無(wú)人機(jī)防震蕩藥箱試驗(yàn)和設(shè)計(jì)范文

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無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥時(shí)一直在做高速飛行運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，因慣性給無(wú)人機(jī)帶來(lái)巨大的反作用力，使無(wú)人機(jī)能源消耗加大，飛行不穩(wěn)定。通過(guò)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)一種防震蕩藥箱解決這一問(wèn)題。

1.藥箱內(nèi)部設(shè)計(jì)

通過(guò)藥液晃動(dòng)測(cè)試和藥量變化晃動(dòng)測(cè)試，分別試驗(yàn)藥箱分層能否抵消或減少藥液晃動(dòng)產(chǎn)生的反作用力，不同層數(shù)藥箱不同藥量情況下晃動(dòng)帶來(lái)的反作用力大小。

（1）藥液晃動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)方法 

取2個(gè)容量為10kg藥箱，藥箱1不做任何處置；藥箱2將頂蓋切開(kāi)，加入帶孔隔層后粘合頂蓋。將兩藥箱分別裝上無(wú)人機(jī)進(jìn)行10m/秒運(yùn)動(dòng)急停，讀取無(wú)人機(jī)飛控參數(shù)獲取反作用力數(shù)據(jù)，測(cè)試藥液晃動(dòng)帶來(lái)的反作用力大小。試驗(yàn)結(jié)果 在滿載時(shí)，裝載兩種藥箱的無(wú)人機(jī)均不晃動(dòng)。載藥量低于10kg時(shí)，藥箱1晃動(dòng)產(chǎn)生的反作用力超出飛行安全值，藥箱2晃動(dòng)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(dòng)測(cè)試試驗(yàn)方法 

取2個(gè)容量為10kg藥箱，將頂蓋切開(kāi)，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(wú)人機(jī)進(jìn)行10m/秒運(yùn)動(dòng)急停，讀取無(wú)人機(jī)飛控參數(shù)獲取反作用力數(shù)據(jù)，測(cè)試反作用力大小。試驗(yàn)結(jié)果 在滿載時(shí)，搭載藥箱1和藥箱2的無(wú)人機(jī)晃動(dòng)幅度基本相同；載藥量低于10kg時(shí)，藥箱1晃動(dòng)大于藥箱2。

（3）結(jié)論 

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

2.無(wú)人機(jī)起飛重量與飛行時(shí)間、安全電壓比值

試驗(yàn)1 采用10kg標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載飛行平臺(tái)，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(jìn)行藥液噴灑，噴灑完畢測(cè)量單片電池電壓。試驗(yàn)結(jié)果 打開(kāi)無(wú)人機(jī)低電壓返航功能，藥液噴灑完畢用時(shí)8分鐘，單片電池電壓3.85V；關(guān)閉無(wú)人機(jī)低電壓返航功能，藥液噴灑完畢用時(shí)8分鐘，單片電池電壓3.42V。

試驗(yàn)2 采用10KG標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載飛行平臺(tái)，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(jìn)行噴灑作業(yè)，噴灑完畢測(cè)量單片電池電壓。試驗(yàn)結(jié)果 打開(kāi)無(wú)人機(jī)低電壓返航功能，藥液噴灑完畢用時(shí)6.5分鐘，單片電池電壓3.92V；關(guān)閉無(wú)人機(jī)低電壓返航功能，藥液噴灑完畢用時(shí)6.5分鐘，單片電池電壓3.72V。

結(jié)論 

實(shí)驗(yàn)1電池處于嚴(yán)重過(guò)放狀態(tài)，結(jié)果導(dǎo)致電池使用壽命極大縮短，植保無(wú)人機(jī)鋰電池市場(chǎng)價(jià)格為1000元/塊，電池使用成本約為2元/畝；實(shí)驗(yàn)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(shí)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(wú)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(jì)制作材料之一，經(jīng)測(cè)試，10kg藥箱加分層（四層）結(jié)構(gòu)件總重不超過(guò)480g，在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。 

作者：劉欣怡