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An Unmanned Industrial-use Helicopter Bringing Together Three Types of Technology

介绍雅马哈发动机技术背后的故事。

雅马哈的工业用无人直升机是一种无人机,主要用于农业领域的作物喷洒,但也被研究机构用于科学调查,辅助防灾和测量观测任务。
2016 年 10 月发布的新 FAZER R 是雅马哈的最新型号。它是根据农业产业的最新变化和基于日本政府“积极农业政策”的飞机制造业法*修订版开发的下一代机型。它以上一代FAZER为基础,但获得了更高的发动机功率输出、减少旋转损失的新尾旋翼形状等,使其能够承载一个32升的农化罐,大约是其1.5至2倍。之前型号的尺寸。这使得 FAZER R 每次飞行都能在更大的四公顷(40,000 平方米)土地上撒播农用化学品。

* 2014 年修订的飞机制造业法:最大起飞重量从 100 公斤增加到 150 公斤

此外,雅马哈还宣布推出 FAZER R G2,这是一款基于 FAZER R 的特殊型号,配备自动飞行到人类视线范围以外的区域。它用于处理诸如在危险区域进行测量、进行观察和收集视频片段等任务。与之前的 RMAX G1 自动飞行模型相比,承载能力从 10 公斤增加到 35 公斤,最大工作高度从 1,000 米增加到 2,800 米,可以观测浅间、十胜、草津白根等高海拔火山和阿苏。
雅马哈的三大核心竞争力:小型发动机技术、玻璃钢技术和电子控制技术,编织并支持这两款车型的可靠性。以动力装置为例,无人驾驶直升机需要能够像农化罐一样承载重物,因此它应该具有足够的驱动力和耐用性,以提供持续稳定的飞行。
通常,当直升机的旋翼尖端旋转速度超过音速时,直升机产生的升力会减少并且容易失速。因此,通常情况下,在调整转子的桨距以增加或减少升力的同时,保持固定的旋转速度。 FAZER 和 FAZER R 在正常运行时的转子转速设置为 840 rpm。其专门开发的 390cc 燃油喷射、液冷、4 冲程 2 缸发动机(#1)确保性能稳定,特别是在日本炎热潮湿的夏季经常使用的稻田上运行时。
发动机的水平对置气缸布局带来了出色的重量平衡、设计紧凑和质量集中等优势。日本越来越多的农业区靠近居民区和市区,因此在开发过程中也考虑了工艺品的操作环境。该发动机包含多年的 Yamaha 发动机开发技术和丰富的零件,肯定会引起机器爱好者的兴趣,例如锻造铝活塞、集成在曲轴箱中的镀铬气缸、没有中心轴颈的曲轴、塑料树脂进气歧管和钛排气管。
FRP 转子(#2)和车身整流罩也是这些工艺的突出特点之一。它们不仅轻巧坚固,而且在撞击物体时也不会分解成许多小块,因此使用这种材料还有助于防止二次事故。此外,直升机旋翼通常由金属、木材、碳纤维等制成,但雅马哈使用两个高精度双桨叶旋翼,其中每个桨叶的重量约为 1,700 克,但两个桨叶之间的重量差异仅在5克。转子的形状和尺寸自然会影响机器的重心,还会影响其整体平衡、扭转特性等,因此能够创造出均匀轮廓的高水平制造精度是由于充分利用了我们通过获得的 FRP 专业知识我们多年来建造船体。
然而,最重要的是让遥控无人直升机易于操作,让尽可能多的人使用。为此,雅马哈花费了大量的时间和精力来开发和完善其电子控制技术。
1990 年,采用激光传感器来控制高度的高精度 Yamaha 操作员支持系统 (YOSS) 被添加到 R-50 型号中。随后,革命性的 Yamaha 姿态控制系统 (YACS) 是使用来自三个陀螺仪传感器和一个加速度计的反馈开发的。 1995年在R-50中加入了YACS,使直升机更易于操作,1997年发布的RMAX进一步提高了精度。此外,2003年发布的RMAX Type II G在系统中增加了GPS并大大提高直升机的可用性。 FAZER 和 FAZER R 将 GPS 天线和方向传感器合二为一,采用锁相环 (PLL) 设备控制无线电波长以提高接收稳定性,对电子控制系统进行多项改进,具有空速控制模式等.这些功能实现了轻松、平稳的起飞和着陆以及自动保持空速的能力。
此外,2000 年推出了能够自动飞行的模型 RMAX G0,旨在捕捉图像并观察人类视线范围之外的火山。其高精度实时动态差分 GPS (RTK-DGPS) 系统可实现沿预编程飞行路径的自动飞行。此外,随着2006年推出的RMAX G1,飞行控制系统的进一步改进使得即使在大风等困难条件下也能实现更精确的飞行,扩大了自动飞行带来的优势。通过这些方式,雅马哈的无人直升机正在扩展到农业部门以外的用途,例如用于火山爆发和其他灾区的观察和调查。

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