交叉双旋翼控制方式

植保无人机设计

应用范围

1.农用植保：载药量相对于市面上大，续航能力更强。全自动无人值守控制更方便。

2.森林消防：续航能力强，必要时可添加副油箱。

3大型航拍：载重提升和较高的悬停稳定性能够提供更强大的航拍画面质量。

飞机结构设计

该型无人机采用交叉双旋翼结构，此种结构具有以下优缺点：

优点：抗侧面风能力强、悬停稳定性较好、由于其稳定性较高，所以相对其他机型更适合于吊挂作业和起重工作；机械结构相对简单，相对的，维护成本和难度相对较低。

缺点：由于采用横列双旋翼结构，由于其气动布局，飞行速度会受到影响、主选翼数每侧最多不能超过两片（超过两片存在潜在的桨叶撞击的可能），所以升力不如其他双旋翼的机型。

应用实例

K-1200起重直升机、美国K-MAX无人运输机等，采用该结构的直升机的机型较少，可借鉴的类型不多（现在应用该结构的机型主要产自卡曼公司）。但是，此类结构早在二战时期就已经出现，而且国内有

某农民自造该结构飞机的案例（结果未定）。

控制原理

通过舵机来控制旋翼的桨叶螺距来改变飞机的飞行姿态，尾桨来调整飞行状态。双旋翼通过齿轮结构来同步转速。

飞行控制板采用pixhawk该控制板具有自动控制、修正飞行状态、自动返航等功能，共有8个通道，所以功能相当丰富，满足该类型无人机的要求。

飞行控制

采用人工控制+自动控制相结合的原理且人工控制要优先于飞机的自动控制。

流程图如下：

自动路径规划流程图

飞行安全

该无人机采用了8个车载雷达探头，用来探测飞机飞行时周围的障碍物来自动调整飞机的飞行状态。

设计数据（参考）

飞机尺寸：长（不含旋翼）2700mm

宽（不含旋翼）800mm

高1200mm

主选翼尺寸：1500-1700mm

飞机质量（空载）：60-65kg

载油量（不加副油箱）：10-15L

标准载重：50kg

最大载重：60-70kg

主旋翼转速：1000-1200r/min

所需材料

1.飞行控制：pixhawk飞控板、arduino开发板一块、GPS定位模块（带罗盘）两个、汽车倒车雷达探头8个、数传模块、遥控器、油门舵机1个、主旋翼控制舵机4个、垂直尾桨舵机1个、水平尾桨舵机1个。

2.动力部分：采用雅马哈摩托艇发动机，价格较低，功率大，缺点是相对于航空发动机的转速较而且在相同质量下功率低于航空发动机。优点是此类在民间自造飞行器（载人）上有广泛的应用案例，技术相对较成熟。

3.传动部分：6:1转速齿轮箱，与主选翼转轴为一体化结构。

4.机身部分:碳纤维框架结构，或者采用铝合金结构，前者的重量较轻，可以让飞机具有更大的载重量，但是成本较高，加工工艺较铝合金复杂；后者的价格更低，加工工艺更加简单；鉴于两者的区别，可以采用高低搭配的方式。如，飞机的整流罩，，尾翼及其他不易磨损的部位采用碳纤维，其他部分采用铝合金焊接结构。

实验难点及解决方法

1、飞机结构设计

由于该结构在现实应用中采用极其罕见，所以可查的资料并不多，现在所理解的控制方式为通过控制桨叶的螺距来改变飞行状态，并通过尾桨辅助调整飞行姿态，难点在于尾桨大小，根据查阅的资料，一般在航模（固定翼）上，尾桨所占比例要大于真机的尾桨（一般为1.2到1.5倍）。

2.播撒范围的边界划定

由于pixhawk所提供的是地图导航所以边界划定和导航轨迹文件的坐标可以使用经纬度飞行方法采用如下的方法。难点在于如何将该导航程序整合到pixhawk的控制程序中。而且由于现实情况下可能会在较大的地区播撒，所以由于遥控设备控制距离的影响，所以飞机必须能够在无遥控的情况下完成规划径的飞行。

3、安全性的保障

暂定为采用倒车雷达探头来扫描障碍物，在自动驾驶的模式下自动后退和升高来躲避障碍物。

具体实施方法