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这样的无人机要“加油”

2018-10-19 10:18 来源:科技日报

  中国有句老话儿:身大力不亏。人如是,无人机亦如是。

  诞生于辽宁壮龙无人机有限公司(以下简称壮龙)的“大壮”,就是这样一个无人机中的“大力士”,它学名唤作“油动直驱多旋翼无人机”。在运送快递、农药、灭火器材、救援物资时,拥有这样一台“大力士”无人机无疑事半功倍,因为它既能吃苦——最大载荷已达100千克,又很耐劳——最长航时4个小时。

  国内专家赞许“大壮”达到了国际领先水平,其大载重、长航时的特点,也打开了无人机应用领域的奇妙大门。

  打破传统油动无人机桎梏

  在不久前结束的第七届中国创新创业大赛辽宁赛区暨第六届辽宁创新创业大赛总决赛上,壮龙的无人机项目被评为一等奖。

  壮龙的科研团队脱胎于沈阳航空航天大学,回想当年选择油动直驱多旋翼无人机这条路,壮龙总经理张黎表示:“我们开始也做过电动无人机,但后来发现,要实现大载重长航时,还是需要燃油作为动力。”

  无人机烧油比用电力气大,但要想练就大力气,难度却不小。这是因为油动发动机存在着响应时间长、非线性程度高、振动幅值大、多台发动机性能一致性差等问题。

  “油动直驱技术的核心在于调速控制,简单点说,就是如何让多个旋翼之间动力、转速保持一致。”壮龙无人机工程师吕卉告诉科技日报记者,好比电动汽车可以直接均匀地输出动力,传统汽车则需要变速箱控制转速,再将动力分配到轮胎上。

  如果使用传统的变速器控制模式,6个旋翼就需要6个变速器,不但成本大幅上升,起飞重量也会下降,无法充分发挥油动的潜力。

  历经多年科研攻关,壮龙的团队巧妙地解决了这个问题。他们把燃油活塞式发动机应用于多旋翼无人机,重新设计了一套具有自主知识产权的燃油喷射和点火器控制系统,编写了专门针对油动发动机的飞行控制软件。另外,在发动机的设计上,科研人员也进行了倾斜结构方面的调整。通过控制系统与倾斜结构调整相结合的办法,克服了油动发动机起飞重量下降、多旋翼需多变速器的桎梏,大幅提高了油动发动机的响应速度和多台发动机之间的一致性。

  技术进步构建多面手

  多旋翼飞行器是非自稳结构,需要经常、快速调整各个螺旋桨之间的转速来保持平衡,如何让油机的精准控制接近电机的标准,科研人员也经历了无数次失败。

  除了技术,过去油动直驱无人机商业化的难点还有维修、保养。受规模限制,商用无人机的销售、维修网点不可能像4S店一样遍布各个城市,如果结构复杂、维修成本高、耗费时间长,显然产品也不可能被客户接受。

  “我们自主创新设计的零件,充分考虑到商用无人机的维修、保养成本,采用了模块化设计,零部件更换快捷、简便,客户反馈,维护保养自己就可以完成。”张黎说。

  不同于电动无人机载重小、航时短,“吃苦耐劳”的油动无人机则可在众多领域大显身手。

  在广西桂林,主要经济作物沙糖桔的死对头是红蜘蛛。红蜘蛛的爆发期仅有7天,若不尽快根治,将直接导致柑橘减产。过去依赖人工,每人每天最多作业5亩柑橘地,而大壮一天可以作业400—1000亩,防治效果可达70%—90%,效率和安全性上都要领先许多。

  “无人机采用燃油驱动,旋翼下方的风场较大,不但可以将农药喷洒在表面,还可以将农药直接打到农作物的根部,让叶子正反面着药均匀,一方面避免了机械打药时碾压带来的损失,另一方面也提升了喷洒农药的效率。”张黎说。

  100公斤的最大载重,让油动无人机很快吸引了物流界的注意。用无人机送货,一直是物流行业期盼的未来场景。如今,数台大壮无人机已经在某物流巨头企业得到了应用,尝试在山区、边远地区进行物流配送。

  城市高楼消防一直是世界难题,困扰着多个城市的消防部门。而油动无人机给出了一个解决方案。就在今年1月20日,经过特殊改装的大壮无人机在沈阳完成了高楼消防的测试,在150米以上的高度,它依靠自己油动驱动马力大于电动驱动的优势,实现了水炮水平喷射、灭火弹垂直投射、空中照明与广播、救援物资投放等多种任务。

(责任编辑:王蔚)

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