随着现代科学技术在农业领域的广泛应用,我国农业装备技术水平有所提升。例如,无人机在农业领域的不断推广应用,极大的推动了农业航空装备技术的发展。当下应用于农业领域的无人机种类较多,但以电动多旋翼无人机为主。电动多旋翼无人机具有价格低、灵敏性强、适应性强、起降快、起降要求低等特点,然而持续作业能力低限制了电动多旋翼无人机的推广应用。现代农业航空技术的发展对电动多旋翼农用无人机的载荷能力、持续作业能力、作业效率提出更高的要求,而目前电动多旋翼植保无人机存在续航时间短、载质量小、作业效率低等问题。在现有技术及机身尺寸的限制下,为了解决以上问题,目前大都以增加单根机臂上的旋翼数量为主要解决方法。当旋翼数量增加后,旋翼的布局方式不同,多旋翼无人机就会有不同的性能表现。为了提升多旋翼无人机的整机性能,本研究针对多翼单臂结构电动无人机旋翼布局方式及能耗进行试验研究。主要工作包括:1、设计并搭建一种纵列式多旋翼布局能耗检测平台,该平台不仅保证了多变量测试的高效率,而且通过自动化的操作提高了安全性能。其能够按照遥控指令准确调节旋翼的转速,并通过参数自动调节系统来调节旋翼间任意空间相对位置,以便研究不同相对位置下旋翼升力性能随旋翼转速的变化规律。该装置可自动完成对电机电压、电流、拉力传感器数据的采集,并可得到实时的升力和功率,保证了测试的高效性、安全性与可靠性,具有高效率、操作简单、成本低的优点。2、通过试验测试平台对同尺寸双旋翼在平面式、共轴式、纵列式布局结构下的升力性能及能耗进行试验测试,对比分析了不同布局结构双旋翼的升力随试验参数的变化规律。根据分析结果针对双旋翼纵列布局下旋翼升力随横向间距比D/R的变化规律进行细化试验,得出D/R=1.8为双旋翼纵列式布局方式的最优横向间距比。同时针对纵列式布局方式下的同尺寸多旋翼升力随D/R的变化规律进行试验测试,验证多旋翼纵列式布局方式的最优横向间距比D/R=1.8。随后对不同尺寸双旋翼的升力随横向间距比的变化规律进行测试,验证最优横向间距比D/R=1.8的普遍适用性。3、根据不同布局方式下,旋翼升力性能随消耗功率变化规律的试验分析结果,对多翼单臂结构的六轴12旋翼无人机三种不同布局方式的性能参数进行对比,并搭建平面式、纵列式布局方式下的六轴12旋翼无人机实体机型进行飞行试验,针对两种机型在相同负载下的悬停功率进行测试对比。根据试验分析结果得出:平面式机型相对于优化后的纵列式机型在单位时间内悬停功率仅减小了0.06%,而机身质量增加6.82%,机身尺寸增加38.70%。通过实体性能测试对比验证了纵列式布局方式的优化结果。本研究针对不同布局基本型下旋翼升力随D/R的变化规律进行试验,通过试验分析结果提出D/R=1.8的纵列式布局方式,对多翼单臂结构电动无人机的旋翼布局进行优化。在保证无人机能效的前提下,通过改变旋翼间的相对位置,对多翼单臂结构电动无人机的机身尺寸及重量进行优化。在单位时间内消耗功率相当的情况下,机身质量减轻6.4%,机身尺寸缩小27.90%,从而提升了整机性能。