单旋翼电动无人直升机辅助授粉作业参数优选-论文.pdf

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1、第30卷第l0期农业工程学报Vo1．30No．10102014年5月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMay2014单旋翼电动无人直升机辅助授粉作业参数优选李继宇1,2周志艳，，胡炼，臧英，一，闫梦璐，一，刘爱民，罗锡文，张铁民，2(1．华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州510642；2．华南农业大学工程学院，广州510642；3．湖南隆平种业有限公司，长沙410006)摘要：不同类型的农用无人直升机的结构不同，旋翼所产

2、生气流到达作物冠层后形成的风场也有较大差异，对应的风速、风向和风场宽度等参数对花粉的运送效果直接影响到授粉的效果(母本结实率)、作业效率及经济效益。该文采用单轴单旋翼电动无人直升机，根据正交试验设计法设计了3因素(飞行高度、飞行速度和飞机及负载质量)3水平的正交试验，通过考察平行于飞行方向(向)、垂直于飞行方向(Y向)、垂直地面(z向)3个方向上的峰值风速(、Y向越大越好，z向越小越好)、Y向风场宽度(越宽越好)、动力电池的压降(放电越慢越好)3个指标，对单旋翼电动无人直升机用于水稻制种辅助授粉的田问作业参数进行优选，试验

3、结果分析表明：SCAU．2型单轴单旋翼电动无人机在峰值风速>1m／s时对应的水稻冠层有效风场最宽可达8．1m，最窄为4．9m，该机型在所设计的试验条件下基本能满足传播花粉的需求；该机型在水稻冠层所形成风场的峰值风速主要受飞机的飞行速度、飞机及负载质量、飞行高度影响，且随着飞行速度的降低、飞机及负载质量的增加、飞行高度的降低，其峰值风速有逐步增大的趋势。结合有效风场宽度及电池电量消耗程度来考量，3种主要因素的主次排序及其较优水平依次为飞行速度1．56m／s、飞机及负载质量14．05kg和飞行高度I．93In。该结果可为其他单

4、轴单旋翼电动无人直升机用于水稻制种辅助授粉的田间作业参数设置提供参考，而且也可为制定基于农用无人直升机的水稻制种辅助授粉作业技术规范提供依据。关键词：农业；航空；无人直升机；单轴单旋翼；极差分析；正交试验；作业参数优选doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．10．002中图分类号：S252．9文献标识码：A文章编号：10026819(2014)一10—001008李继宇，周志艳，胡炼，等单旋翼电动无人直升机辅助授粉作业参数优选[J]．农业工程学报，2014，30(10)：1O一17．LiJiyu，

5、ZhouZhiyan，HuLian，eta1．Optimizationofoperationparametersforsupplementarypollinationinhybridricebreedingusinguniaxialsingle—rotorelectricunmannedhelicopter[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(10)：10—17．(inChine

6、sewithEnglishabstract)农业航空的发展应因地制宜，走“多机型、多作业0引言方式并举”的道路⋯，按照当前的发展态势，未来农业航空作为现代农业的重要组成部分和反中国农业航空的主要机型大致可分为有人驾驶、无映农业现代化水平的重要标志之一，目前在中国的人驾驶的固定翼飞机和旋转翼直升机以及动力三应用尚处于起步阶段，潜力巨大。中国农业航空未角翼等机型。来的需求主要集中在低空农情信息快速获取、超低微小型农用无人直升机具有作业高度低、无需空喷施作业和其他特种作业(例如制种辅助授粉)专用起降机场、操作灵活轻便，环境适应性

7、强等突等方面。结合中国农业的特点，据专家预测，中国出优点[2_3]，在农业生产中越来越受到青睐L4J。在杂交水稻制种辅助授粉作业中，利用无人驾驶直升机收稿日期：201310．31修订日期：2014．04—28飞行时旋翼所产生的风力，不仅可提高杂交水稻制基金项目：“十二五”国家“863”计划项目(2013AA102303，种时父本花粉的传播距离【5】，有利于杂交水稻全程2012AA101901．3)：国家自然科学基金项目(31371539)；公益性行业(农业)科研专项(201403057)；国家科技支撑计划课题机械化的实现f

8、6，而且还可提高生产效率，解决劳(2O14BAD06B07)动力目益紧张的难题。目前国内市场上已有Z．3、作者简介：李继宇(1979一)，男(汉族)，湖北黄冈人，博士生，讲师，ServoHeli．120、FH一1、DF—l、TXC8—5、WSZ．1805、主要从事农业航空应用技术研究，广州华南农业大学工