無人機防震蕩藥箱試驗和設(shè)計范文

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無人機噴灑農(nóng)藥時一直在做高速飛行運動，并存在急速轉(zhuǎn)彎旋轉(zhuǎn)的情況，引起藥箱內(nèi)農(nóng)藥晃動，因慣性給無人機帶來巨大的反作用力，使無人機能源消耗加大，飛行不穩(wěn)定。通過試驗，設(shè)計一種防震蕩藥箱解決這一問題。

1.藥箱內(nèi)部設(shè)計

通過藥液晃動測試和藥量變化晃動測試，分別試驗藥箱分層能否抵消或減少藥液晃動產(chǎn)生的反作用力，不同層數(shù)藥箱不同藥量情況下晃動帶來的反作用力大小。

（1）藥液晃動測試試驗方法 

取2個容量為10kg藥箱，藥箱1不做任何處置；藥箱2將頂蓋切開，加入帶孔隔層后粘合頂蓋。將兩藥箱分別裝上無人機進行10m/秒運動急停，讀取無人機飛控參數(shù)獲取反作用力數(shù)據(jù)，測試藥液晃動帶來的反作用力大小。試驗結(jié)果 在滿載時，裝載兩種藥箱的無人機均不晃動。載藥量低于10kg時，藥箱1晃動產(chǎn)生的反作用力超出飛行安全值，藥箱2晃動產(chǎn)生的反作用力在飛行控制系統(tǒng)安全范圍值內(nèi)。

（2）藥量變化晃動測試試驗方法 

取2個容量為10kg藥箱，將頂蓋切開，加入帶孔隔層后粘合頂蓋，其中藥箱1加入2層隔層，藥箱2加入4層隔層。將兩藥箱分別裝上無人機進行10m/秒運動急停，讀取無人機飛控參數(shù)獲取反作用力數(shù)據(jù)，測試反作用力大小。試驗結(jié)果 在滿載時，搭載藥箱1和藥箱2的無人機晃動幅度基本相同；載藥量低于10kg時，藥箱1晃動大于藥箱2。

（3）結(jié)論 

結(jié)合無人機噴灑流量的速率，通過藥箱分層，能有效防止因反作用力帶來的無人機晃動，加入4層隔層的藥箱防震蕩效果更好。

2.無人機起飛重量與飛行時間、安全電壓比值

試驗1 采用10kg標準負載飛行平臺，配6S-22.2V-16000毫安電池2片，裝載普通材質(zhì)藥箱（自重2kg），滿載（10kg）后進行藥液噴灑，噴灑完畢測量單片電池電壓。試驗結(jié)果 打開無人機低電壓返航功能，藥液噴灑完畢用時8分鐘，單片電池電壓3.85V；關(guān)閉無人機低電壓返航功能，藥液噴灑完畢用時8分鐘，單片電池電壓3.42V。

試驗2 采用10KG標準負載飛行平臺，配6S-22.2V-16000毫安電池2片，裝載普通塑料或PE材質(zhì)藥箱（自重2kg），裝載8kg藥液后進行噴灑作業(yè)，噴灑完畢測量單片電池電壓。試驗結(jié)果 打開無人機低電壓返航功能，藥液噴灑完畢用時6.5分鐘，單片電池電壓3.92V；關(guān)閉無人機低電壓返航功能，藥液噴灑完畢用時6.5分鐘，單片電池電壓3.72V。

結(jié)論 

實驗1電池處于嚴重過放狀態(tài)，結(jié)果導(dǎo)致電池使用壽命極大縮短，植保無人機鋰電池市場價格為1000元/塊，電池使用成本約為2元/畝；實驗2電池電壓處于安全值，但加藥頻繁，降低了電池使用成本的同時卻降低了作業(yè)效率。因此，藥箱自重如控制在500g內(nèi)，在載藥量不變的情況下作業(yè)成本約1元/畝，增效效果明顯。

3.建議

由于藥箱是密封容器，在傳統(tǒng)材料與生產(chǎn)工藝條件下無法做到內(nèi)部隔層。碳纖維材料是目前最合適作為本設(shè)計制作材料之一，經(jīng)測試，10kg藥箱加分層（四層）結(jié)構(gòu)件總重不超過480g，在設(shè)計要求范圍內(nèi)。 

作者：劉欣怡