单旋翼植保无人机大豆田间雾滴沉积特性研究

发布时间：2020-11-16 18:56

　　 近年来,国内对大豆的需求逐年上升,而我国的大豆产量却远远不能满足国内需求,造成了不得不依赖大量进口国外大豆的情况,这种情况直接对我国的粮食安全造成了威胁。如何提高大豆产量,大豆中后期的田间管理尤为重要。因此,本文针对大豆中后期封垄后,传统田间管理机械作业困难、压苗等难题,利用单旋翼植保无人机在大豆中后期进行喷雾试验,优化无人机作业参数,为大豆中后期田间管理及无人机施药技术的应用、推广提供试验数据和技术支持。本文主要从以下三个方面进行了试验研究:(1)单旋翼植保无人机风场分布特点研究。利用风场分析试验台,对电动单旋翼植保无人机旋翼下方风场分布进行了试验分析。试验数据表明,单旋翼植保无人机旋翼下方风场呈现一定的规律,距地面同一高度,在旋翼翼展范围内,风速值是和轴心距离是正相关的,随距离的增大,风速逐渐增大;超过翼展范围直至风场边界,风速逐渐减小;在高度方向上,风速值大小与离地面高度成正相关;旋翼下方1~2.5m处是风速最大区域,最高风速达到12.9m/s;1m一下的风场受地面效应影响会产生紊流,并不符合上述规律。(2)大豆不同生长时期田间试验。试验分别在大豆分枝期、结荚期进行,以一定浓度胭脂红溶液为喷施液体,利用雾滴采集卡收集雾滴的沉积、分布。试验表明雾滴的分布和单旋翼植保无人机的风场分布特点相似;添加飞防专用助剂有助于雾滴的沉积,减少漂移;用响应面分析法优化出电动单旋翼植保无人机在大豆田间的最优作业参数为V=5m/s,H=2m。(3)不同机型雾滴沉积分布的对比试验。利用S40单旋翼、M23电动四旋翼、M8A电动八旋翼植保无人机在大豆田间进行喷雾试验,并对不同机型的植保无人机雾滴沉积分布进行对比分析,试验结果表明单旋翼植保无人机在大豆田间雾滴沉积均匀性、穿透性等方面优于多旋翼植保无人机。
【学位单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S252.3
【部分图文】：

单旋翼植保无人机大豆田间雾滴沉积特性研究言农业是中国经济建设与发展的基础，是国家富强的根本保证。长久以来，大豆因为拥有油脂、优良的植物蛋白及包含对人体有益的多种活性物质，而受到世界人民的喜爱[1]。种饲料作物、粮食作物、油料作物、经济作物和蔬菜作物，在美国、巴西等国拥有很大和产量。大豆在我国拥有悠久种植历史，曾经我国也是大豆的主要生产国之一[1-2]。近年来，国内对大豆需求逐年上升，而我国的大豆产量远远不能满足国内需求，造成了大量进口国外大豆的现状，这种情况直接对我国的粮食安全造成了威胁[2-3]。图 1-1 为 2012-2017 年中国大豆进口数量统计，根据海关总署 2017 年 1-12 月的统计数国进口的大豆总量已达到 9.55×107t，相比 2016 年的 8.391×107t 增加了 1.16×107t。而根局的数据，我国的豆类（黄豆和其他杂豆）总产量 1.9×107t 左右，这是在提高了 6.52×类种植面积的基础上所有产量[4]。

图 1-2 技术路线框图Fig.1-2 Diagram of technical route小结主要结合课题方向，对国内外农业航空植保的发展历程及我国农业航空，特别是无进行了总结介绍，对航空植保技术国外和国内的研究现状进行了分析；最后说明本意义、内容和技术路线。

2 单旋翼植保无人机风场试验在植保无人机飞防作业时，影响喷施效果的因素有很多，例如，植保无人机的作业高度、速度；田间环境的温度、湿度、风速；农作物的高度、叶片的形态；旋翼下压风场等。旋翼的风场是对植保无人机的喷施效果最重要的影响因素之一，关系着雾滴的沉积、分布、漂移等，因此要对植保无人机喷施雾滴沉积特性进行研究，就要对单旋翼植保无人机的结构、原理及风场实际数据进行试验和研究。2.1 单旋翼植保无人机的工作原理单旋翼植保无人机操控主要是依靠调整主桨的角度，来实现无人机前进、后退、上升、下降等动作；转向是通过调整尾部的尾桨实现的，如图 2-1 所示为单旋翼植保无人机的结构。单旋翼植保无人机特点是风场稳定单一（主桨和尾桨的风场相互干扰的概率极低）、下压风场大；桨叶产生的下洗气流能够翻动作物叶片，从而使药液到达作物下部和叶片的背部；能够满足多种作物如：大田作物、高杆作物、果树和较茂密作物的作业需求，适用于不同的作物及其生长情况；作业周期长；功效比较高，目前单旋翼植保无人机的功效比已经达到 1：2.5 左右，能耗相比于多旋翼植保无人机较低。
【参考文献】

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本文编号：2886540