基于空间质量平衡法的植保无人机施药雾滴沉积分布特性测试

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1、第32卷第24期农业工程学报Vol.32No.242016年12月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringDec.201689·农业航空工程·基于空间质量平衡法的植保无人机施药雾滴沉积分布特性测试11※111王昌陵，何雄奎，王潇楠，王志翀，王士林，12345李龙龙，Jane.Bonds，Andreas.Herbst，王志国，梅水发（1.中国农业大学理学院，北京100193；2.邦德斯咨询有限公司，巴拿马城32408美国；3.德国联邦作物研究中心植保施药技术研究所，布伦瑞克D

2、-38104德国；4.安阳全丰航空植保科技有限公司，安阳455001；5.中国人民解放军61833部队，北京100094）摘要：为了探究飞行方式、飞行参数及侧风等因素对无人机喷雾雾滴空间质量平衡分布和旋翼下旋气流场分布的影响，该文基于无人机施药雾滴空间质量平衡测试方法，测定了3WQF80-10型单旋翼油动植保无人机在不同飞行方式（前进、倒退）、飞行高度和侧风速条件下的喷雾雾滴空间不同部位的沉积率和下旋气流风速。结果表明：对于该型无人机，在飞行高度(3.0±0.1)m、速度(5.0±0.2)m/s、1.2m/s侧风速条件下，机头朝前与机尾朝前2种

3、飞行方式对雾滴分布有显著影响，机尾朝前的飞行方式底部沉积比例可达60%，作业效果更佳；在2.0~3.5m高度、(5.0±0.3)m/s速度和0.8m/s侧风速条件下，空间质量平衡收集装置底部雾滴沉积率变异系数与高度呈现线性负相关，线性回归方程决定系数为0.9178，即高度越高雾滴分布均匀性越好；在(3.0±0.1)m高度和(5.0±0.3)m/s速度条件下，空间质量平衡收集装置底部雾滴加权平均沉积率与侧风风速呈线性正相关，线性回归方程决定系数为0.9684，即侧风速越大雾滴越集中分布在下风向处；飞行方式、高度和侧风3种因素对单旋翼无人机喷雾雾滴

4、产生的影响都是通过改变其旋翼下旋气流场在垂直于地面向下方向的强度，减弱气流对雾滴的下压作用来实现的。研究结果可以为植保无人机设计定型、田间喷雾作业参数确定和作业条件的选择提供理论参考。关键词：喷雾；农药；机械化；植保无人机；雾滴；空间质量平衡；飞行参数；沉积doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.24.012+中图分类号：S252.3文献标志码：A文章编号：1002-6819(2016)-24-0089-09王昌陵，何雄奎,王潇楠，王志翀，王士林，李龙龙，Jane.Bonds，Andreas.Herbst，王志国，

5、梅水发.基于空间质量平衡法的植保无人机施药雾滴沉积分布特性测试[J].农业工程学报，2016，32(24)：89－97.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.24.012http://www.tcsae.orgWangChangling,HeXiongkui,WangXiaonan,WangZhichong,WangShilin,LiLonglong,Jane.Bonds,Andreas.Herbst,WangZhiguo,MeiShuifa.Distributioncharacteristicsofpestic

6、ideapplicationdropletsdepositionofunmannedaerialvehiclebasedontestingmethodofspatialqualitybalance[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2016,32(24):89－97.(inChinesewithEnglishabstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.24.012http

7、://www.tcsae.org近年来，中国农用植保无人机发展迅速，据农业部0引言相关部门统计，截至2016年5月止，全国在用的农用无农业病虫草害是影响中国粮食安全和农产品有效供给人机共有178种，全国农业航空技术95%以上用于航空的重要制约因素[1]。但是，目前中国的施药机械、施药技术[13]植保作业。一直以来，科研人员从多种角度采用不同[2-3]水平相对落后于世界发达国家水平，农药利用率低，随方法对无人机田间植保应用中雾滴沉积和飘失特性进行着现代农业规模化的发展，中国施药技术和装备落后现[14]了探索。张瑞瑞等基于变介电常数电容器原理和传感

8、[4]状亟待改进。植保无人机不需要跑道，运行成本低，控器网络技术设计了航空施药雾滴地面沉积实时监测系制灵活，机动性强；可在全地形条件下作业，喷洒效率统