農(nóng)業(yè)是一個個性化的行業(yè)，隨著國家大力推進農(nóng)業(yè)科技發(fā)展，以無人機為代表的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)器械發(fā)展迅速。據(jù)農(nóng)業(yè)部最新統(tǒng)計，截至2016年6月5日，我國生產(chǎn)專業(yè)級無人機的公司有300多家，其中有200多家是植保無人機生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)各類植保無人機共178個品種，保有量超過5000架。
就動力系統(tǒng)而言，植保無人機既有油動機型，也有電動機型，甚至還出現(xiàn)了油電混合的概念。在機型結(jié)構(gòu)上，又分出了單旋翼和多旋翼。
那么，這些無人機各有哪些優(yōu)缺點呢? 下面為大家淺析一下不同機型在實際作業(yè)中的應(yīng)用情況。
電動無人機更受市場青睞
油動和電動是市場上最常見、應(yīng)用范圍最廣的兩種模式。
下面是兩種類型無人機的詳細對比：
據(jù)中國農(nóng)大信電學院農(nóng)業(yè)無人機研究所執(zhí)行所長劉云玲博士介紹：“電動飛機由電池供電，電池本身就會是電動飛機的一個瓶頸，一是續(xù)航能力，目前鋰電池續(xù)航時間還比較短;另一方面，電池在反復200—300次的充電以后，電池是要報廢的，所以在電池的處理方面，如何減少對環(huán)境的污染也是一個問題。雖然油動的續(xù)航能力比電動強，但是油動飛機如果做得不好，油本身的泄漏、尾氣會對農(nóng)田造成損害。”
天翼合創(chuàng)總裁田甜同樣也肯定了油動和電動植保無人機各有優(yōu)劣勢，只是不同企業(yè)所選擇的道路和側(cè)重點不同。“隨著技術(shù)的飛速進步，無論油動還是電動，都會有很好的前景，這真的只是不同的技術(shù)路線而已。”
田甜認為，從目前技術(shù)水平來看，油動植保無人機自主飛行能力相對差，不能超視距飛行，油門響應(yīng)速度慢，因此不易控制，且控制精度不夠，“試想你敢保證踩一腳油門就可以把發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制到3214轉(zhuǎn)/分嗎?但電機可以，農(nóng)業(yè)噴灑恰恰需要的是自動化程度更高的作業(yè)。”
對于電動無人機載重和續(xù)航能力較弱的問題，田甜給出了這樣一組數(shù)字：“從這么多年行業(yè)經(jīng)驗來看，續(xù)航和載重是重要指標，主要體現(xiàn)在可以提高噴灑效率，但不是決定性的。一架載重10kg的無人機，一天能作業(yè)300-500畝地，我們公司最高紀錄720畝。一架載重30kg的油動機能作業(yè)多少?不一定比這個多。因為載重再強，也只是少加幾次藥而已，節(jié)約不了多少時間。”
在實際的噴灑農(nóng)藥的作業(yè)中，載重和續(xù)航時間如何達到最大平衡點是很多企業(yè)研發(fā)的重要因素。田甜認為，在當前的技術(shù)條件下，油動機比電動機的工作效率并沒有明顯優(yōu)勢，反而在精準作業(yè)方面不如電動無人機。
油動機載重相對較大，但載重量大，意味著飛機復雜度和成本指數(shù)是上漲的。業(yè)內(nèi)主流企業(yè)基本以10kg載重量為生產(chǎn)主流，間接說明這是性價比最高的指標。而載重量和續(xù)航時間在什么情況下有決定性的作用呢?“面積太大，人根本進不去的情況，需要飛機飛很遠到某個點，然后開始噴。但這恰恰又需要自動航行的能力，油動機在這方面是短板。”田甜如是說。
油電混合無人機前景看好
除了油動和電動之外，目前油電混合的概念也比較火爆。北航無人機研究所的楊炯認為，純油動，油發(fā)電和油電混合三種類型中，油電混合型雖然存在一些問題，但是很有前途。
油發(fā)電型是五年前比較火的一種，但是因為發(fā)電機太重，小型多旋翼負載不了，而大型多旋翼油機與發(fā)電機維護不便，且發(fā)動機的功率很難達到相應(yīng)的重量需求而逐漸被市場所舍棄。
現(xiàn)在市場上較為火爆的油電混合型無人機主要依靠單獨發(fā)動機在中間驅(qū)動單旋翼或共軸旋翼提供升力，周圍完全是一個電動多旋翼控制姿態(tài)。兩種動力一起使用，互相不影響。
但楊炯認為，油電混合型無人機仍舊存在一些技術(shù)上的問題需要解決：
首先，油電混合型的動力來自發(fā)動機和電機，一旦其中一個出現(xiàn)問題，飛機極易出現(xiàn)事故，因此可靠性仍待考證;
其次，該型無人機對于飛手而言需要對飛控算法有著較高的掌控，因為油機會因輸出功力變化而帶來延遲，需要電機來提供補充動力;
最后，油機動力和電機動力的配比問題。油動力大了姿態(tài)不好弄，因為電機地轉(zhuǎn)速下升力衰減快不是線性的，而電動力大了就沒了航時優(yōu)勢;
此外，油機在中間，電機在四軸，整個無人機都會有較大的振動，對于飛控而言也是一個考驗。
從安全性上，多旋翼比單旋翼更具優(yōu)勢
在機型結(jié)構(gòu)上，無人機又分為單旋翼和多旋翼。劉云玲說：“多旋翼本身是從航模發(fā)展過來的，就相當于是一個大的航模，把它加載了噴藥的器械，就成為植保無人機。其特點是入門門檻低，容易操作，價格更便宜，但其下旋風場要比單旋翼無人機弱。單旋翼飛機向下風場大，更有力量，抗風性更強。但是現(xiàn)在沒有任何一家無人機企業(yè)，可以保證其無人機是不掉下來的。從安全性上面來講，如果說一旦發(fā)生炸機事故，單旋翼無人機可能造成的損害比多旋翼要大。”
另據(jù)《農(nóng)用植保無人機技術(shù)白皮書》介紹，多旋翼無人機的旋翼旋轉(zhuǎn)方向兩兩相反，造成風場散亂，風場覆蓋范圍小。所以為加大噴灑面積，會把噴桿加長(噴桿總長超過旋翼直徑)，由于空氣動力原因，在作業(yè)時會左右搖擺，導致飛行不穩(wěn)定，作業(yè)難度加大，增加摔機的風險。
下面是單旋翼和多旋翼無人機的對比：
結(jié)語：
植保無人機行業(yè)尚未成熟，技術(shù)也還在發(fā)展當中，不同的機型都是參與者們?yōu)榱诵袠I(yè)發(fā)展而選擇的不同道路。未來，只有通過更多的實際應(yīng)用，才能知道各種技術(shù)是否適用于整個行業(yè)的發(fā)展，才能發(fā)現(xiàn)技術(shù)缺陷并加以改進，從而更好地造福于這片土地。(來源|宇辰網(wǎng))
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