CN106697292A - 一种载重量大的农林植保无人直升机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载重量大的农林植保无人直升机，其包括机架、传动系统、旋翼系统、动力装置、燃油系统、起落架、整流罩、飞控系统、数据链系统、喷洒系统和地面控制系统。所述传动系统、旋翼系统、动力装置、燃油系统、起落架、整流罩、飞控系统和喷洒系统都设置在所述机架上，所述整流罩包裹在所述机架上。所述喷洒系统包括U型药箱和喷杆，所述U型药箱通过汽油机水泵将药液导入喷杆中。本案以有人驾驶直升机为原型，进行结构改进，保留了有人直升机载重量大的特点，可以加装大容量U型药箱，大大提高直升机喷洒作业的工作效率。

Description

一种载重量大的农林植保无人直升机

技术领域

本发明属于农喷型无人直升机技术领域，具体涉及一种载重量大的农林植保无人直升机。

背景技术

我国是世界人口最多的农业大国，拥有18亿亩基本农田和广袤的森林，每年需要大量的农林植保作业。我国每年农药中毒人数高达10万之众，致死率约20%。农药残留和污染造成的病死人数虽然无官方统计，但应该更是个惊人数字。

因此，中国农林植保无人机的需求量是相当巨大的。农林植保无人机具备高效安全、自主或遥控作业、覆盖密度高、精确作业效果好、省水、成本低等优势。但目前用于农业植保的无人机主要机型最大起飞重量是100kg以下的无人机（多旋翼无人机占大多数），有效载荷在15kg～35kg。在喷洒流量1.2L-1.5L/min（5个喷头）时，单机喷洒作业仅达300亩/天（水稻等）。目前市面上无人机的载重量小、航时短、效率低、大面积喷洒作业困难。

201410010532.3公布了一种小型无人直升机飞行控制系统，包括飞行执行单元、状态传感器单元、降落伞单元、飞行控制单元、地面控制终端及遥控器单元。该案公布的直升机续航能力差，载重量小，无法进行长时间农药喷洒作业。

发明内容

本发明提出了一种载重量大的农林植保无人直升机，本案以有人驾驶直升机为原型，进行结构改进，保留了有人直升机载重量大的特点，可以加装大容量U型药箱，大大提高直升机喷洒作业的工作效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种载重量大的农林植保无人直升机，其包括机架、传动系统、旋翼系统、动力装置、燃油系统、起落架、整流罩、飞控系统、数据链系统、喷洒系统和地面控制系统，所述传动系统、旋翼系统、动力装置、燃油系统、起落架、整流罩、飞控系统和喷洒系统都设置在所述机架上，所述整流罩包裹在所述机架上，所述动力装置是一活塞式发动机，该发动机设置在所述机架后端部，所述燃油系统包括油箱和输油管道，所述油箱通过输油管道连接所述发动机，所述传动系统包括带传动、减速器、联轴器和尾管，所述旋翼系统包括主旋翼、主桨舵机、尾桨舵机和尾旋翼，所述减速器的输出轴连接所述主旋翼，所述主桨舵机连接在所述主旋翼上，所述减速器通过所述联轴器连接所述尾管，所述尾管端部设有所述尾旋翼，所述尾桨舵机连接在所述尾旋翼上，所述喷洒系统包括U型药箱和喷杆，所述U型药箱通过汽油机水泵将药液导入喷杆中。

在本发明的载重量大的农林植保无人直升机中，所述飞控系统包括机载传感器、飞控计算机、舵机驱动板、执行舵机和导航通讯设备。

在本发明的载重量大的农林植保无人直升机中，所述数据链系统包括机载数据链和地面数据链，所述机载数据链包括机载全向天线、双工器、功放单元和机载链路收发组合，所述地面数据链包括地面全向天线、地面定向天线、伺服跟踪组合、双工器、功放单元和地面链路收发组合。

在本发明的载重量大的农林植保无人直升机中，所述主旋翼包括倾斜盘、拉杆、主桨、主桨夹和主桨毂，所述倾斜盘设置在所述主桨舵机上，所述拉杆设置在所述倾斜盘上，所述主桨毂设置在所述拉杆上，所述主桨毂两边设有所述主桨夹，所述主桨夹上设有所述主桨。

在本发明的载重量大的农林植保无人直升机中，所述尾旋翼包括尾桨、尾桨夹和尾桨毂，所述尾桨毂设置在所述尾管上，所述尾桨毂两边设有所述尾桨夹，所述尾桨夹上设有所述尾桨。

实施本发明的这种载重量大的农林植保无人直升机，具有以下有益效果：本案以有人驾驶直升机为原型，进行结构改进，保留了有人直升机载重量大的特点，可以加装大容量U型药箱，减少加药次数，使得直升机可以长时间持续作业，大大提高直升机喷洒作业的工作效率。

附图说明

图1为本发明的这种载重量大的农林植保无人直升机的示意图；

图2为本案无人直升机的结构示意图；

图3为飞行控制与管理软件的外部接口的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至2所示的本发明的这种载重量大的农林植保无人直升机，其包括机架1、传动系统、旋翼系统、动力装置、燃油系统、起落架2、整流罩3、飞控系统4、数据链系统5、喷洒系统和地面控制系统6。起落架2为滑橇式结构，增加直升机起、降的安全性。所述传动系统、旋翼系统、动力装置、燃油系统、起落架2、整流罩3、飞控系统4和喷洒系统都设置在所述机架1上，所述整流罩3包裹在所述机架1上，整流罩3使得无人直升机具有一定的隐蔽性。所述动力装置是一活塞式发动机7，该发动机7设置在所述机架1后端部，且该发动机7上设有一排气管70，该发动机7的型号为平直对列四缸ROTAX912ULS。所述燃油系统包括油箱8和输油管道，所述油箱8通过输油管道连接所述发动机7。所述传动系统包括带传动11、减速器12、联轴器13和尾管9。所述旋翼系统包括主旋翼10、主桨舵机20、尾桨舵机40和尾旋翼30。所述减速器12的输出轴连接所述主旋翼10，所述主桨舵机20连接在所述主旋翼10上。所述主旋翼10包括倾斜盘101、拉杆102、主桨103、主桨夹104和主桨毂105，所述倾斜盘101设置在所述主桨舵机20上，所述拉杆102设置在所述倾斜盘101上，所述主桨毂105设置在所述拉杆102上，所述主桨毂105两边设有所述主桨夹104，所述主桨夹104上设有所述主桨103。所述减速器12通过所述联轴器13连接所述尾管9，所述尾管9端部设有所述尾旋翼30，所述尾桨舵机40连接在所述尾旋翼30上。所述尾旋翼30包括尾桨301、尾桨夹302和尾桨毂303，所述尾桨毂303设置在所述尾管9上，所述尾桨毂303两边设有所述尾桨夹302，所述尾桨夹302上设有所述尾桨301。所述喷洒系统包括U型药箱50和喷杆60，所述U型药箱50通过汽油机水泵将药液导入喷杆60中。

其中，所述飞控系统4包括机载传感器、飞控计算机、舵机驱动板、执行舵机和导航通讯设备。

所述数据链系统5包括机载数据链和地面数据链，所述机载数据链包括机载全向天线、双工器、功放单元和机载链路收发组合，所述地面数据链包括地面全向天线、地面定向天线、伺服跟踪组合、双工器、功放单元和地面链路收发组合。

本案的无人直升机的参数为：

1.1外形尺寸

机身长度 6.2m

最大长度（包括主旋翼10） 8m

高度 2.5m

带机轮高度 2.6m

机身宽度 1.18m

起落架宽度 1.8m

主旋翼10直径 7.14m

尾旋翼30直径 0.8m。

1.2 重量和载荷

原机空重 285kg

最大起飞重量 450kg

燃油箱容量 60L。

1.3 性能

环境温度 －15℃～+40℃

最大平飞速度 140km/h

不可逾越速度 155km/h

最大航时 4小时

最高升限 3000m

最大风速 60km/h

最大抗侧风速 30km/h

斜坡着陆 纵坡8°/横坡4°。

本案的无人直升机的飞行指标参数为：

任务半径 ≥100km

任务规划能力 全自主巡检和半自主监测飞行

起降方式 自主起飞/降落

飞行稳定度指标：

平飞姿态稳定精度（RMS)

俯仰 ＜3°

倾斜 ＜3°

航向偏差 ＜3°

飞行高度稳定精度 ≤5m（RMS)

飞行能力要求，具有昼夜任务飞行能力。

目标定位精度 ≤50m

（CEP,垂直下视，高度200m）

组合导航精度： ≤3m（RMS)。

本案的无人直升机的数据链系统的参数为：

1.1作用距离

数据传输半径 ＞100km

图像传输半径 ＞100km

数据传输工作频率 2.4GHz

图像传输工作频率 600MHz

上行、下行频点可选范围: 1MHz步进可调。

1.2传输速率

下行遥测数据与视频复合传输方式

图像信息复合传输速率： ≥2.5Mbps，带宽8M

上行遥控数据速率 ≤9.6kbps。

本案的无人直升机的喷洒系统的参数为：

药箱容积 ≥120kg

喷管宽度 6.6m

喷头数量 14个。

本案的无人直升机的重量、重心分析：

原型机飞行手册规定：

纵向重心位置 ..................................主旋翼10轴

允许的前重心极限值（自主旋翼10轴起） .............+136mm

允许的后重心极限值（自主旋翼10轴起） ............ -136mm

原型机空机重量为280kg，改型无人直升机后，取消飞行员和乘员座椅、操纵钢索、仪表表、内饰等，加装飞控系统4两个机箱及舵机等，大致改装前后重量抵消。即空机重量按原机重量285kg分析。

新型无人直升机农林喷洒系统重量见表1。

表1 农林喷洒系统重量

序号	名称	件数	重量（kg）	安装位置（距主轴距离）（mm）
					1	喷管	一副	9.5	+630
2	药箱	1	18	+160
					3	汽油机水泵	1	5.5	+1090
	合计		33

注：距主旋翼10前距离为正，距主旋翼10轴后距离为负。

新型无人直升机满载时重量重心计算结果见表2；空载时重量重心计算结果见表3。

表2 满载重量重心计算

	重量（kg）	力臂（mm）	力矩（kg/mm）
				标准空重	280	－136	－38080
燃油	14（0.7kg/L）	－170	－2380
				喷管	9.5	+630	5985
药箱	18	+160	2880
				汽油机水泵	5.5	+1090	5995
药水	120	+160	19200
				总重	447		－6400
重心	－6400/447	－14.3

表3空载重量重心计算

	重量（kg）	力臂（mm）	力矩（kg/mm）
				标准空重	280	－136	－38080
喷管	9.5	+630	5985
				药箱	18	+160	2880
汽油机水泵	5.5	+1090	5995
				总重	313		－23220
重心	－23220/313	－74.2

通过表2、表3的计算可以得出结论：新型无人直升机虽然重心靠后，但未超出重心后限－136mm，改装无人驾驶直升机后，保守估计达不到有人驾驶直升机操纵范围，设定前后重心范围为－100mm～+100mm。所以计算值也在重量重心包线范围之内。

本案的无人直升机的旋翼系统：

主旋翼10是双桨叶“跷跷板”式铰接旋翼，这种属于半铰接式旋翼没有摆振铰和挥舞铰，两片桨叶在结构上连成一体并共用一个中心水平铰与旋翼轴相连。用一个单一的“跷跷板”铰链同时代替挥舞铰和摆振铰，跷跷板铰链在一侧桨叶上扬时，将另一侧桨叶自然下压；在一侧桨叶“领先”时，将另一侧桨叶自然“滞后”，既简化了机械设计，又实现了需要更复杂的机械设计才能实现的功能。

“跷跷板”式旋翼和铰接式旋翼相比，这种型式旋翼突出优点是桨毂的构造简单，没有“地面共振”问题。但是这种型式旋翼没有桨毂力矩产生，操纵功效和角速度阻尼低，而且隔振问题比较突出。

旋翼轴的材质为铬钼钢；主桨叶材料为高耐磨性挤制铝材。桨叶可在任何天气条件下使用，桨叶上方的标记用于检查铝材可能发生的永久性拉伸变形。

尾旋翼30是刚性无铰接旋翼，尾部结构主要包括铝材质尾管9，并通过两根碳纤维管支撑。尾旋翼30桨叶材质是碳纤维结构，通过推拉钢索控制。

技术参数为：

主旋翼10直径 7.14m

主桨叶数量 2片

主桨叶弦长 18cm

主桨叶扭曲度 6°

主桨叶重量 12kg

100%额定功率时桨尖速度 690km/h

尾旋翼30直径 0.8m

尾桨叶数量 4片

尾桨叶弦长 5.5cm

尾桨叶扭曲度 5°

尾桨叶重量 120g

100%额定功率时桨尖速度 580km/h

主旋翼10和尾旋翼30直径、转速、桨距角与原型机相同，保持不变。

本案的无人直升机的动力装置：

动力装置由单台ROTAX912ULS活塞式发动机7及附件构成，该发动机7性能稳定，工作可靠，具有功率重量比高，油耗低，寿命长等诸多优点。其具有如下特性。

－四冲程、四汽缸相对水平布置；

-气缸头水冷；

-气缸体风冷；

-干槽式压力润滑；

-电容放电双点火；

－两个等负压式化油器；

-机械式燃油泵；

-12V/700w起动电机。

ROTAX 912ULS发动机7参数：

5min最大功率 73.5kw（100HP）/5800rpm

连续功率 69.0kw（95HP）/5500rpm

扭矩 128Nm/5100rpm

最大转速 5800rpm

缸径 84.0mm

行程 61mm

排量 1352.0cm3

压缩比 11：1

点火单元 无触点电容放电双点火

内置发电机功率 250w/5500rpm

电压 13.5V

最大连续功率时耗油量 25.0L/h

旋转方向（发动机7动力输出端看） 逆时针

发动机7重量（带齿轮箱） 56.6kg

动力装置改装方案：

（1）发动机7型号不变，发动机7齿轮箱传动比不变，以及安装方式不变；

（2）改进发动机7散热形式，将冷却风扇前移至原座舱下部位置；

（3）飞控系统4主电气盒采集发动机7转速、发动机7气缸头温度，滑油温度及燃油油量信号和油量低告警信号，传输到地面站显示及告警；

（4）除滑油风扇的温控开关外，增加遥控器上强制接通滑油风扇开关，当发现发动机7超温时，手动打开风扇开关强制冷却。

本案的无人直升机的传动系统：

传动系统分主传动和尾传动，主传动系统由V型皮带轮传动装置和主减速器组成；尾传动系统由尾传动轴和尾减速器组成。主减速器壳体是锻件，基座是铝制机加件，为提高传动轴表面硬度和防腐蚀保护，主减轴经过表面处理。尾部传动装置是铝管结构。

发动机7功率输出端螺接驱动皮带轮，4条V型皮带将扭矩传递到自由飞轮上的接收滑轮。自由飞轮是滑油润滑，可承受660Nm扭矩。当发动机7在正常运行时驱动主旋翼10；当发动机7停车或怠速时（故障或着陆时），自由飞轮使旋翼保持惯性转动。

驱动皮带的张紧力由连接张紧器力臂的两根张力杆产生，电动作动器驱动张紧器的摇臂从而控制皮带的张紧度。

传动轴向前通过主减速器将动力传递到主旋翼10；向后通过弹性联轴节和尾传动装置将动力传递到尾旋翼30。

主减是由螺旋齿的圆锥齿轮单级减速，主减齿轮箱安装温度传感器和金属屑传感器，飞控系统4主电气盒采集温度信号和金属屑告警信号，传输到地面站显示。

主传动和主减速器（MTG）：

主驱动装置 皮带轮和4根V型皮带

主减速器（MTG) 90°圆锥齿轮

MTG减速比 3.55/1

自由飞轮 6.6kN－6滚珠轴承

尾传动和尾减速器(RTG)：

尾传动装置 轴

尾减速器(RTG) 90°圆锥齿轮

RTG减速比 2：1

减速比：

发动机7/主传动轴 2.9：1

发动机7/发动机7输出轴齿轮 2.4：1

发动机7/主旋翼10 10.6：1

尾旋翼30/主旋翼10 7.3：1。

本案的无人直升机的机身：

机身主承力部件为钢管焊接骨架结构，碳纤维外蒙皮包覆了发动机7、主减及机载设备等大部分成附件。尾部结构主要包括通过两根碳纤维尾管9支撑的铝合金尾梁、下置垂尾、尾传动及尾旋翼30。

原型机的座舱为两座并排布局驾驶员座椅，改无人驾驶直升机后，将机身宽度变窄，有效减小机身废阻和重量。

外蒙皮采用大面积碳纤维复合材料，减轻结构重量，将座舱蒙皮重量控制在16kg以内。

本案的无人直升机的操纵系统：

原型机操纵系统由总距/油门杆、周期变距杆和脚蹬完成对直升机俯仰通道、横滚通道、航向通道及高度通道的控制。

1）总距/油门杆控制飞行高度。提放总距杆及调节油门环，完成旋翼总桨距大小和发动机7功率的交联控制，以实现直升机的高度控制，以及对发动机7输出功率的协调。

2）周期变距杆控制俯仰和横滚。前后推拉周期变距杆，使自动倾斜器带动旋翼锥体前后倾斜，以改变俯仰角并实现纵向速度控制。左右操纵周期变距杆，使自动倾斜器带动旋翼锥体左右倾斜，以改变横滚角，实现侧向速度控制。

3）脚蹬对航向控制。由尾桨301拉力形成的力矩平衡旋翼反作用力矩，保证航向稳定。改变尾桨301总桨距使拉力变化，实现机头转向控制。

新型无人直升机取消以上操纵系统，由飞控系统4软、硬件控制驱动舵机代替飞行员驾驶操作功能，实现飞控系统4遥控或自主控制。飞行姿态、高度、航向及油门控制的驱动机构由6个舵机完成。其中4个是自动倾斜器舵机，1个是尾桨舵机40，1个是油门舵机，分别控制直升机的俯仰、横滚、高度和航向。

本案的无人直升机的飞控系统：

飞行控制系统由机载传感器、飞控计算机、舵机驱动板、执行舵机、导航通讯设备等组成。

飞控系统4是无人直升机操作控制核心，起到无人直升机飞行时的姿态控制，飞行管理，任务规划，任务设备控制，保证飞行安全的作用。这套系统原则上采用成熟的舵机、磁航向、大气数据测量系统和飞控计算机，将飞行控制系统的核心结构从单片机升级成嵌入式计算机以适应任务规划、导航计算的需求，这种结构在应用上已经非常成熟，已在我国军方装备的无人机上已得到了广泛应用。

飞行控制系统软件主要接口如图3示。

飞行控制系统功能主要分为导航和飞控两个部分。导航系统功能是提供无人直升机的实时位置、地速等信息，这些信息主要为飞行控制与管理子系统控制提供相关数据。

导航系统主要包括：导航精度≤1m（CEP），刷新率50HZ。 可设定不同导航点的舵机动作，可设定不同导航点的高度、空速，可定义任务子程序，可定义故障自动处理程序，人工导航飞行和自主导航飞行模式，支持差分GPS。

飞行控制主要包括：飞行姿态控制、飞行轨迹控制。飞行管理主要包括：遥控/遥测管理、电气系统管理、动力装置管理、飞行安全管理、检测管理、航点的装订与修改、任务设备控制等。主要功能和参数如表4。

表4 系统主要功能

名称	功能
		飞行阶段确定	为了实现不同飞行阶段采用不同的控制策略，按照飞行过程将飞行分为多个飞行阶段，飞行阶段可根据位置信息和运动参数信息来确定。
自主控制	实现飞机的自主控制功能。通过控制律解算，实现对各通道的控制，从而实现对飞机的姿态及航迹的控制。主要是对直升机俯仰、横滚和航向控制。
		输入滤波	根据需要，实现某些传感器数据的滤波，然后提供给控制律解算使用。
软化	实现两种阶段或模式之间的平缓过渡。
		失速控制	在巡航飞行状态，为防止直升机失速进行的失速保护控制。
复飞控制	实现复飞功能，将直升机拉起，重新回到五边航线。在不满足安全着陆的情况下，通过复飞提供再次着陆的机会。
		一般导航解算	为一般航线飞行提供导航数据，如侧偏距、侧偏移速度、目标距离等。
下滑线处理	完成自动下滑着陆过程中的下滑线生成，为飞行控制律提供导航数据及目标高度等信息。
		高度类型切换	完成激光高度、相对机场气压高度和气压高度的类型切换。
起飞指令处理	在自主控制模式下，当满足起飞必备条件要求时，根据起飞指令完成起飞后的一系列动作。
		地面气压高度装订	需要在起飞前装订完成，也可在下滑着陆前重新修改，是为相对地面高度提供基准的。
舵面参数设置及查询	在地检状态下，可根据需要对舵面偏角的上下限、舵面至舵机的传动比等重新设定，还可对装订的参数进行查询。
		舵机零位设置及查询	在地检模式下，可根据需要设置舵机的零位并查询。
舵机上限设置及查询	在地检模式下，可根据需要设置舵机的上限，并进行查询。
		给定空速修改及查询	在地检模式下，对飞行控制律中的给定空速进行修改及查询。
控制律参数修改及查询	在地检模式下，对飞行控制律中的控制参数进行修改及查询。
		发动机7停转控制	根据程序指令“发动机7停转”，实现发动机7停转功能，包括安全预令的保护功能。
非易失数据存储备份与恢复	使飞控计算机空中重启动后能够恢复到重启前的状态，将直升机重要的飞行状态数据进行备份，需要备份的数据主要有两类：一类是在地检模式下装订的数据，控制律参数、给定空速等；一类是在空中飞行时的重要参数，如致命性标志、图像坐标等等。
		数据日志（黑匣子功能）	记录飞行过程参数，供飞行后数据分析使用。

本案的无人直升机的数据链系统：

数据链系统5由地面和机载两大部分组成。机载链路设备包含：机载全向天线、双工器、功放单元和机载链路收发组合等。

地面链路设备包含：地面全向天线、地面定向天线、伺服跟踪组合、双工器、功放单元和地面链路收发组合等。

数传电台：具备数传电台和发射接收天线，测控距离大于30-50km（通视条件下）；

此外，该链路集成直序扩频、数据加密、多通道防混叠、功率调整，以及实时链路通讯情况监测等功能。极大的避免了通讯信道挤占与干扰。在无人直升机实际飞行传输中取得了良好的效果。针对使用实际情况，进行优化计算，提供足够功率的天线系统，实现长距离优质数字化视频和飞控导航数据通讯。

其中方案的主体模块是一种 1.3-1.7GHz长距离扩频无线数据链路。8MHz通道带宽，传输功率达到23dBm，接收灵敏度达到-90dBm。环境温度范围宽，工作范围从-40 到 +55摄氏度，通过振动与机载测试验证在机载运动情况下保持着优异的使用性能。

本案的无人直升机的地面控制系统：

直升机在执行任务过程中，如何快速而准确地进行航空测量，不仅与机载的各种传感器有关，而且与整个飞行任务的人机交互界面以及地面控制系统6有关系，保证飞行安全，引导其顺利完成飞行任务。

地面控制站能够进行任务规划与航迹控制（可在飞行中修改任务或航程点、自动航迹控制/人工航迹控制）。具体功能如下：

● 实现飞行参数、地面站参数、风速参数、实时航迹的显示；

● 能装载电子地图作为设计底图；

● 能实时显示无人直升机的位置、高度、方向、速度、爬升率、发动机7转速、俯仰角、横滚角等参数；

● 能实时显示GPS的定位状态，能实时显示航拍影像；

● 有捕获菜单，包括发动机7油门中立值、最大油门、最小油门及停车位置的捕获；

● 具备报警功能：当GPS失锁、电压异常、发动机7停车、爬升率过大或者俯冲速度过大等紧急情况出现时，必须有报警功能；

● 数传电台：具备数传电台和发射接收天线，测控距离大于100km（通视条件下）；

● 监控地面站供电系统，连续供电时间：≥3小时；

地面站笔记本电脑：屏幕≥14寸、CPU≥i5 2430M、内存≥4G DDR3、硬盘≥1TB。

本案的无人直升机的地面控制系统：

农林喷洒系统由120升容量药箱、800w汽油机水泵、安装14只喷头喷管、启动开关、油门控制舵机等组成。在有人直升机农林喷洒系统成熟技术基础上，自主研发药箱、喷管；采用本田HONDA GX25汽油机水泵代替原来的电动水泵；汽油机控制与飞控系统4相交联，通过飞控系统4信号传输，可遥控或地面站控制汽油机点火启动、关车及油门控制。

120升容量药箱安装于机身骨架下部，主旋翼10轴重心附近位置。药箱外形呈U字形，避免机身下部大容量药箱重心离主轴重心远，对飞行姿态影响大，难以操控平衡。U字形药箱左右对称，分布在机身两侧，并且在药箱内部设计有防波板，以防止飞行中药水随飞行状态产生振荡，破坏机体操控平衡性，导致飞行姿态不稳定。

汽油机泵与电动泵相比，不仅具有功率大、重量轻、体积小的优点，更重要优势是不必象使用电动泵一样，频繁更换锂电池组，电动泵使用时间不到半小时就需更换电池，若要增加工作时间，只有加大电池容量，这就得付出增加重量的代价。汽油机泵集汽油发动机、滑油、燃油、水泵为一体，能长时间工作，加满一箱汽油可工作2个小时以上。

新研汽油机泵自动控制，由飞控系统4预留的任务通道进行数据传输，在地面能控制汽油机启动、停车，并通过控制汽油机油门舵机达到水泵工作的控制。

本案的优点：

新型无人直升机是目前国内民用无人直升机吨位最大的直升机，具备商载能力大、续航时间长、运行成本低等优势。作为一款农林植保专用机，作业效率高，可靠性安全性高是其主要优点。

（1）效率高

用于农林植保领域多旋翼无人机连续作业能力差，效率低，单架次需要最少2-4块电池组。例如，10L多旋翼无人机，单架次最少2块电池组，作业面积1：1（10升：10亩），200亩植保作业需要飞行20次，携带电池40—80块，重量约为80—160kg（单块电池重量约2kg）。

新型无人直升机按60km/h飞行速度进行喷洒作业，120L药水喷洒12min，装载一箱药水时间约8min，每小时飞行3个起降，实际作业时间36min，喷管幅宽6.6m，折算下来每小时可喷洒356亩地。这是人工喷洒农药100倍，是一般无人机的10倍。

（2）安全性

（a）抗风能力强。新型无人直升机具备7级风速飞行能力，抗风性能好，使飞行稳定。载重量小的无人直升机桨盘小，抗风能力差，特别是多旋翼无人机，旋转方向两两相反，导致风场散乱，风场覆盖范围小，所以为加大喷洒面积，会把喷杆60加长（喷杆60总长超过旋翼直径），由于空气动力原因，在作业时会左右摇摆，导致飞行不稳定，作业难度加大，增加摔机的风险。

（b）人员安全。无人机植保与人工植保相比，实现了人、药的分离，通过地面遥控或地面站飞控操作，喷洒作业人员能远距离操作避免暴露于农药下的危险。

与有人驾驶直升机相比，可以避免飞行中人员伤亡危险，作业环境适应能力比有人驾驶直升机更强。因此，农林值保型无人直升机能可用于各种恶劣的自然环境，人力成本、使用维护成本要低于有人驾驶直升机。至此，本发明目的得以完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种载重量大的农林植保无人直升机，其特征在于，包括机架、传动系统、旋翼系统、动力装置、燃油系统、起落架、整流罩、飞控系统、数据链系统、喷洒系统和地面控制系统，所述传动系统、旋翼系统、动力装置、燃油系统、起落架、整流罩、飞控系统和喷洒系统都设置在所述机架上，所述整流罩包裹在所述机架上，所述动力装置是一活塞式发动机，该发动机设置在所述机架后端部，所述燃油系统包括油箱和输油管道，所述油箱通过输油管道连接所述发动机，所述传动系统包括带传动、减速器、联轴器和尾管，所述旋翼系统包括主旋翼、主桨舵机、尾桨舵机和尾旋翼，所述减速器的输出轴连接所述主旋翼，所述主桨舵机连接在所述主旋翼上，所述减速器通过所述联轴器连接所述尾管，所述尾管端部设有所述尾旋翼，所述尾桨舵机连接在所述尾旋翼上，所述喷洒系统包括U型药箱和喷杆，所述U型药箱通过汽油机水泵将药液导入喷杆中。

2.根据权利要求1所述的载重量大的农林植保无人直升机，其特征在于，所述飞控系统包括机载传感器、飞控计算机、舵机驱动板、执行舵机和导航通讯设备。

3.根据权利要求1所述的载重量大的农林植保无人直升机，其特征在于，所述数据链系统包括机载数据链和地面数据链，所述机载数据链包括机载全向天线、双工器、功放单元和机载链路收发组合，所述地面数据链包括地面全向天线、地面定向天线、伺服跟踪组合、双工器、功放单元和地面链路收发组合。

4.根据权利要求1所述的载重量大的农林植保无人直升机，其特征在于，所述主旋翼包括倾斜盘、拉杆、主桨、主桨夹和主桨毂，所述倾斜盘设置在所述主桨舵机上，所述拉杆设置在所述倾斜盘上，所述主桨毂设置在所述拉杆上，所述主桨毂两边设有所述主桨夹，所述主桨夹上设有所述主桨。

5.根据权利要求1所述的载重量大的农林植保无人直升机，其特征在于，所述尾旋翼包括尾桨、尾桨夹和尾桨毂，所述尾桨毂设置在所述尾管上，所述尾桨毂两边设有所述尾桨夹，所述尾桨夹上设有所述尾桨。