在民用多旋翼无人机的研发与量产环节，核心性能实验是验证产品设计符合性、保障作业可靠性的关键环节。依据GB/T 38058-2019《民用多旋翼无人机系统试验方法》，我们针对某型5kg级电动多旋翼无人机开展了续航时间、风洞悬停抗风及起飞性能专项实验，通过标准化操作与数据对比，系统验证了该机型的核心性能指标，为产品优化与行业应用提供了量化依据。

一、续航时间实验：多工况下的能量性能验证

续航能力是无人机作业效率的核心指标，直接决定其适用场景的广度。本次实验严格遵循标准6.4.8条要求，针对空载/满载两种状态，分别开展悬停与平飞续航测试，全面评估电池能量利用效率。

1. 实验方案设计

被试品：某型四旋翼无人机（最大起飞质量5kg，标配22.2V/5000mAh锂电池）；

环境条件：室外开阔场地，温度25℃±2℃，相对湿度55%±5%，气压101kPa，风速1.2m/s（2级风）；

工况设置：

空载悬停：无任务载荷，离地10m悬停至低电量告警（电量10%）；

空载平飞：无任务载荷，10m高度沿短轴200m椭圆形航线平飞，速度取作业速度中值8m/s；

满载悬停：挂载1kg任务载荷（模拟相机+电池），离地10m悬停；

满载平飞：挂载1kg载荷，同空载平飞航线与速度。

数据采集：采用GPS模块（采样频率10Hz）记录位置与时间，电池管理系统（BMS）同步记录电压、电流及剩余电量。

2. 实验结果与分析

续航时间数据（3次试验取最小值）：

标准符合性分析：该机型设计续航指标为空载悬停≥25min、满载平飞≥15min，实验结果均超出设计值，符合标准“取3次最小值”的判定原则。平飞工况功耗显著高于悬停（约30%-35%），主要因克服空气阻力需额外能量；满载状态较空载续航下降约29%-31%，与载荷增加导致的升力需求提升一致。环境因素中，风速对平飞续航影响显著：当实验后期风速增至2.5m/s（3级风），空载平飞续航缩短约8%，印证了标准中“风速≤5.4m/s”环境要求的合理性——强风会导致额外能耗。

二、风洞悬停实验：抗风性能的量化验证

悬停稳定性是无人机在复杂气象条件下作业的基础能力，尤其在测绘、巡检等高精度场景中至关重要。本次实验依托闭式回流风洞，模拟不同风速下的悬停状态，验证其抗风能力是否满足设计指标（最大抗风等级6级，10.8m/s）。

1. 实验方案设计

风洞参数：试验段尺寸3m×3m×6m，风速调节范围0-15m/s，均匀性≤±5%；

测试风速：3m/s（3级）、6m/s（4级）、9m/s（5级）、10.8m/s（6级），每级风速稳定3min；

数据采集：激光跟踪仪（精度±0.5mm）记录无人机与悬停原点的水平距离（L）和垂直距离（H），每秒采样1次，计算180s内的均值与标准差（σ）。

2. 实验结果与分析

悬停精度数据：

标准符合性分析：依据标准6.4.9条，定点悬停需考核水平与垂直偏差。该机型设计水平偏差≤1.5m（6级风），实验结果1.25m符合要求；垂直波动随风速增大呈线性增加，但最大偏差0.35m（10.8m/s时）仍在可接受范围。风洞实验中发现，当风速超过8m/s时，无人机出现轻微侧倾（≤5°），通过电机差速调节可维持姿态，印证了标准中“抗风能力试验需观察转向、侧飞响应”的要求——该机型在6级风下仍能响应地面控制指令，无失控现象。

三、起飞性能实验：初始阶段的稳定性验证

起飞是无人机作业的首个关键环节，其稳定性直接关系到作业安全。本次实验按照标准6.3.9条要求，在不同地面条件下验证自动起飞的可靠性。

1. 实验方案设计

场地条件：

平整地面：水泥地，坡度0°，表面粗糙度Ra1.6μm；

轻微坡度：沥青地，坡度5°（小于标准规定的10°），沿坡度方向设置起飞线；

模拟松软地面：草坪地，草高5cm，土壤含水率20%；

实验步骤：每次起飞前检查电机启动一致性（转速差≤50r/min），执行自动起飞程序（垂直离地至1.5m高度悬停），记录起飞时间、离地瞬间姿态角及是否出现“蛙跳”“翻转”等异常。

2. 实验结果与分析

起飞性能数据：

标准符合性分析：所有场地条件下，无人机均无翻转、失控现象，符合标准“自动起飞不应出现蛙跳、翻转”的判据。松软地面起飞时间延长0.9s，因草坪对起落架的支撑力不均匀，导致初始升力建立较慢；5°坡度地面的最大倾角3.8°，通过飞控系统实时调节可快速修正（1.5s内恢复至≤1°），验证了坡度在标准允许范围内的安全性。实验中发现，当电池电量低于20%时，起飞加速阶段电机响应延迟约0.3s，提示需在操作手册中补充“建议电量≥30%时起飞”的说明，这与标准“试验需评测维护保养要求”的目标一致。

四、实验总结与应用建议

通过三项核心性能实验验证，该型无人机的续航、抗风及起飞性能均符合GB/T 38058-2019标准要求，且关键指标优于设计值，具备在测绘、低空巡检等场景的应用潜力。结合实验过程，提出以下建议：

1.    续航优化：平飞工况下的能耗占比偏高，可通过优化螺旋桨气动效率（如采用变距桨）进一步提升续航；

2.    抗风设计：6级风下水平波动接近设计上限，建议强化飞控算法中的风干扰补偿模块；

3.    操作规范：基于起飞实验结果，需明确“避免在坡度＞8°或松软地面起飞”的操作禁忌，补充至维护手册。

GB/T 38058-2019为实验提供了系统化的方法框架，而实际实验数据则反向验证了标准的科学性——通过将实验室数据与实际作业场景关联，可推动无人机产品从“达标”向“优质”升级，为低空经济的安全发展奠定技术基础。