随着风电市场的逐渐成熟,大型风力发电机组相继出现,叶片长度也由原来的30~40m增加至60~70m。风电机组的生命周期是20年,叶片长度的增长和叶片重量的增加给叶片的运行维护带来了挑战。现在传统的叶片巡检手段是望远镜观察和绳索垂降人工巡检。传统的叶片巡检有以下缺点:(1)巡检效率低,工人劳动强度大;(2)高空作业,巡检成本高;(3)巡检时间长,停机发电量损失大。
无人机(UnmannedAerialVehicle,UAV)或称无人飞机系统(UnmannedAir原craftSystem,UAS),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机技术是世界范围内热门的研究领域,近年来随着复合材料、动力系统、传感器、尤其是飞行控制等技术的飞速发展,无人机性能不断提高,无人机正逐步代替有人机开展部分空中侦查、监控、通信、勘测等任务。
图1 RQ-170野哨兵冶无人机
1.无人机分类及特点
1.1无人机分类
无人机按照飞行原理和结构进行分类,可以大致分为固定翼无人机和旋翼无人机两大类。固定翼无人机通过固定式的机翼产生升力,外形与传统的固定翼载人飞机类似,如图1所示。旋翼无人机通过旋转的
桨叶提供升力,通过桨叶旋转面的倾斜产生水平运动。这类无人机具有垂直起降能力,提高了起降场地的适应性,如图2,图3,图4所示。
图2 AIRKEY无人直升机

图3 大疆inspire-1

图4 RQ-16涵道式无人机
1.2无人机特点对比
相比于旋翼无人机复杂的机械结构,固定翼无人机的任务载荷更高,飞行时间更长。旋翼无人机由于可以悬停和低速飞行,因此近距离、低速运动或者长时间保持同一视角的观测任务需要使用旋翼无人机完成。各类无人机的特点对比如表1。
2.多旋翼无人机
多旋翼无人机由于具备悬停和低速飞行能力,并且以其操控简易,维修方便,经济性好的特点,本文主要以多旋翼无人机作为研究重点。