[发明专利]面向运输任务的纯电驱多旋翼飞行器动力系统选型方法

说明书

本发明公开了一种面向运输任务的纯电驱多旋翼飞行器动力系统选型方法，属于纯电驱多旋翼飞行器技术领域，通过对飞行器各部分重量进行预估和性能分析指导选型，使用整机推重比、动力控制裕量、电池有效工作范围和电池放电倍率对飞行器动力系统匹配程度进行评价，最后计算飞行器续航时间，核验飞行器整体动力性能和续航表现。本发明的选型方法给出了较好的纯电驱多旋翼飞行器动力系统选型优化方法，有利于平衡飞行器动力系统性能和续航表现，在满足任务要求的前提下提升续航时间。

技术领域

本发明涉及多旋翼飞行器技术领域，尤其涉及一种面向运输任务的纯电驱多旋翼飞行器动力系统选型方法。

背景技术

多旋翼飞行器由于具备垂直起降、空中悬停等独特优势，且机动灵活，使用门槛低，而在航拍、勘探、物流运输等领域已经有了诸多应用。但是，受制于目前的电池技术，续航始终是纯电驱动多旋翼飞行器最大的短板。尤其是在运输领域，对负载和续航有更为迫切的需求。另一方面，相比于化石燃料，电能又具有清洁、高效、可再生的属性，无疑是未来的发展方向。因此，优化纯电驱多旋翼飞行器的动力系统选型，平衡飞行器整体的动力性能和续航性能，使得飞行器在完成既定飞行任务的同时，具备良好的续航表现。

目前国内外已经有了一些针对多旋翼飞行器动力系统选型优化方法的研究报道，但是基本上都是预先设定了飞行器的整机重量，然后从产品数据库中挑选合适的产品。此方法需要对飞行器整机重量有精准的预估，且对估计偏差没有纠正的步骤，对选型匹配程度也没有评价标准，缺乏实操性。

发明内容

本发明针对现有的纯电驱多旋翼飞行器动力系统选型匹配问题，提出了一种纯电驱多旋翼飞行器动力系统选型方法。本发明采用循环迭代的方法进行选型，可以尽量缩小整机预估重量和实际重量的差距，且对动力系统的匹配程度给出了量化的优化指标，在此基础上还可较为准确地计算出飞行器的续航时间。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：一种面向运输任务的纯电驱多旋翼飞行器动力系统选型方法，包括如下步骤：

(1)确定运输任务的载荷及实际续航时间，预估多旋翼飞行器各部分重量，并可得到电池容量、电机电调功率参数；

(2)根据步骤(1)初步挑选多旋翼飞行器的电池、动力系统和机身结构型号，根据挑选的型号校核预估多旋翼飞行器各部分重量，若与预估多旋翼飞行器各部分重量的偏差超过20％，则根据偏差重新设定多旋翼飞行器各部分重量，并计算电池容量、电机电调参数，直至挑选的型号的重量与预估多旋翼飞行器各部分重量偏差不超过20％为止；

(3)根据步骤(2)最终挑选的型号获得各部件性能，所述各部件性能包括：电池放电曲线，动力系统拉升力与油门、电压、电流、功率之间的曲线关系；

(4)根据步骤(3)获得的各部件性能，获得所挑选多旋翼飞行器的整机推重比、动力控制裕量、电池有效工作范围和电池放电倍率的指标，判断所述动力系统和电池的指标是否匹配，若电池和动力系统不相匹配，则返回步骤(2)，重新估计多旋翼飞行器各部分重量并重新计算电池容量、电机电调参数，对电池和动力系统重新选型，直至电池和动力系统符合匹配的指标；

(5)随后根据选定电池的放电曲线，使用数值计算方法计算电池放电时间，验证飞行器续航时间，所述续航时间小于实际续航时间，则返回步骤(2)，重新估计多旋翼飞行器各部分重量并重新计算电池容量、电机电调参数，对电池和动力系统重新选型，直至续航时间大于或等于实际续航时间，即完成对多旋翼飞行器动力系统的选型。

进一步地，步骤(4)中所述整机推重比是指：在满电状态下带载不小于1.6，在空电状态下带载不小于1.2。

进一步地，步骤(4)中动力控制裕量是指电池有效工作范围内，动力系统最大拉升力和飞行器重量之差。