解码 T16 黑科技:风场控制篇
转载 2018-12-29 08:46 AG 来源:大疆农业第四期解码 T16 黑科技新鲜出炉!这一次和大家聊聊和植保无人机喷洒效率有关的那些事儿。
对农业生产而言,应用无人机进行喷药是极具历史意义的重大变革。相比于传统人工作业的方式,使用植保机进行农药喷洒,效率更高,不压苗,人药分离还可以省水。大疆新一代农业植保机 T16 更把载重提高到 16L,效率提升到 150 亩/时,在保证防治效果的前提下,让植保作业更加高效。
挡在效率前的两座大山
当我们讲喷洒效率时,首先要了解影响喷洒效率的主要因素。
喷洒效率可以理解为单位时间内喷洒的面积,而飞机的飞行速度和喷幅便是影响喷洒效率的两个主要因素。理论上,飞机飞得更快,喷幅拉得更广,都可以提高喷洒效率。
尽管理论是照亮实践的明灯,实践的道路上却总不能为所欲为,任性地进行速度提升并不能有效提高喷洒效率,反而会带来负面影响。下面举个栗子:
6m/s 正常前进
绿色部分代表喷洒覆盖范围
10m/s 高速行进
绿色部分代表喷洒覆盖范围
从图中可以看出,以 6m/s 稳步前进的无人机与农药喷洒的范围齐头并进,有效喷洒。而如果飞行速度过快(10m/s),往下喷洒的农药雾滴到达靶标的时间会延迟 2 秒以上,形成明显的空间错位,由此造成喷药误差。
除了容易造成喷药误差,高速飞行时产生的气流分叉、上扬,也会造成喷药浪费,喷洒过程中甚至会卷席药物,影响作业,如果有侧风影响,还可能导致严重的飘逸。
6m/s 正常前进
10m/s 高速行进
高速行进的飞机出现了气流分叉和上扬
看吧,莽撞向前的植保无人机真是一点也不可爱呢。 T16 推荐的作业速度为6m/s,而为了满足特殊场景的需求, T16 的最大作业飞行速度可以达到7m/s,确保有效的控制风场,让风场更均匀、稳定。
农田上的「宝石」
是不是飞得慢就能保证效果?并不一定,我们知道农田作物长势不一,要达到有效的作业效果,需要有足够的下压风场,让药液能穿透作物的叶片,到达冠层底部。
T16 的设计师从旋翼飞机中获得启发:旋翼飞机相比固定翼飞机之所以有高效喷洒效果,是因为存在强大的下压风场,可以将药物形成强劲的扩散。但是对于一款优秀的旋翼植保无人机,可控的下压风场能更有效地提升喷洒效果。
什么是下压风场?正如孙悟空在天需要筋斗云,植保无人机实现悬空也需要下压风场。
下压风场示意图
下压风场既可以「托」着我们的无人机,当农药喷洒出来时,这一托盘也成为农药的载体。在农机喷洒应用中,下压风场不仅关乎飞机飞行效率,更关乎喷洒效果。
为了达到更可控的下压风场,T16 采用了宝石构型的六轴布局,而不是标准对称的六轴。
这种设计最大幅度地优化了喷幅和喷洒的均匀性,也减少中心区内吸问题,优化了沉降效果。
T16 优化六轴设计
值得注意的是,在 T16 发布之前,传统六轴布局的无人机均是正六边形布局,宝石构型的提出是大疆在流体力学方面的技术积淀带来的创新火花,这是一次传统结构上的突破,也是植保无人机应用领域中具有颠覆意义的创新。
宝石构型布局为何如此优秀?主要得益于两个独特创新:一是空间位置紧凑,喷幅提升 44%,喷流均匀;另一方面,宝石构型搭配独特的桨转向布置,以不对称构型形成对称流场,提高效率。
动态的风场分析中可以明显看出,宝石构型的设计可以帮助 T16 达到更大喷幅、更均匀的喷洒,以及更强力的沉降。
顺便提一嘴,在设计 T16 过程中,对整机进行的动态空气动力学仿真优化就达到了数十次,在较短的时间内能够承担这些仿真背后所消耗的巨量计算资源,是大疆技术实力的积炼,这也使得大疆 T16 成为目前市面上唯一一款做到动态风场模拟的农机产品哦。
好啦,今天的风场黑科技就介绍到这里,举手提问的朋友们请到留言区告诉小编哦!