【摘要】：植保無人機(jī)低空低量噴灑技術(shù)的特點是一次性作業(yè)面積大、病蟲害防治效果好、作業(yè)效率和農(nóng)藥利用率高。噴灑作業(yè)時,人藥分離模式從根本上解決病蟲害防治過程中農(nóng)藥對作業(yè)人員危害的難題,滿足了現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)高效化和安全化發(fā)展的要求。但是噴灑作業(yè)時無人機(jī)旋翼產(chǎn)生的氣流為非定常流場,下洗流場對霧滴沉積和飄移的影響較大。要使噴灑農(nóng)藥的藥效達(dá)到最佳,并且精確的噴施到植株冠層中均勻地覆蓋到葉片的正反面上,不僅與植保無人機(jī)飛行性能的安全穩(wěn)定性有關(guān),還與配套噴霧系統(tǒng)的霧化效果、霧滴粒徑、無人機(jī)旋翼氣流場、噴灑高度、噴灑流量、作物特性以及環(huán)境條件等有關(guān)。本文在江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目—大載荷無人機(jī)高效施藥技術(shù)及噴灑裝備(CX(15)1038)的資助下,以有效載荷60kg的FR-200油動力單旋翼植保無人機(jī)為研究平臺,針對影響無人機(jī)噴灑效果的參數(shù)研究霧滴沉積特性的變化規(guī)律。本文的主要研究工作包括:1.大載荷無人機(jī)噴霧系統(tǒng)設(shè)計與霧化效果的研究�；贔R-200無人直升機(jī)載具平臺,結(jié)合其飛行性能參數(shù)選擇合適的噴霧系統(tǒng)構(gòu)件,設(shè)計了配套的大載荷植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng),基本滿足植保無人機(jī)低空低量的噴灑要求。試驗研究了無人機(jī)噴霧系統(tǒng)核心部件的霧化特性,分析不同霧化壓力對霧滴粒徑、噴嘴流量、霧化角的影響程度,以及扇形噴嘴安裝間距對噴霧沉積分布的變化規(guī)律,為無人機(jī)配套噴霧系統(tǒng)的設(shè)計和研發(fā)提供了可靠地依據(jù)。2.大載荷植保無人機(jī)噴灑裝備的性能分析。排除噴嘴間距和噴嘴數(shù)量等其它影響因素,設(shè)計試驗主要研究無人機(jī)下洗氣流對單噴頭霧滴沉積分布的影響。并將其結(jié)果與無人機(jī)懸停狀態(tài)下霧滴沉積分布情況進(jìn)行了對比分析。試驗選用兩種噴幅較大的扇形噴嘴,結(jié)果表明使用IDK120-015噴嘴比Teejet110-015噴嘴的霧滴沉積量更多,但變異系數(shù)更大,霧滴分布均勻性較差。噴嘴距離地面的高度越高,霧滴沉積量就越小,說明無人機(jī)旋翼下洗氣流對霧滴沉積分布的影響較大。3.大載荷植保無人機(jī)噴灑霧滴沉積分布特性。分析了噴嘴類型、飛行高度、飛行速度和溫度對無人機(jī)霧滴沉積分布的影響,根據(jù)霧滴分布規(guī)律確定了無人機(jī)噴灑作業(yè)的最佳飛行高度為5m,飛行速度為7m/s。加入植物油類助劑邁飛后,能提高大載荷植保無人機(jī)噴霧液滴沉降過程中的保濕性。減少約17.3%的液滴蒸發(fā)量。4.助劑對大載荷植保無人機(jī)噴霧沉積均勻性和飄移性的影響。應(yīng)用德國Dataphysics的DCAT11表面張力儀和DepositScan圖像處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。研究了不同助劑類型及溫度對FR-200無人直升機(jī)沉積分布均勻性和抗飄移性的影響。藥液的表面張力越低,無人機(jī)噴灑的霧滴沉積分布越均勻。在側(cè)風(fēng)作用下大載荷無人機(jī)不使用助劑時飄移現(xiàn)象十分明顯,加入5種噴霧助劑后均能明顯降低霧滴飄移性。飛防增效劑邁飛能減少大載荷無人機(jī)噴霧液滴沉降過程中約17.3%的液滴蒸發(fā)量。
【圖文】：

布不均勻、沉積量不足和防治效果一般等問題，對扇形噴嘴的霧滴譜寬、霧化角、噴霧霧量分布和噴嘴布置方式進(jìn)行了試驗研究。明確了霧滴譜、霧化角與霧化壓力之間的關(guān)系，研發(fā)出一套符合航空植保作業(yè)要求的大載荷植保無人機(jī)噴霧系統(tǒng)，基本滿足無人機(jī)噴灑作業(yè)的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性、低空低量噴施和霧滴分布均勻的要求。2.1 無人機(jī)施藥平臺2.1.1 FR-200 型無人機(jī)本文采用的航空植保機(jī)械是飛瑞航空科技（江蘇）有限公司研制的 FR-200無人機(jī)，該型號無人機(jī)的基本構(gòu)成主要由飛行控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成。FR-200 無人機(jī)結(jié)構(gòu)組成實物圖如圖 2.1 所示。動力系統(tǒng)包括主旋翼、平衡翼、尾翼和薩沃爾 500B 型雙缸對置風(fēng)冷發(fā)動機(jī)。輔助系統(tǒng)主要包括陀螺儀、起落架、機(jī)身、管路和油箱等部件組成。

圖 2.6 扇形噴頭霧化效果Figure 2.6 Fan nozzle atomization effect統(tǒng)噴嘴粒徑譜及流量參數(shù)徑大小的表示方法有很多，一般采用統(tǒng)計方法定義平均霧滴[63]，主要可以分為以下六種：術(shù)平均直徑 D0指的是噴霧霧滴直徑的平均值。計算公式是：D0=∑DiNi∑Ni嘴霧化產(chǎn)生相同大小霧滴的直徑；嘴霧化產(chǎn)生相同大小霧滴的數(shù)量。積中徑 AMD 指的是霧滴粒徑的中值粒徑。在一次噴霧的樣度的面積分布的百分?jǐn)?shù)達(dá)到一半時所對應(yīng)的霧滴粒徑。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S252.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2632704