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无人旋翼机航空施药有效喷幅确定方法比较

中国农业大学学报 2017年第10期22卷 126-132页

作者：宋坚利刘杨刘亚佳何雄奎李永娜王昌陵王士林中国农业大学理学院北京100193

针对无人旋翼机航空施药存在喷雾不均、施药效果差的问题,利用雾滴密度判定法、最小变异系数判定法和50%有效沉积判定法在静风条件下对单旋翼无人机航空施药时的喷雾幅宽和喷雾均匀性进行研究,结果表明:1)最小变异系数法得到的有效喷幅... 详细信息

针对无人旋翼机航空施药存在喷雾不均、施药效果差的问题,利用雾滴密度判定法、最小变异系数判定法和50%有效沉积判定法在静风条件下对单旋翼无人机航空施药时的喷雾幅宽和喷雾均匀性进行研究,结果表明:1)最小变异系数法得到的有效喷幅最小,仅为1.8m,沉积分布均匀性最好,变异系数仅为2.1%;2)雾滴密度判定法得到的有效喷幅最大,为3.9m,沉积分布均匀性也最差,变异系数为19.3%。3)通过最小变异系数判定法分析发现,药液沉积分布变异系数随着有效喷幅宽度的增加呈现先减小再增加的趋势,当有效喷幅超过一定值后,有效喷幅宽度与沉积分布变异系数成线性正相关。

关键词：无人机航空施药有效喷幅沉积

P-20植保无人机不同作业参数在月季上有效喷幅的比较分析

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河南科学 2021年第7期39卷 1113-1118页

作者：杨志恒刘广甫孙艳林博李翰书张娟郑州植物园郑州450042 河南省工人文化宫郑州450000

研究使用极飞P-20植保无人机,采用3因素3水平的正交设计实验,考察施药量、飞行高度和作业速度对月季上部、中部、下部叶片有效喷幅的影响.使用雾滴处理软件Deposit Scan(V1.2)对雾滴测试卡进行处理分析,采用雾滴密度判定法分析9个处理... 详细信息

研究使用极飞P-20植保无人机,采用3因素3水平的正交设计实验,考察施药量、飞行高度和作业速度对月季上部、中部、下部叶片有效喷幅的影响.使用雾滴处理软件Deposit Scan(V1.2)对雾滴测试卡进行处理分析,采用雾滴密度判定法分析9个处理的有效喷幅.结果表明:P-20植保无人机在月季上部叶片有效喷幅波动范围从≥1.5 m到≥5.0 m,在月季中部叶片有效喷幅范围从≥1.5 m到≥4.5 m,在月季下部叶片有效喷幅范围从≥0.0 m到≥1.5 m:有效喷幅范围逐渐缩小.处理4(施药量1000 mL/666.7 m^(2)、作业高度2.2 m、作业速度5 m/s)和处理5(施药量1000 mL/666.7 m^(2)、作业高度2.6 m、作业速度3.5 m/s)在月季上部叶片和中部叶片有效喷幅宽度均最大,分别为≥5.0 m和≥4.5 m,其次是处理7(施药量1500 mL/666.7 m^(2)、作业高度2.6 m、作业速度3.5 m/s)在月季上部叶片和中部叶片有效喷幅范围均为≥4.5 m.9个处理在月季下部叶片的有效喷幅范围均比较小.P-20植保无人机在月季上部叶片、中部叶片和下部叶片有效喷幅范围分别为≥3.28 m、≥3.17 m和≥0.61 m.

关键词： P-20植保无人机不同作业参数雾滴密度判定法有效喷幅

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单旋翼无人机有效喷幅试验研究

黑龙江八一农垦大学学报 2020年第6期32卷 95-102页

作者：于丽娟张伟张博张伟巍张平亓立强黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 黑龙江八一农垦大学电气与信息学院北大荒通用航空有限公司黑龙江八一农垦大学理学院

针对无人机施药时有效喷幅受到不同作业条件及外界风的影响,导致作业过程中雾滴重喷率、漏喷率变高的问题,利用雾滴密度判定法在不同高度、不同方向侧风条件下进行单旋翼无人机航空施药时有效喷幅和雾滴沉积均匀性试验研究。使用雾滴扫... 详细信息

针对无人机施药时有效喷幅受到不同作业条件及外界风的影响,导致作业过程中雾滴重喷率、漏喷率变高的问题,利用雾滴密度判定法在不同高度、不同方向侧风条件下进行单旋翼无人机航空施药时有效喷幅和雾滴沉积均匀性试验研究。使用雾滴扫描仪分析雾滴测试卡,对得到试验数据进行方差分析。研究结果表明:无人机下方无侧风时,雾滴分布整体呈现出M形分布,当飞机高度逐渐增加时,有效喷幅峰值逐渐下降,中间雾滴分布略微趋于平缓。当侧风角度一定时,有效喷幅随无人机高度的增大先增大后降低,最佳的无人机喷药高度在2.2~2.6 m范围内,有效喷幅范围为5.1~5.7 m;当无人机高度一定时,有效喷幅随侧风角度的增大而减小,当无人机在2.5 m高度加以正向风时得到最佳的有效喷幅,宽度为5.7 m;响应面分析结果显示:无人机高度为2.5 m且风向为正向时喷雾效果最理想,对应的有效喷幅为5.7 m,变异系数为68.2%。试验结果可为单旋翼无人机田间作业的航线规划提供帮助和指导,降低航空喷施作业的重喷率和漏喷率。

关键词：单旋翼植保无人机有效喷幅高度侧风

植保无人飞机作物病害防治模式研究——以泗洪示范基地小麦防治为例

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中国农机化学报 2020年第8期41卷 50-58页

作者：张宋超薛新宇孙涛孙向东杨四军杜吉林农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014 江苏大学农业农村部植保工程重点实验室江苏镇江212013 无锡汉和航空技术有限公司江苏无锡214028 江苏省农业科学院南京市210014

为保证植保无人飞机高效作业,在泗洪农业示范基地,选用电动单旋翼植保无人飞机CE20,主要从作业参数、作业效率、防治时期、农药制剂、作业经济性和防治效果等方面进行了综合考虑,进行防治模式探索研究。研究结果表明,不同参数组合下有... 详细信息

为保证植保无人飞机高效作业,在泗洪农业示范基地,选用电动单旋翼植保无人飞机CE20,主要从作业参数、作业效率、防治时期、农药制剂、作业经济性和防治效果等方面进行了综合考虑,进行防治模式探索研究。研究结果表明,不同参数组合下有效幅宽、喷洒雾滴穿透率以及雾滴沉积均匀性各有差异。有效喷幅总体上呈现与飞行速度、飞行高度和喷洒流量变化的负相关性,其中飞行速度对幅宽结果影响极显著(P-value幅宽结果影响显著(0.01有效幅宽最大值为5.78 m。飞行高度对雾滴穿透率影响极显著(P-value喷洒流量对雾滴沉积均匀性影响均不显著(P-value>0.05),但随着飞行高度的增加,沉积均匀性变差,变异系数最小值为23.3%(3.0 m/s,1.5 m,2.0 L/min)。在优化的参数组合下,进行了作业效率的实际田间考核,考核结果显示最大作业效率为6.37 hm2/h。主要防治时期集中在返青期至盛花期之间,主要预防蚜虫、白粉病和赤霉病,同时兼顾预防纹枯病和条锈病。依据每个防治时期小麦的生长特性,兼顾防治需求、作业效率和作业经济性,选用常规的杀虫剂(阿维·高氯,噻虫嗪)、杀菌剂(噻呋酰胺,氰烯菌酯,氟环唑)进行喷洒防治作业,经查定防治效果能够达到预期。综合以上因素形成了适合泗洪示范基地小麦病虫害植保无人飞机的防治模式,为植保无人飞机更好地应用提供了一定的参考依据。

关键词：植保无人飞机小麦病害有效喷幅雾滴穿透率沉积均匀性

3种旋翼无人机飞行作业参数测定及农药剂型比较

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中国植保导刊 2014年第S1期34卷 55-58页

作者：王俊伟贾峰勇张梁北京市植物保护站北京100029

2013年,北京市植物保护站技术人员在顺义科技展示基地,针对3种旋翼无人机,开展了最佳作业参数、相应有效喷幅、作业效率的测定,以及适用农药剂型比较。研究结果表明,多旋翼、电动单旋翼、油动单旋翼3种旋翼无人机的最佳飞行作业参数"飞... 详细信息

2013年,北京市植物保护站技术人员在顺义科技展示基地,针对3种旋翼无人机,开展了最佳作业参数、相应有效喷幅、作业效率的测定,以及适用农药剂型比较。研究结果表明,多旋翼、电动单旋翼、油动单旋翼3种旋翼无人机的最佳飞行作业参数"飞行速度—飞行高度"分别为3m/s—3m、2m/s—2m、3m/s—1m;单组动力最佳作业效率分别为1.88、0.41、9.72hm2;多旋翼无人机适宜农药剂型为水乳剂和水剂,电动单旋翼无人机为水分散粒剂、微乳剂。

关键词：旋翼无人机作业参数作业效率农药剂型有效喷幅

基于Fluent软件的旋转式微喷头内部水流分析

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江苏农业科学 2013年第3期41卷 360-362页

作者：邓姣方部玲苏明兵齐松涛闫宝迎河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室/河海大学水利水电学院江苏南京210098 南京盛泉节灌溉研究开发中心有限公司江苏南京210017

应用Solidworks三维制图软件,对旋转式微喷头实体建模,通过Fluent流体力学模拟软件,对喷头进行模拟,得到喷嘴内部的水流运动情况,并应用Fluent后处理软件,分析得到喷嘴中心截面及喷头中轴线速度、压力分布图,由模拟优化喷嘴结构生产6种... 详细信息

应用Solidworks三维制图软件,对旋转式微喷头实体建模,通过Fluent流体力学模拟软件,对喷头进行模拟,得到喷嘴内部的水流运动情况,并应用Fluent后处理软件,分析得到喷嘴中心截面及喷头中轴线速度、压力分布图,由模拟优化喷嘴结构生产6种不同喷嘴孔径的微喷头,通过试验验证,其有效喷幅大,喷洒性能良好。

关键词： Fluent软件模拟旋转式微喷头速度分布有效喷幅喷孔直径

不同电动植保无人机稻田雾滴沉积分布试验研究

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农机化研究 2019年第9期41卷 147-151页

作者：漆海霞陈鹏超兰玉彬黄晓宇王国宾华南农业大学工程学院/国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心广州510642

为了研究旋翼类型和喷头类型对雾滴沉积影响,针对5种电动植保无人机进行水稻田雾滴沉积分布试验研究,试验机型包括单旋翼和多旋翼,喷头类型涉及离心式和液力式,并设置15L/hm2相同施药量,研究测定各机型的有效喷幅、雾滴沉积分布和冠层... 详细信息

为了研究旋翼类型和喷头类型对雾滴沉积影响,针对5种电动植保无人机进行水稻田雾滴沉积分布试验研究,试验机型包括单旋翼和多旋翼,喷头类型涉及离心式和液力式,并设置15L/hm2相同施药量,研究测定各机型的有效喷幅、雾滴沉积分布和冠层间的药液沉积量。试验结果表明:单旋翼机型具有较大的有效喷幅;离心式喷头雾滴沉积粒径较小,但雾滴沉积密度更大;各机型在作物上层的雾滴分布均匀性和药液沉积量最优,中层最差;相比液力式喷头,离心喷头可以获得更好的雾滴穿透效果。

关键词：植保无人机有效喷幅雾滴沉积药液沉积量

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旋翼无人机水稻叶面肥喷施控制系统

旋翼无人机水稻叶面肥喷施控制系统

作者：曲云霞黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

无人机在进行大田或者中小田的丘陵山区作业时,能够有效提高作业效率。因作业的过程中,与作物距离较高,雾滴沉积的分布会受到速度和风速的影响,导致喷施作业的覆盖面不稳定。为确定无人机喷孔的最佳喷洒结构因素,对喷孔采用CFD仿真;为... 详细信息

无人机在进行大田或者中小田的丘陵山区作业时,能够有效提高作业效率。因作业的过程中,与作物距离较高,雾滴沉积的分布会受到速度和风速的影响,导致喷施作业的覆盖面不稳定。为确定无人机喷孔的最佳喷洒结构因素,对喷孔采用CFD仿真;为提高无人机在飞行控制上的稳定性,针对被控系统的复杂性和不确定性,提出变结构的控制方案,利用滑模变结构控制算法,对无人机飞行系统进行性能控制,实现稳定飞行;根据仿真,对试验台进行设计并搭建,用于室内以及室外的喷施试验;最后对无人机喷施下喷雾沉积的均匀性以及有效喷幅进行分析,判断影响参数的因素,构建有效喷幅以及参数方面的回归模型,满足在室内和室外试验对控制无人机的性能要求。主要研究如下:(1)根据无人机作业的农业要求,设计可以在室内和室外进行无人机喷施的试验台装置。试验台的移动是借助行驶电机来实现自由行驶的目的;升降试验台通过控制高度,对不同高度下进行研究试验。旋翼无人机喷施的试验台,可以实现在行驶的状态下进行收集雾滴。试验台可以进行1.0m-3.5m的升降调节,调速电机的可调速度范围为0m/s-2.5m/s;(2)对试验台上影响喷孔的各因素和无人机飞行控制分别进行仿真。在模拟仿真过程中,先在Design Modeler中对无人机模型构造简易仿真流体域,利用Meshing对流场的计算域进行网格的划分,采用FLUENT软件对肥液流动时喷孔的角度、直径、个数、风速对其的影响程度进行仿真分析;在无人机飞行控制上进行仿真,在驱动电机上加入滑模变结构算法,对无人机在位置与姿态上进行分析,控制无人机在飞行时出现的抖振;(3)进行室内试验。先研究试验台在升降高度、移动速度单因素下的试验,得到单因素的最优参数;再将两因素共同作用下,进行二因素四水平正交试验,利用Design-expert8.0.6软件,判断有效喷幅及沉积均匀性,最终得到最佳有效喷幅;(4)以试验台室内的研究数据为基础,对无人机的作业高度、行驶速度和外界风速的选取为试验因素。通过分析各个参数变化对无人机作业下的有效喷幅、沉积均匀性影响,确定各个因素间的交互,分析有效喷幅和沉积均匀性产生的影响,构建一个回归模型,判断有效喷幅与所有参数之间的影响关系,确定无人机室外相关的参数,得出的结果为:当在1.5m/s左右的外界风速,2.5m的高度,行驶速度为1.0m/s时,四旋翼无人机作业参数下的最佳有效喷幅为7.5m。综上,CFD仿真分析确定了喷孔的最佳位置因素,通过采用滑模变结构控制,能够使驱动电机有着良好的控制精准性,整体试验结果满足基本的要求,为农业的无人机水稻叶面肥喷施的研究提供了一定基础。

关键词：四旋翼无人机喷施肥 CFD仿真有效喷幅滑模变结构控制算法

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单旋翼植保无人机主要喷雾性能试验研究

单旋翼植保无人机主要喷雾性能试验研究

作者：于丽娟黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

植保无人机进行作业可有效提高作业效率及可靠性,因其在作业过程中距离作物较高,导致实际作业时雾滴沉积受到无人机旋翼自身气流和外界风共同作用的影响,旋翼下方耦合风场对雾滴扰动较为复杂,严重影响雾滴的有效喷幅。因此,针对无人机... 详细信息

植保无人机进行作业可有效提高作业效率及可靠性,因其在作业过程中距离作物较高,导致实际作业时雾滴沉积受到无人机旋翼自身气流和外界风共同作用的影响,旋翼下方耦合风场对雾滴扰动较为复杂,严重影响雾滴的有效喷幅。因此,针对无人机施药时受风场影响导致作业幅宽不稳定的问题,确定最佳无人机喷洒结构布局,采用CFD方法将理论模拟与仿真分析结合,设计可用于室内进行雾滴采集的试验台,分析参数变化对无人机有效喷幅及沉积均匀性的影响,建立关于参数与有效喷幅之间的回归模型,确定适合LTH-100型单旋翼无人机作业的最优参数组合。以期为无人机下方风场的研究奠定基础,为单旋翼无人机喷头配置及作业航线规划提供帮助和指导。主要研究内容及结果如下:（1）分别进行X方向喷杆前、中、后位置和Y方向不同喷头间距试验,以雾滴沉积量、沉积均匀性、沉积密度为指标,确定最佳喷杆位置和喷头间距,为有效喷幅研究奠定基础;通过判断雾滴运动轨迹,对风场下雾滴水平位移进行计算得到有效喷幅的理论宽度,选择Solidworks软件建立单旋翼植保无人机物理模型,对旋翼下方风场进行仿真模拟,探究参数变化对风场及有效喷幅的影响规律,确定影响有效喷幅的主要影响因素,为风场下有效喷幅研究提供依据;（2）设计可用于室内进行雾滴采集的试验台,使用雾滴密度判定法对有效喷幅进行评定,选择一种可适用于室内模拟无人机飞行状态进行雾滴采集的装置,通过将调速输送机放置在可升降的无人机试验台下进行雾滴收集,试验台可实现2.0m.0m的升降,调速输送机可调速度范围2.0m/s-6.0m/s;（3）以有效喷幅理论宽度的研究为基础,选取作业高度、飞行速度、侧风角度、外界风速为试验因素,以有效喷幅和雾滴沉积均匀性为试验评价指标进行室内外多因素试验,分析参数变化对有效喷幅及沉积均匀性的影响,确定单一因素及各因素间交互作用对有效喷幅及沉积均匀性的影响,建立有效喷幅与各参数间的回归模型,确定了单旋翼无人机室外试验最佳参数组合,即单旋翼无人机最佳的作业高度为2.0m、外界风速小于1.6m/s、无人机飞行速度为2.0m/s时,此作业参数下单旋翼无人机有效喷幅为7.5m。结果表明:在满足无人机作业效率的前提下,此参数下作业能够保证有效喷幅及雾滴沉积均匀性,可为无人机实际轨迹规划提供指导。

关键词：单旋翼无人机性能有效喷幅均匀性试验研究