植保无人机（jī）的主（zhǔ）要任（rèn）务（wù）是装载农药进行喷洒作（zuò）业（yè），农药载重量（liàng）是提高（gāo）航空（kōng）植保作业效率至关重要的因素。从技术上讲，植保无人机的农药载（zǎi）重量（liàng）取（qǔ）决于其动力分系统（tǒng）的设计，而无人机的升效是动力分系统设计时最为（wéi）重要的技术指标。
无人机的升效（xiào）定（dìng）义（yì）为总（zǒng）升力与总功（gōng）率的比值。与之相区（qū）别，单轴（单（dān）个旋翼（yì））的升力（lì）与功率（lǜ）的比值（zhí）称为桨效（xiào）。作为多旋翼无（wú）人机（jī）而言，无人机升效（xiào）是多（duō）个单（dān）轴桨效的合成。设计步骤如下：
一（yī）、设（shè）计（jì）桨效（xiào）。
第一步，确（què）定单轴升力。单（dān）轴升（shēng）力＝ 损耗补偿系（xì）数×最大起飞重量／旋翼个数。损耗补偿（cháng）系数是为弥补多轴（zhóu）合成升（shēng）力的（de）损失设定的，是一个经验值（zhí），需要通过大（dà）量的试验数据综合归纳得出。
第（dì）二步，设（shè）计螺旋桨形状。根据单轴升力、多旋翼结构尺寸等（děng）因素，设计螺旋桨的（de）参数，主要包括：螺旋桨叶数（shù）、螺旋桨直径、螺旋桨螺距（jù）、螺旋桨材质（zhì）等。多旋翼是（shì）定（dìng）螺（luó）距（jù）桨型（xíng），设计（jì）相对（duì）简（jiǎn）单一些。从设计桨效角（jiǎo）度，桨型设（shè）计要充分考虑与驱动（dòng）电机（jī）的转速相匹配（pèi）。
第三步，设计驱动电机。根据桨型（xíng）气动力参数（shù），设计驱动电（diàn）机的（de）各项参数，主要包括：电机额定功（gōng）率（lǜ）、电机（jī）额定转速、电机最大（dà）转速、电机（jī）额定扭矩（jǔ）、电机最大扭矩、电机功重比（bǐ）等。多旋翼是（shì）以各个螺（luó）旋（xuán）桨转速来控制升力的，因此重点围绕转速来设（shè）计驱动电机（jī）各（gè）项指标（biāo），对提（tí）高桨效是非常重要的。
第（dì）四步，检验（yàn）桨效。将设计好的螺旋桨和驱动电机组合成实验样机，就可以在检验台上进行桨效的试（shì）验工作了。检验台要求较简单，只（zhī）要能容易固定（dìng）实验样（yàng）机，并检（jiǎn）测（cè）出（chū）实时（shí）升力，以及同时的供（gòng）电电流（liú）等参（cān）数即（jí）可。不断加大电机的转速，升力和电流都会上升，记录升力和电流的关系曲线（xiàn），将（jiāng）可换算成（chéng）实验样机的升力和桨（jiǎng）效关系（xì）曲线。检（jiǎn）验（yàn）升力和桨效关系曲线，可清楚得出实验样机在（zài）给定设（shè）计升力范（fàn）围内的桨（jiǎng）效关系。
重复第二步（bù）到（dào）第四步，反复调整桨（jiǎng）型、电机各参数的设计，检验（yàn）各种实验样机（jī）的升力和桨（jiǎng）效关系曲线，从而选（xuǎn）择出最优（yōu）化的桨效设计实验样机（jī），并将其（qí）升力和桨（jiǎng）效关系曲线作为下一步设计（jì）的技术（shù）参数（shù）依据。
二、设计飞控（kòng）。
多旋翼无人机是一种（zhǒng）欠驱动系统，无人机实（shí）时状态的6个（gè）自由度（dù），完全依靠多个旋翼（yì）产生的升力来进（jìn）行调整控制。因（yīn）此，多（duō）旋翼无（wú）人机的升效取决于多个（gè）旋翼单（dān）轴桨效的（de）合成效率，同时受到无人（rén）机（jī）飞行状态（tài）的极大影（yǐng）响（xiǎng）。多旋翼的飞行（háng）状态控制对提（tí）高无人机升效具有（yǒu）十（shí）分重要（yào）的作用。
多（duō）旋翼植保（bǎo）无人（rén）机作（zuò）业（yè）飞行要求相对比较（jiào）简（jiǎn）单（dān），一般（bān）要求（qiú）等高、直（zhí）线（xiàn）、匀速飞行，起（qǐ）降需要缓速平（píng）稳（wěn），抗风能力在五级以下。根据植保作业（yè）的（de）特点，有效设（shè）计（jì）飞控，可较好地提高无人机的升效。
为提高升（shēng）效设计飞控分为两个层面：飞控算法层（céng）面和飞控应用（yòng）层（céng）面。
飞（fēi）控算法层面：这部分（fèn）过于专业（yè），也非常复（fù）杂，涉及飞控的核（hé）心算法（fǎ），一般的飞控厂（chǎng）家没有（yǒu）能力在此层面（miàn）上设计（jì）研（yán）发，在（zài）此不（bú）加赘述。但（dàn）设计（jì）原则应该是明确（què）的，就是要依据桨（jiǎng）效参数，结（jié）合植保作业（yè）特点，限定制约“过激”的（de）飞行（háng）状态，使能量有效用于简（jiǎn）单（dān）的（de）植保作业飞（fēi）行动作上。
飞控应用层面：可（kě）为植保无人（rén）机飞行（háng）设（shè）置（zhì）一些限定条件。在无人机起降阶（jiē）段，限定（dìng）起（qǐ）降速度和加速度；在植保作业（yè）阶段，限定最大速度，限定加减速时的最大加速度（dù）。这些限定（dìng）也同样是为了限定（dìng）制约“过激”的飞行（háng）状态，提高（gāo）植保作业（yè）的升效。
三、设（shè）计（jì）效果预期。
无人机升效的提高，节能效果明显。我们对最大起飞重量35KG，有效载药10KG的多旋翼植保（bǎo）机进行过测试，平均升效只有3.5KG/KW。究其原因，主（zhǔ）要是使用的全是航（háng）模电机和航（háng）模（mó）飞控，不（bú）是为植保（bǎo）无人机专门设计，桨效本身就不高（gāo），飞控对桨效（xiào）的合成效率也不高。经过设计（jì）试验，我们将平均升（shēng）效提高到7KG/KW以上，升效（xiào）提高（gāo）了（le）一倍，最直接的效果就（jiù）是完成（chéng）同样的（de）植保作业，电池节省（shěng）了一半容量。目前，电池是植保作（zuò）业（yè）成本的制（zhì）约因素，减少了电（diàn）池成本，使无人机植保更（gèng）加贴近实（shí）际应用（yòng）。
无人机升效的提高，减少（shǎo）了机（jī）体内电（diàn）磁（cí）干扰（rǎo）。升效提高，节省了电能消耗，电池供电的电流相（xiàng）对（duì）有较大的减小，从而使在狭窄机体（tǐ）内通过大电流的导线辐射出的电磁干扰下降，这对提高飞控系统的（de）稳定性（xìng）十分有利。
无人机升效（xiào）的提（tí）高，增加了植保无人机操控（kòng）的稳定性。为提高升效（xiào），飞控根（gēn）据植保作业的（de）特点（diǎn），进行（háng）了（le）限定制约“过激”飞行（háng）状态（tài）的（de）设计，这实（shí）际上起到了操控（kòng）的（de）增稳作用（yòng）。对于（yú）植（zhí）保（bǎo）无人机操控手来讲（jiǎng），提（tí）高了（le）可操（cāo）控性，减少了植（zhí）保作（zuò）业（yè）的劳动强（qiáng）度（dù）。（来源民用无（wú）人机市（shì）场开发；原（yuán）创（chuàng）作（zuò）者（zhě）林建）
图示（shì）：劲鹰植保无（wú）人机
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