊緣溫度相對(duì)較高，并且中心溫度與邊緣溫度差別較大，3種機(jī)型中心到邊緣最大溫度的差值分別為4.8、4.9和1.5 ℃，所以溫度數(shù)據(jù)的選擇也較為重要。圖9a機(jī)型Ⅰ、圖9b機(jī)型Ⅱ、圖9c機(jī)型Ⅲ分別代表整個(gè)無(wú)刷電機(jī)溫度分布范圍和投影位置，總體來(lái)看，整個(gè)無(wú)刷電機(jī)的溫度分布呈現(xiàn)倒三角形，本次試驗(yàn)選擇以邊緣到中心1/4處為選取點(diǎn)，并且以該選取點(diǎn)為中心的3×3像素點(diǎn)的平均溫度作為此時(shí)刻電機(jī)的溫度。

圖7 電機(jī)紅外熱像圖

圖8 不同機(jī)型電機(jī)直徑方向上溫度變化

2.6 不同機(jī)型電機(jī)平均溫度變化

在進(jìn)行溫升試驗(yàn)過(guò)程中，以最大電壓和最大電流條件下工作240 s，對(duì)不同機(jī)型所測(cè)的單個(gè)電機(jī)溫度求平均值，分析電機(jī)溫升變化。圖10表示不同機(jī)型電機(jī)溫度變化曲線。由圖10可知，由于環(huán)境溫度的不同，電機(jī)的起始溫度也會(huì)有所差異，3種機(jī)型的起始溫度與環(huán)境溫度的差值分別為2、1.9和-1.1 ℃，從測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)看，不同機(jī)型的起始溫度與環(huán)境溫度的差異也會(huì)不同，在此次試驗(yàn)中暫時(shí)未考慮由于環(huán)境溫度造成的電機(jī)溫度變化的差異，暫且以電機(jī)的起始溫度作為參考溫度進(jìn)行電機(jī)溫升的研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著測(cè)試過(guò)程的進(jìn)行，電機(jī)的溫度首先會(huì)下降一段時(shí)間，然后上升，當(dāng)達(dá)到某一值時(shí)會(huì)趨于穩(wěn)定。在懸停240 s時(shí)，3種機(jī)型的溫升分別為0.73、1.1和0.79 ℃，相應(yīng)的熱效比分別為336.98、330.00和340.50 N/℃，最好的機(jī)型Ⅲ比最差的機(jī)型Ⅱ大10.5 N/℃。

圖9 橢圓形區(qū)域溫度變化

圖10 不同機(jī)型電機(jī)平均溫度變化

2.7 綜合評(píng)價(jià)

按照評(píng)價(jià)指標(biāo)中的方法對(duì)3種機(jī)型進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，功率載荷極值設(shè)置為64.95 mN/W，重量效率極值設(shè)置為1.29，熱效比極值設(shè)置為340.5 N/℃。標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果及總評(píng)分如表4所示。從3種機(jī)型的綜合評(píng)分來(lái)看，機(jī)型Ⅲ>機(jī)型Ⅰ>機(jī)型Ⅱ，單項(xiàng)指標(biāo)中，機(jī)型Ⅲ的功率載荷和熱效比都最好，機(jī)型Ⅰ重量效率最好。該評(píng)價(jià)方法可以合理全面的對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性做出評(píng)價(jià)，具有較好的可延伸性和實(shí)用性。

表4 標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果及總評(píng)分

3 討 論

多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的評(píng)價(jià)是無(wú)人機(jī)性能檢測(cè)的前提，對(duì)其升力特性的提升和作業(yè)效率的提高均有重要作用。根據(jù)以上的分析結(jié)果可以看出，不同機(jī)型的多旋翼無(wú)人機(jī)的凈升力、總升力、功率載荷、重量效率和熱效比都有所差異。本文通過(guò)功率載荷的高低、重量效率的高低和熱效比的高低分別對(duì)3種機(jī)型進(jìn)行了多次試驗(yàn)測(cè)定。

從不同機(jī)型的功率載荷結(jié)果來(lái)看，隨著電壓的增加螺旋槳的轉(zhuǎn)速增加，由于螺旋槳轉(zhuǎn)速越高效率越低，所以3種機(jī)型的功率載荷與電壓成負(fù)相關(guān)。不同機(jī)型功率載荷的異同主要是由于整個(gè)多旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的效率與結(jié)構(gòu)不同造成的。無(wú)人機(jī)的動(dòng)力效率分為螺旋槳的效率、電機(jī)的效率、電子調(diào)速器的效率和電池的轉(zhuǎn)換效率以及螺旋槳和電機(jī)的匹配性。對(duì)于本文的試驗(yàn)，采用直流電源供電的形式，直接將所需要的電能輸送給多旋翼無(wú)人機(jī)，所以不需要考慮電池的轉(zhuǎn)換效率，這部分主要是由于電子調(diào)速器的效率、電機(jī)的效率、螺旋槳的效率以及螺旋槳和電機(jī)的匹配性造成的。機(jī)型Ⅰ與機(jī)型Ⅲ在力效功率載荷這一指標(biāo)差距較大，由于3種機(jī)型所采用的電機(jī)和螺旋槳均為不同廠家、不同規(guī)格的產(chǎn)品，并沒(méi)有進(jìn)行深入橫向?qū)Ρ龋皇菑恼w效率和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)的整機(jī)功率載荷進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，功率載荷隨著旋翼數(shù)量的增加而增加；功率載荷的高低反應(yīng)了整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的效率，建議小載荷類多旋翼無(wú)人機(jī)可以采用較少的旋翼來(lái)驅(qū)動(dòng)，大載荷類無(wú)人機(jī)建議采用較多旋翼來(lái)驅(qū)動(dòng)；對(duì)于機(jī)型Ⅰ可以通過(guò)改進(jìn)電機(jī)和螺旋槳的效率與匹配性增加整體的功率載荷；其次，可以通過(guò)增加旋翼的數(shù)量提高整機(jī)的功率載荷。對(duì)于機(jī)型Ⅱ可以通過(guò)增加螺旋槳的直徑或者增加旋翼的數(shù)量來(lái)提高整機(jī)的功率載荷。

從不同機(jī)型的重量效率結(jié)果來(lái)看，動(dòng)力系統(tǒng)的重量效率既要滿足當(dāng)前機(jī)型有效載荷的要求，又要留有足夠的余量，保證無(wú)人機(jī)的操縱性和安全性。從3種機(jī)型來(lái)看，機(jī)型Ⅰ和機(jī)型Ⅲ的有效載荷是相等的，但機(jī)型Ⅰ的重量效率優(yōu)于機(jī)型Ⅲ的重量效率，由于機(jī)型Ⅰ為四旋翼無(wú)人機(jī)，機(jī)型Ⅲ為八旋翼無(wú)人機(jī)，機(jī)型Ⅰ相比于機(jī)型Ⅲ結(jié)構(gòu)完善的程度較高，機(jī)型Ⅲ在重量效率方面還有一定的提升空間；機(jī)型Ⅱ的重量效率較低，與其他2種機(jī)型進(jìn)行對(duì)比，機(jī)型Ⅱ?yàn)?6 L的六旋翼無(wú)人機(jī)，在空機(jī)質(zhì)量減輕的程度上還有待提高，載質(zhì)量相比其他兩種機(jī)型更大,并且機(jī)型Ⅱ結(jié)構(gòu)相比于其他2種機(jī)型結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，首先有2根機(jī)架承力桿件冗余，機(jī)身結(jié)構(gòu)不夠緊湊，機(jī)械結(jié)構(gòu)不夠優(yōu)化。其次，機(jī)身采用鋁合金材質(zhì)，沒(méi)有采用碳纖維材質(zhì)，相應(yīng)的增加了自身的質(zhì)量，機(jī)型Ⅱ可以通過(guò)改換更輕的材質(zhì)，改進(jìn)承力桿件冗余部件或者增加旋翼的直徑來(lái)增加重量效率。在實(shí)際滿載飛行過(guò)程中，機(jī)型Ⅱ相比其他2種機(jī)型的操縱性比較遲緩。

從不同機(jī)型的熱效比結(jié)果來(lái)看，3種機(jī)型的熱效比關(guān)系為機(jī)型Ⅲ>機(jī)型Ⅰ>機(jī)型Ⅱ，相比于其他溫升試驗(yàn)，電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)在溫升方面有自身的優(yōu)勢(shì)，在螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，本身就能夠產(chǎn)生較大的氣流，對(duì)電機(jī)進(jìn)行降溫。載荷相當(dāng)?shù)臋C(jī)型，螺旋槳的直徑越大，相對(duì)的負(fù)載或輸出拉力越大，其產(chǎn)生的熱量也就越多，所以機(jī)型Ⅰ電機(jī)產(chǎn)生的熱量大于機(jī)型Ⅲ電機(jī)產(chǎn)生的熱量。對(duì)于螺旋槳尺寸相當(dāng)?shù)臋C(jī)型，消耗功率越大，產(chǎn)生的升力越大，電機(jī)產(chǎn)生的熱量越多，所以機(jī)型Ⅱ產(chǎn)生的熱量大于機(jī)型Ⅲ產(chǎn)生的熱量。

綜上所述，不能將單一指標(biāo)作為多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用功率載荷、重量效率和熱效比相結(jié)合的方式作為多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，既能體現(xiàn)無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的效率和空氣動(dòng)力方面的水平，也體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)水平。

4 結(jié)論與展望

本文搭建了半系留式多旋翼無(wú)人機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)，建立了多旋翼無(wú)人機(jī)升力性能檢測(cè)的綜合模型。為了驗(yàn)證模型的可行性，對(duì)3種不同機(jī)型進(jìn)行了升力特性指標(biāo)的性能測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：3種機(jī)型在功率載荷、重量效率、熱效比等方面有較大差異，3種機(jī)型進(jìn)行綜合評(píng)分的結(jié)果為機(jī)型Ⅲ（95.658 9）>機(jī)型Ⅰ（94.186 6）>機(jī)型Ⅱ（85.916 3），功率載荷最好的機(jī)型Ⅲ比最差的機(jī)型Ⅰ大7.6 mN/W，重量效率最好的機(jī)型Ⅰ比最差的機(jī)型Ⅱ大0.33，熱效比最好的機(jī)型Ⅲ比最差的機(jī)型Ⅱ大10.5 N/ ℃，反映出3種機(jī)型在設(shè)計(jì)過(guò)程中整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)效率、機(jī)型整體結(jié)構(gòu)和材料選擇上的差異，從而在整機(jī)作業(yè)性能上表現(xiàn)出差異。并且對(duì)不同機(jī)型提出了幾點(diǎn)相應(yīng)的改進(jìn)建議，對(duì)于機(jī)型Ⅰ可以通過(guò)改進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)化效率來(lái)提高功率載荷；對(duì)于機(jī)型Ⅱ可以通過(guò)優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)或者改換更輕的材質(zhì)；對(duì)于機(jī)型Ⅲ可以通過(guò)優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)來(lái)提高重量效率，比如減少旋翼的數(shù)量。

在上述指標(biāo)測(cè)試的基礎(chǔ)上，結(jié)合無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，提出了運(yùn)用功率載荷、重量效率和熱效比進(jìn)行電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)升力特性綜合評(píng)價(jià)的評(píng)分方法，用此方法對(duì)在用多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行大量的試驗(yàn)，可以建立標(biāo)準(zhǔn)多旋翼無(wú)人機(jī)升力特性檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣可以更加客觀準(zhǔn)確的評(píng)定無(wú)人機(jī)技術(shù)等級(jí)，加強(qiáng)在用多旋翼無(wú)人機(jī)的管理。

多旋翼無(wú)人機(jī)的檢測(cè)工作還處在起步階段，相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)還需進(jìn)一步的完善。在多旋翼無(wú)人機(jī)的性能評(píng)價(jià)中，不能過(guò)分追求功率載荷、重量效率和能效比方面的提高，應(yīng)秉持技術(shù)性能、可靠性能、安全性能、經(jīng)濟(jì)性等方面的平衡理念，以研制出滿足多旋翼無(wú)人機(jī)需求型號(hào)的產(chǎn)品為目標(biāo)，應(yīng)竭力避免性能論。

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Comprehensive evaluation method for lifting characteristics of electric multi-rotor UAV for plant protection

Zang Ying, He Xingang, Zhou Zhiyan※, Ming Rui, Zang Yu, Luo Xiwen, Lan Yubin

(1.510642,; 2.510642,; 3.of,510642,)

With the rapid development of agricultural aviation, electric multi-rotor unmanned aerial vehicles (UAV) for planting protection are favored in plant protection operations due to their advantages of vertical take-off and landing, air hovering, and easy operation. However, because of its low aerodynamic efficiency, there are currently problems such as low loading mass and short battery life, and it is still necessary to optimize and improve it. The lift characteristics is one of the important parameters for the performance test of the multi-rotor UAV. However, few tests have been conducted on the lifting characteristics of multi-rotor UAV. How do we comprehensively evaluate the lifting characteristics of various types of multi-rotor UAV and make comparisons and judgments on the performance of multi-rotor UAV. At present, there are no standards to follow. Only by clearly defining the evaluation index for lift performance, and by standardizing the test methods and evaluation criteria, the performance of the multi-rotor UAV can be judged and the suggestions for optimization and improvement can be given. Based on the existing research results, this paper considered the functional effectiveness criteria of helicopters combining economy, weight reduction, and heat transfer. A method of test and evaluation for the lift characteristics of the semi-tethered multi-rotor UAV is proposed. It includes performance testing semi-tethered platform, lift characteristics test method and index, and lift characteristics evaluation method. In order to verify the feasibility of the method, the performance test of 3 different models (four-rotor, Type I; six-rotor, Type II; and eight-rotor, Type III) was carried out. The test results show that the 3 models have great difference in power load, weight efficiency and thermal efficiency ratio. Type III is the best in power load, 7.6 mN/W larger than the worst Type I. The best Type II is 0.33 larger than the worst Type Ⅱ in weight efficiency. The best Type III is 10.5 N/℃ larger than the worst Type I in thermal efficiency ratio. It reflects the difference in motor and propeller selection and structure of the 3 models of aircraft during the design process, thus showing difference in the performance of the whole machine. On the basis of the above index test, combined with the mathematical model of multi-rotor UAV power system, a scoring method is put forward to evaluate the lift characteristics of the multi-rotor UAV using the power load, weight efficiency and thermal efficiency ratio. The results of the comprehensive score of the 3 types are as follows: Type III > Type I > Type II. The results show that the proposed evaluation method can effectively evaluate the lift characteristics of different types of multi-rotor UAV. It can more objectively and accurately assess the technical level of multi-rotor UAV and strengthen the management of multi-rotor UAV in use. The test and evaluation method presented in this paper can not only be used to evaluate the performance of the multi-rotor UAV, but also provide a reference for the further improvement of the model performance. Of course, in the performance evaluation of multi-rotor UAV, the improvement of power load, weight efficiency and thermal efficiency ratio cannot be excessively pursued, and the balance of technical performance, reliability performance, safety performance, and economical efficiency should be upheld.

unmanned aerial vehicle; models;agricultural machinery; battery power; lifting characteristics; power load; weight efficiency; thermal efficiency ratio

臧 英，何新剛，周志艷，明 銳，臧 禹，羅錫文，蘭玉彬.電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)升力特性綜合測(cè)評(píng)方法[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(14)：69－77. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.14.009 http://www.tcsae.org

Zang Ying, He Xingang, Zhou Zhiyan, Ming Rui, Zang Yu, Luo Xiwen, Lan Yubin. Comprehensive evaluation method for lifting characteristics of electric multi-rotor UAV for plant protection[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(14): 69－77. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.14.009 http://www.tcsae.org

2018-01-09

2018-05-04

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014A020208103， 2015B020206003，2014B090904073，2017B090907031）；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2017LM2153）

臧 英，博士，教授，主要從事農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用技術(shù)研究。Email：yingzang@scau.edu.cn

周志艷，博士，教授，主要從事農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用技術(shù)研究。Email：zyzhou@scau.edu.cn。中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)會(huì)員：周志艷（E042100021M）

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.14.009

S25

A

1002-6819(2018)-14-0069-09