植保（bǎo）无人机的（de）主要任（rèn）务是装载农药（yào）进行喷（pēn）洒作业，农药载重量是提高航空植保作业效率至关重要的（de）因素。从技术（shù）上讲，植（zhí）保无人机的农药载重量取决于其（qí）动力分系统的设计，而（ér）无人（rén）机（jī）的升（shēng）效是动力分系统设（shè）计时最为重要的技（jì）术指（zhǐ）标。
无人机的升效定（dìng）义为（wéi）总升力与总功率（lǜ）的比值。与之相（xiàng）区（qū）别，单（dān）轴（单个（gè）旋翼）的升力与功率的比值称为桨效（xiào）。作（zuò）为多（duō）旋翼无（wú）人机而言，无人机升效是多个单（dān）轴桨效的合成。设（shè）计步骤如下：
一（yī）、设计桨效。
第（dì）一步，确（què）定单轴升力。单轴升（shēng）力＝ 损耗补偿（cháng）系（xì）数（shù）×最大起飞重量／旋翼个（gè）数。损耗补（bǔ）偿系（xì）数是为（wéi）弥补（bǔ）多轴（zhóu）合成升力的（de）损失设定（dìng）的，是（shì）一个（gè）经验值，需（xū）要（yào）通过大量的试验（yàn）数据综（zōng）合归纳（nà）得出。
第二步，设计螺旋桨形状。根据（jù）单轴升力（lì）、多旋翼（yì）结构尺寸等因素（sù），设计螺（luó）旋桨的参数，主要包括（kuò）：螺旋（xuán）桨叶数、螺旋（xuán）桨直径、螺旋（xuán）桨螺距（jù）、螺（luó）旋桨材质等（děng）。多旋翼（yì）是定螺距桨型（xíng），设计（jì）相对（duì）简单一些。从（cóng）设计桨效（xiào）角度（dù），桨型设计要充分考（kǎo）虑与驱动（dòng）电机的转速相（xiàng）匹配。
第三（sān）步，设（shè）计驱（qū）动（dòng）电机。根据桨型气动（dòng）力参数，设计驱动电（diàn）机的（de）各项参（cān）数（shù），主要包括：电机额定功率、电（diàn）机额定（dìng）转速（sù）、电机最大转速、电（diàn）机额定扭（niǔ）矩、电（diàn）机最大扭矩、电机功重比等（děng）。多旋翼是以各个螺旋桨转速来控（kòng）制升力（lì）的（de），因（yīn）此重点围绕（rào）转速来设（shè）计驱动电机（jī）各项（xiàng）指标，对提高桨效是（shì）非常重要的。
第四步，检（jiǎn）验（yàn）桨（jiǎng）效（xiào）。将设计（jì）好的螺旋桨和驱动电机组合成实验样（yàng）机，就可以在检验台上进（jìn）行桨效的试验（yàn）工作了。检验台要求较简单，只（zhī）要（yào）能容易固定实验（yàn）样机，并检测出实（shí）时升力（lì），以（yǐ）及同时的供电电流等（děng）参（cān）数即可（kě）。不断加（jiā）大电机的转速，升力和电流都会（huì）上升，记录升力和电流的关（guān）系曲线，将可换算成实验（yàn）样机的升（shēng）力（lì）和桨效关系曲线（xiàn）。检验升力和（hé）桨效关系曲（qǔ）线，可清楚得出（chū）实验样机（jī）在给（gěi）定（dìng）设计升力（lì）范围内的桨效关系。
重复第二步到第四步，反（fǎn）复调整桨型、电机各参数的设（shè）计，检（jiǎn）验（yàn）各（gè）种（zhǒng）实验样机的升力和桨（jiǎng）效关系（xì）曲线，从而选择出最优化的桨（jiǎng）效设计实验样机，并将其升力和桨效（xiào）关系曲线作（zuò）为下一步设计的技术参数依据。
二、设计（jì）飞控（kòng）。
多旋翼无人（rén）机是一种欠驱动系统，无人机（jī）实时（shí）状态的（de）6个自由度（dù），完全依靠（kào）多（duō）个旋翼产生的升力来进行调整控制。因此，多（duō）旋（xuán）翼无人（rén）机的升效取（qǔ）决于多个（gè）旋翼单（dān）轴桨效的合成效率，同时（shí）受（shòu）到无人机飞行状态（tài）的极大影响。多旋翼的飞行状态控制对提高无（wú）人机升效具有十分重（chóng）要（yào）的作用。
多旋翼植保无人机作业飞行（háng）要求相对比较简（jiǎn）单，一般（bān）要求等高、直（zhí）线、匀（yún）速飞行（háng），起降需要缓速平稳（wěn），抗风能力（lì）在五级以下（xià）。根据植保作业（yè）的特点，有效（xiào）设计飞控（kòng），可较好地提高无人机的升效。
为（wéi）提（tí）高升效设计（jì）飞控分（fèn）为（wéi）两个层面：飞控算（suàn）法层面（miàn）和飞（fēi）控应用层面。
飞（fēi）控（kòng）算（suàn）法（fǎ）层面：这部分过于专业，也非常复杂，涉及飞控（kòng）的核心算法，一般的（de）飞控厂（chǎng）家没有能力在此层面（miàn）上设计研发，在此不加赘述。但设计原则应该是明确（què）的（de），就（jiù）是（shì）要依据桨效参数，结合植保作业特点，限定（dìng）制约“过激”的飞行状态，使能量有效用于简单的植保作业（yè）飞行动（dòng）作上。
飞控应用层面：可为植（zhí）保无（wú）人机飞行设置（zhì）一些限定条（tiáo）件。在无人机起降阶段，限定起降速（sù）度和加速度；在植保作业阶段，限定（dìng）最大速度，限（xiàn）定加减速时的最大加速度。这（zhè）些限定也同（tóng）样是为了（le）限定制约“过激”的飞行状态（tài），提高植保作业的升效。
三（sān）、设计效果预期。
无人机升效（xiào）的提高（gāo），节能效果明显。我们对（duì）最大起飞重（chóng）量35KG，有效（xiào）载药10KG的多（duō）旋翼植保机进行过测试，平均（jun1）升效（xiào）只有3.5KG/KW。究其原因，主要是使用的（de）全是航模电机和航模飞控，不是为植保无人机专门设计（jì），桨效本身就（jiù）不高，飞控（kòng）对桨效的合成（chéng）效率也不高。经过设计试验，我们将平均升效提高到（dào）7KG/KW以（yǐ）上，升效提高了（le）一倍，最直接的（de）效果就是完成同样（yàng）的植保作业，电池节省了一半容量。目前，电池是（shì）植保作业成本的制约因素，减少了电（diàn）池成本，使无人机植（zhí）保更加贴近实际应用（yòng）。
无人机升效的提高，减少了（le）机体内（nèi）电磁干（gàn）扰。升（shēng）效提高，节省（shěng）了电能消（xiāo）耗，电池供电（diàn）的电流相对有较大的减小（xiǎo），从而使在（zài）狭（xiá）窄（zhǎi）机体内通（tōng）过大电（diàn）流的导线辐射（shè）出的电（diàn）磁干扰下（xià）降，这对提高飞控系统的稳定（dìng）性十分有利。
无人机升效（xiào）的（de）提高，增加了植保无人机操（cāo）控的稳定性。为提高升效，飞控（kòng）根（gēn）据（jù）植保作（zuò）业的特点，进行了（le）限（xiàn）定制约“过激”飞行状态的（de）设（shè）计，这实际上起（qǐ）到了操控的增稳作（zuò）用。对于植保无人机操（cāo）控手来讲，提高了可（kě）操控性，减少（shǎo）了植（zhí）保作业的劳动强度。（来（lái）源民用无（wú）人机市（shì）场开发；原（yuán）创（chuàng）作者林建）
图示：劲鹰植保无人（rén）机
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