植保无人机的主要（yào）任务是装载农药进行喷洒作业，农药（yào）载重量是提高（gāo）航空植保作业效（xiào）率至关重要的（de）因素。从技术上（shàng）讲，植保无人机（jī）的（de）农药载重（chóng）量取决于其动（dòng）力分系统的（de）设计，而无人机的升效是动力分系统设计（jì）时最为重要的（de）技术指标。
无人机的升效（xiào）定义为总升力与总功率的比值。与（yǔ）之相区（qū）别，单轴（单个旋（xuán）翼）的升力与（yǔ）功率的比值称为桨效。作（zuò）为多（duō）旋翼无人（rén）机而言，无人机（jī）升效（xiào）是多个单轴桨效（xiào）的合成。设计步骤如下：
一、设计桨效。
第一步，确定单（dān）轴升力（lì）。单轴（zhóu）升力＝ 损（sǔn）耗补偿系（xì）数×最大（dà）起（qǐ）飞重量／旋翼个（gè）数。损耗补偿系数是为弥补（bǔ）多轴合成升力的损失（shī）设定的，是一个经验（yàn）值，需要通过（guò）大量的试验数据综合归纳得出。
第二步（bù），设计螺旋（xuán）桨形状。根据单轴（zhóu）升力、多（duō）旋（xuán）翼结构尺寸等因（yīn）素，设计螺旋桨的参数，主要包括：螺旋桨叶数、螺旋桨直径（jìng）、螺旋（xuán）桨（jiǎng）螺距、螺旋桨材质等。多旋翼是定（dìng）螺（luó）距桨（jiǎng）型，设计相对简单一些。从设计桨（jiǎng）效角度，桨型设计要（yào）充分考虑与驱动电机的（de）转（zhuǎn）速相匹配。
第三步，设计驱（qū）动电机。根据桨（jiǎng）型气动力参数，设计驱（qū）动（dòng）电机的各项参数，主（zhǔ）要（yào）包括（kuò）：电机额定（dìng）功率、电机额定转速、电机最（zuì）大（dà）转速、电机额定扭矩（jǔ）、电机（jī）最（zuì）大扭矩（jǔ）、电机功重比等（děng）。多旋翼（yì）是（shì）以各（gè）个螺旋桨转速来控（kòng）制升力的，因（yīn）此（cǐ）重点围绕转速来设计驱动（dòng）电机各项指标，对提高桨效是非常重要（yào）的。
第四步，检验桨效。将设计（jì）好的螺旋桨（jiǎng）和驱动电机组（zǔ）合成实验样机（jī），就可以在检验（yàn）台上进行桨（jiǎng）效的试验（yàn）工（gōng）作了。检验（yàn）台要（yào）求（qiú）较简单（dān），只要能容易（yì）固定实验样机，并检测（cè）出实（shí）时升力，以及（jí）同时的供电电（diàn）流（liú）等参（cān）数即可。不断加大电机的转速，升力和电（diàn）流都会上（shàng）升，记录升力和电（diàn）流的关系曲线，将可换算成实验样机的升力和桨效（xiào）关（guān）系曲（qǔ）线。检验升力和（hé）桨效关系曲线，可（kě）清楚得出实验样机在（zài）给定设计升（shēng）力范围内的桨（jiǎng）效关（guān）系。
重复（fù）第二步到（dào）第四（sì）步（bù），反复（fù）调整桨型、电机各参数的设计，检验各种实验样机的（de）升力（lì）和桨效关系曲线，从而（ér）选择出最优（yōu）化的桨（jiǎng）效设计实验样机，并（bìng）将其升力和桨（jiǎng）效关系曲线（xiàn）作为下一步设计的技术参数依（yī）据。
二、设计飞控。
多旋翼无人机是一种欠驱动系统，无（wú）人（rén）机（jī）实时状态的6个自由度，完全依靠多个旋（xuán）翼产生的升力（lì）来进行调整控制。因此，多（duō）旋（xuán）翼无人机（jī）的升效取决于多个旋翼单轴桨效的（de）合成效（xiào）率，同时受到无人机飞行（háng）状（zhuàng）态的极大（dà）影（yǐng）响。多旋翼的飞行（háng）状态控制对（duì）提高无人机升效具有十分重（chóng）要（yào）的作用（yòng）。
多旋翼植保无人机作业飞行要求相（xiàng）对（duì）比（bǐ）较简单，一般要求（qiú）等高、直线（xiàn）、匀（yún）速飞（fēi）行，起降需要（yào）缓（huǎn）速（sù）平稳，抗风能力在五级以下。根据植保作业（yè）的特点，有效设计飞控，可较好地提高无人（rén）机（jī）的升效。
为（wéi）提高升（shēng）效设计飞控分为两个层面（miàn）：飞（fēi）控算（suàn）法层面和飞控应用（yòng）层（céng）面。
飞控算（suàn）法（fǎ）层面：这部分过于专业，也非常复杂，涉（shè）及飞控的核心算法，一般（bān）的飞控厂家没有能力（lì）在此层面上设计研（yán）发，在此不加赘述。但设计原则应该是明确的，就是要依据桨效参数（shù），结合植保作业（yè）特点，限（xiàn）定制约（yuē）“过激”的（de）飞行状态，使能量有效用（yòng）于简单（dān）的植保作（zuò）业飞行动作上。
飞（fēi）控应用（yòng）层面：可为植保无（wú）人机飞行设置一些限定条件。在无人机起降阶段，限（xiàn）定（dìng）起（qǐ）降速度和加速度；在植保作业阶段，限定最大（dà）速度，限定加减（jiǎn）速时的最大加速度。这些限定也同样是为了限定（dìng）制约“过（guò）激”的飞行（háng）状态（tài），提高植保作业的升效。
三（sān）、设计效果预期（qī）。
无人机升效（xiào）的提高，节能效果明（míng）显。我们对最大起飞重量35KG，有效载药10KG的多旋翼（yì）植保机进行过测（cè）试，平均升效只有3.5KG/KW。究其原（yuán）因，主要是使用的全是航模电（diàn）机和航模（mó）飞控，不是（shì）为植保无人机专门设计，桨效本（běn）身就不高（gāo），飞控对桨效的合成（chéng）效率也不高。经过（guò）设计试验，我们将平均升效（xiào）提高（gāo）到7KG/KW以（yǐ）上，升（shēng）效提（tí）高了一（yī）倍，最直接的效果就是完（wán）成同（tóng）样的植保作业，电池节省了一半（bàn）容量。目前，电（diàn）池是植保作业成本的制约因素，减少了电池成本，使无人机植保更加贴（tiē）近实际应（yīng）用。
无（wú）人机升效的提（tí）高，减少了机体内电（diàn）磁（cí）干扰。升（shēng）效提高（gāo），节省了电能消（xiāo）耗，电池供电的电流（liú）相对有较大（dà）的减（jiǎn）小，从而使在狭窄（zhǎi）机体内通过大电流的导线辐射（shè）出的电磁干扰（rǎo）下（xià）降（jiàng），这对（duì）提高（gāo）飞控（kòng）系统的稳定性十分有利。
无人机升效（xiào）的提高，增加了植保无人机操控的稳定性。为提高（gāo）升效，飞控根据（jù）植保作业的特点（diǎn），进行了（le）限（xiàn）定制约“过激（jī）”飞行状态（tài）的设计，这（zhè）实际上起到了操控（kòng）的增稳（wěn）作用。对于植（zhí）保无人机操（cāo）控（kòng）手来（lái）讲，提高了（le）可操控性，减少了植保作业的劳（láo）动强度。（来源民用无人（rén）机市（shì）场开发；原创（chuàng）作者林（lín）建）
图示：劲鹰（yīng）植保无人机
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