植保无（wú）人（rén）机的主要任务是装载农（nóng）药进行喷洒作业（yè），农药载重量是（shì）提高航空植（zhí）保作业效率（lǜ）至关重要的（de）因素。从技术上讲，植保无人机的农药载重量取决于其（qí）动（dòng）力分系统的设计，而无人机的升效是动力分系统设（shè）计时最为重要的技术指标。
无（wú）人机的升效（xiào）定义为总（zǒng）升（shēng）力与（yǔ）总功率的比值。与（yǔ）之相区别，单轴（单个（gè）旋翼）的升力与功率（lǜ）的比值称为桨效。作为多旋翼无人机而言（yán），无人机（jī）升效是多个单（dān）轴桨效的（de）合成（chéng）。设计（jì）步骤（zhòu）如下：
一（yī）、设计桨效。
第一（yī）步，确（què）定单轴升力。单轴升力（lì）＝ 损耗（hào）补（bǔ）偿系数（shù）×最（zuì）大（dà）起飞（fēi）重量／旋翼个数（shù）。损耗补偿系数是为弥补（bǔ）多轴（zhóu）合成升（shēng）力的损失设定的，是一个经（jīng）验（yàn）值，需要通过（guò）大量的（de）试验数据综合（hé）归（guī）纳（nà）得（dé）出。
第二（èr）步，设（shè）计螺旋桨形状。根（gēn）据单轴（zhóu）升力、多旋翼结构尺寸等因素，设计（jì）螺旋桨的参数，主要（yào）包括：螺（luó）旋桨叶数、螺旋桨直径、螺旋（xuán）桨螺距、螺旋桨（jiǎng）材质等。多旋翼是（shì）定螺距桨型，设计相对简单一（yī）些。从设计桨（jiǎng）效角度（dù），桨（jiǎng）型设计要（yào）充分考（kǎo）虑（lǜ）与驱动电机（jī）的转速（sù）相匹配。
第（dì）三步（bù），设计驱动电机。根（gēn）据桨型气动力参数，设（shè）计驱动电机的各（gè）项参数（shù），主要（yào）包括：电（diàn）机额（é）定功率、电机额定（dìng）转速、电机最大转（zhuǎn）速、电机额（é）定扭矩、电机最（zuì）大扭矩、电机功重比等。多旋翼（yì）是（shì）以各个螺旋桨转速来控制升（shēng）力的，因（yīn）此重点围绕（rào）转（zhuǎn）速来设计（jì）驱动电机各项（xiàng）指标（biāo），对提高（gāo）桨（jiǎng）效（xiào）是非（fēi）常重要（yào）的。
第（dì）四步，检验桨效（xiào）。将设（shè）计（jì）好的螺旋桨和驱动电（diàn）机组合成实验样机，就可（kě）以在检验台（tái）上进行桨效的试验（yàn）工作了。检验台要求（qiú）较简单，只要能容（róng）易固定实（shí）验样机，并检测出实时（shí）升力，以及同（tóng）时的供电（diàn）电流等参数即可。不断加大电机的（de）转（zhuǎn）速，升力（lì）和电流都（dōu）会上升，记录升力和电流的（de）关系曲线（xiàn），将可换算成实验样机的升力和桨（jiǎng）效（xiào）关系曲（qǔ）线。检（jiǎn）验升（shēng）力和桨效关系曲线，可清楚得（dé）出实验样机在给定设计升力范围（wéi）内的桨效关（guān）系（xì）。
重（chóng）复第二步（bù）到第四步，反复调整桨型、电机各（gè）参数的（de）设计（jì），检验各种实验（yàn）样机（jī）的升力和桨效关系曲线（xiàn），从而选择出最优化的桨效设（shè）计实验样机，并将其升力和桨效关系曲线作（zuò）为下一步（bù）设计的技术参数依据。
二（èr）、设计飞控。
多旋翼无人机是（shì）一种欠驱（qū）动系统，无人机实时状态的6个自由度，完全依靠多个旋翼产（chǎn）生的升力来进行（háng）调整控制。因此，多旋翼无人（rén）机（jī）的升效取决（jué）于（yú）多个旋（xuán）翼单轴桨效的合成（chéng）效率，同时受（shòu）到无人（rén）机飞（fēi）行状态的极大影响。多旋（xuán）翼的飞（fēi）行（háng）状（zhuàng）态（tài）控制对提高无人机升效具有十分重要的作用。
多旋翼植（zhí）保无人机作业飞行要求相对（duì）比较简单，一（yī）般要求等（děng）高、直线、匀速飞行，起降需要缓速平稳，抗风能力（lì）在（zài）五级以下。根据植保作业的特点（diǎn），有效设计飞控，可较好地提高无人机的升效。
为提高升效设计飞控分为（wéi）两个层面：飞控算法层（céng）面（miàn）和（hé）飞控应用层面。
飞（fēi）控算法层面：这部（bù）分过（guò）于专业，也非常复杂，涉及飞控的核心算（suàn）法，一（yī）般（bān）的飞控厂家没有能力在此（cǐ）层面上设计研（yán）发，在此不加赘述。但设计原则应该是明确的，就是要（yào）依据桨效参数，结合植（zhí）保作（zuò）业特点，限定制约“过激”的飞行状态，使能量有效用于简单的植保作业飞（fēi）行动作上。
飞控（kòng）应（yīng）用层面：可为（wéi）植保无人机（jī）飞行设置一些限定条（tiáo）件。在无人机起降阶段，限定（dìng）起降速度和加速度；在植保作业阶段，限定（dìng）最大速度，限定加减速时的最大（dà）加速（sù）度。这些限定也同样是为了限定（dìng）制约“过（guò）激”的飞行（háng）状（zhuàng）态，提高植保作业的（de）升效。
三、设计效果预期。
无（wú）人机升（shēng）效的提高，节能效（xiào）果明显。我（wǒ）们对最（zuì）大（dà）起（qǐ）飞重量35KG，有效载药10KG的多旋翼（yì）植保机进行过测试，平均升（shēng）效（xiào）只有3.5KG/KW。究其（qí）原因，主要（yào）是使用（yòng）的全是航模电机和航模（mó）飞控，不是（shì）为（wéi）植保无人机专门设计，桨效本身（shēn）就不高，飞控对桨效的（de）合成效率也不高。经过设计试（shì）验（yàn），我们将（jiāng）平均升效提高到7KG/KW以（yǐ）上（shàng），升效提高了一倍，最直接的效果就（jiù）是完成（chéng）同样的植保作业，电池节（jiē）省了一半（bàn）容（róng）量。目前，电池是（shì）植保作业成本的制约因素，减少了电池成本，使（shǐ）无人机（jī）植保更加（jiā）贴近实（shí）际应（yīng）用。
无人机升效的提（tí）高，减少了机体内电磁干扰。升效（xiào）提高，节省了电能消耗，电池供（gòng）电的电（diàn）流（liú）相（xiàng）对有较大的减小，从而使在狭窄（zhǎi）机体内（nèi）通过大电流的（de）导线辐（fú）射出（chū）的电磁干扰下降，这对（duì）提高飞控系（xì）统的稳（wěn）定性十（shí）分有利。
无（wú）人机升效的提高，增加了（le）植保无人机操控的稳定性。为提高升效（xiào），飞控根（gēn）据（jù）植保（bǎo）作业的特点，进行（háng）了限定制约“过激”飞行状态的设计，这实（shí）际上起到了操控的增稳作用（yòng）。对于植（zhí）保（bǎo）无人机（jī）操控（kòng）手（shǒu）来讲，提高了可操控性，减少了植保作业的劳动强度。（来源民用无（wú）人机市（shì）场（chǎng）开发（fā）；原创作者林建）
图（tú）示：劲鹰植保无人机
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