无人机低空静电喷雾效果研究
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两个 药 箱 以旋 翼 主 轴 为 对称 中心 双侧 放 置 ，固定 在起落架上方 ，每个药箱容量为 ５Ｌ；无人机两侧药箱 液 体 回路 互 不 流通 ，通 过 两 个 直 流 隔膜 泵 分 别 为 独 立 的雾 化 系统 提 供 药 液 。药 液 从 药 箱 经 管 路 流 至 隔 膜 泵 ，两个 隔膜 泵 出流管 路分 别 引 出 １个 三通 阀 ，１个 出 流 口通 过 喷杆 内 管 路 接 至 喷 头 ，不 与 机 身 外 部 接 触 ； 另一 出流 口用 于 接 入 高 压 电极 。高 压 发 生 器 低 压 端 接无 人 机 自带 电源 ，高压 端 一 极 引 出 电极 置 于 三通 阀 中 ，另 一极 接在 无 人 机 起 落 架 上 。两 侧 系 统 接 入 三 通
综 上所 述 ，关 于 航 空 喷 雾 ，美 国在 固定 翼 飞 机 与 载 人直 升 机上 实 现 了静 电 喷雾 ，国 内 在无 人 机 喷 雾 方 面进行 了研 究 。本 文 以无 人 直 升 机 为 背 景 ，考 虑 加 载 静 电对于 飞行 作 业雾 滴 沉 积 的影 响 ，设 计 了直 接 荷 电 方 式 的航 空 静 电喷雾 装 置 ，并 基 于 此 装 置研 究 了喷 雾 沉 积 量 随雾 滴高 度 和速 度 的变 化 ，其 研 究结 果 可 为 低 空静 电喷雾 提供 指 导 。
摘 要 ： 在 考 虑加 载 静 电对 于飞 行作 业 雾 滴沉 积 的影 响 的 同 时 ，通 过 飞 行 喷 雾 试 验 的 途 径 ，研 究 了雾 滴 沉 积 量
随喷 雾 高度 和 飞 行速 度 的变 化 。结 果 表 明 ：静 电 喷雾 在 雾 滴 均 匀 性 方 面 大 大 优 于 非 静 电 喷雾 。在 超 低 空 喷雾
收 稿 日期 ：２０１７—０４—２７ 基金 项 目：江苏省科技 支撑计划 （农业 ）项 目（ＢＥ２０１４３７４）；江苏 省农
机“三新工 程”项 目（ＮＪ２０１５－０２）；江苏省农 业“三新工 程” 项 目（ＳＸＧＣ［２０１６］２３０）；镇 江 市 重 点研 发 计 划 （现 代 农 业 ）项 目（ＮＹ２０１５０１６） 作 者 简 介 ： 蔡 彦 伦 （１９９１一），男 ，江 苏 扬 州 人 ，硕 士 ，（Ｅ—ｍａｉｌ）
关键词 ：无人机 ；静电喷雾 ；低空 ；飞行参 数 ；雾滴 覆盖率
中图分类号 ：￥２５２ ．３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００３—１８８Ｘ（２０１８）０８一Ｏ１８８一Ｏ５
０ 引 言
农 用航 空 植 保 是 一 种 高 效 优 质 、适 用 性 广 、作 业 成 本低 且 应 对 突发 状 况 能 力 强 的植 保 方 式 。无 人 机 喷雾作 业 灵 活 性 好 ，不 需 要 专 用 机 场 ，比地 面 机 械 喷 雾 有更 高 施 药 效 率 和 机 动 性 能 。旋 翼 风 可 有 效 防 止 雾 滴 漂移 ，防 治 效 果 好 ，已 在 生 产 中广 泛 应 用 。静 电 喷雾 的雾 滴 沉积 更 均匀 、漂 移 少 、穿 透 性 强 ，并 能使 雾 滴 附着在植 物 叶片背面 ，和常规 喷雾 相 比有显 著优 势 。无 人机 喷 雾 结 合 静 电 喷 雾 形 成 无 人机 静 电 喷雾 技术 。美 国从 ２０世 纪 ９０年代 便 研 制 了用 于 固定 翼 飞机 与载 人 直升 机 的航 空 静 电喷 雾装 置 Ｊ。 国内 周宏 平 等 于 ２００７年研 制 了用 于 固定翼 飞机 的双 喷 嘴 静 电喷 头 ，并 于 ２０１１年 进 行 了 Ｙ５Ｂ型 固定 翼 农 用 飞机 防 治 杨 小 舟 蛾 和 草 原 蝗 虫 等 航 空 静 电 喷 雾 试 验 。
２０１ ８年 ８月
农 机 化 研 究
弟 期
无 人 机 低 空 静 电 喷 雾 效 果 研 究
蔡 彦伦 ，邱 白晶 ，沈 伟
（１．江 苏大 学 农业 装 备 工 程 学 院 ，江 苏 镇 江 ２ｌ２０１ ３；２．飞 瑞航 空 科 技 （江 苏 ）有 限公 司 ，江 苏 镇 江 ２１２０００）
随着 高 度 的增 加 ，喷 雾 均匀 性 呈 上 升趋 势 ，但 喷 雾均 匀 性 和 飞 行 速 度 关 系 不 明显 。 在 １ｍ 飞 行 高 度 时 ，增 加 飞 行
速 度 ，均 匀 性 降低 ；在 ３ｍ 飞 行 高度 时 ，雾 滴 均匀 性 整 体 最好 ，同 时均 匀 性 随着 飞 行 速度 的增 加而 提 高 。
无 人直 升 机 较 固 定 翼 飞 机 与 载 人 直 升 机 作 业 高 度 低 ，地形 适 应能 力 更强 ，引起 了 国 内关 注 。２０１２年 ， 张 京 等针 对 ＷＰＨ６４２型 无 人 驾 驶 直 升 机 对 比 了 不 同 高度 、飞行 速 度 下 的雾 滴 沉积 率 Ｊ。２０１３年 ，薛 新 宇
Βιβλιοθήκη Baidu１ 设 计 原 理 与 装 置
１．１ 静 电 喷雾 系统 设计 原 理 现有 的 Ｆ－５０型 植保 无 人 直 升 由镇 江 飞瑞 航 空科
技有 限公 司制 造 ，喷 雾 系统 主 要 包 括 １２Ｖ 直 流 电源 、 两 侧药 箱 、药 液管 路 、喷 杆 、普 通 喷头 和 流 量 控 制 系 统 等 部分 。喷雾 系 统采 用 接 触 式 荷 电 ，两 侧 分 别 采 用 独 立 的雾 化 系统 ，原 理 如 图 １所 示 。
时 ，高度 较 低 的 区域 雾滴 沉 积 量较 大 ；在 飞行 高 度 １ｍ、飞 行 速度 ２ｍ／ｓ时沉 积 量 最 大 ；随着 高 度 的增 加 ，雾 滴 沉 积
量不 断 下 降 ，且 在 相 同 高度 下 ，随 着 速度 的升 高 ，喷雾 的沉 积 量 随之 下 降 。在 喷 雾 均 匀 性方 面 ，同一 飞行 速 度 时 ，
７９２１６３０９２＠ ｑｑ．ｅｏｍ。
通讯作者 ：邱 白晶（１９６１一），男 ，湖 南安化 人 ，教授 ，博 士 生导 师 ，（Ｅ— ｍａｉｌ）ｑｈｊ＠ ｕｊｓ．ｅｄｕ．（２１１。
等探 索 了两 种 药 剂 在 低 量 高 浓 度 无 人 机 施 药 作 业 方 式下 对 水稻 品 质 的 影 响 。２０１４年 ，秦 维 彩 等 研 究 了不 同作业 高 度 和 喷 幅对 玉 米 冠 层 雾 滴 沉 积 分 布 的 影 响 … 。
综 上所 述 ，关 于 航 空 喷 雾 ，美 国在 固定 翼 飞 机 与 载 人直 升 机上 实 现 了静 电 喷雾 ，国 内 在无 人 机 喷 雾 方 面进行 了研 究 。本 文 以无 人 直 升 机 为 背 景 ，考 虑 加 载 静 电对于 飞行 作 业雾 滴 沉 积 的影 响 ，设 计 了直 接 荷 电 方 式 的航 空 静 电喷雾 装 置 ，并 基 于 此 装 置研 究 了喷 雾 沉 积 量 随雾 滴高 度 和速 度 的变 化 ，其 研 究结 果 可 为 低 空静 电喷雾 提供 指 导 。
摘 要 ： 在 考 虑加 载 静 电对 于飞 行作 业 雾 滴沉 积 的影 响 的 同 时 ，通 过 飞 行 喷 雾 试 验 的 途 径 ，研 究 了雾 滴 沉 积 量
随喷 雾 高度 和 飞 行速 度 的变 化 。结 果 表 明 ：静 电 喷雾 在 雾 滴 均 匀 性 方 面 大 大 优 于 非 静 电 喷雾 。在 超 低 空 喷雾
收 稿 日期 ：２０１７—０４—２７ 基金 项 目：江苏省科技 支撑计划 （农业 ）项 目（ＢＥ２０１４３７４）；江苏 省农
机“三新工 程”项 目（ＮＪ２０１５－０２）；江苏省农 业“三新工 程” 项 目（ＳＸＧＣ［２０１６］２３０）；镇 江 市 重 点研 发 计 划 （现 代 农 业 ）项 目（ＮＹ２０１５０１６） 作 者 简 介 ： 蔡 彦 伦 （１９９１一），男 ，江 苏 扬 州 人 ，硕 士 ，（Ｅ—ｍａｉｌ）
关键词 ：无人机 ；静电喷雾 ；低空 ；飞行参 数 ；雾滴 覆盖率
中图分类号 ：￥２５２ ．３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００３—１８８Ｘ（２０１８）０８一Ｏ１８８一Ｏ５
０ 引 言
农 用航 空 植 保 是 一 种 高 效 优 质 、适 用 性 广 、作 业 成 本低 且 应 对 突发 状 况 能 力 强 的植 保 方 式 。无 人 机 喷雾作 业 灵 活 性 好 ，不 需 要 专 用 机 场 ，比地 面 机 械 喷 雾 有更 高 施 药 效 率 和 机 动 性 能 。旋 翼 风 可 有 效 防 止 雾 滴 漂移 ，防 治 效 果 好 ，已 在 生 产 中广 泛 应 用 。静 电 喷雾 的雾 滴 沉积 更 均匀 、漂 移 少 、穿 透 性 强 ，并 能使 雾 滴 附着在植 物 叶片背面 ，和常规 喷雾 相 比有显 著优 势 。无 人机 喷 雾 结 合 静 电 喷 雾 形 成 无 人机 静 电 喷雾 技术 。美 国从 ２０世 纪 ９０年代 便 研 制 了用 于 固定 翼 飞机 与载 人 直升 机 的航 空 静 电喷 雾装 置 Ｊ。 国内 周宏 平 等 于 ２００７年研 制 了用 于 固定翼 飞机 的双 喷 嘴 静 电喷 头 ，并 于 ２０１１年 进 行 了 Ｙ５Ｂ型 固定 翼 农 用 飞机 防 治 杨 小 舟 蛾 和 草 原 蝗 虫 等 航 空 静 电 喷 雾 试 验 。
２０１ ８年 ８月
农 机 化 研 究
弟 期
无 人 机 低 空 静 电 喷 雾 效 果 研 究
蔡 彦伦 ，邱 白晶 ，沈 伟
（１．江 苏大 学 农业 装 备 工 程 学 院 ，江 苏 镇 江 ２ｌ２０１ ３；２．飞 瑞航 空 科 技 （江 苏 ）有 限公 司 ，江 苏 镇 江 ２１２０００）
随着 高 度 的增 加 ，喷 雾 均匀 性 呈 上 升趋 势 ，但 喷 雾均 匀 性 和 飞 行 速 度 关 系 不 明显 。 在 １ｍ 飞 行 高 度 时 ，增 加 飞 行
速 度 ，均 匀 性 降低 ；在 ３ｍ 飞 行 高度 时 ，雾 滴 均匀 性 整 体 最好 ，同 时均 匀 性 随着 飞 行 速度 的增 加而 提 高 。
无 人直 升 机 较 固 定 翼 飞 机 与 载 人 直 升 机 作 业 高 度 低 ，地形 适 应能 力 更强 ，引起 了 国 内关 注 。２０１２年 ， 张 京 等针 对 ＷＰＨ６４２型 无 人 驾 驶 直 升 机 对 比 了 不 同 高度 、飞行 速 度 下 的雾 滴 沉积 率 Ｊ。２０１３年 ，薛 新 宇
Βιβλιοθήκη Baidu１ 设 计 原 理 与 装 置
１．１ 静 电 喷雾 系统 设计 原 理 现有 的 Ｆ－５０型 植保 无 人 直 升 由镇 江 飞瑞 航 空科
技有 限公 司制 造 ，喷 雾 系统 主 要 包 括 １２Ｖ 直 流 电源 、 两 侧药 箱 、药 液管 路 、喷 杆 、普 通 喷头 和 流 量 控 制 系 统 等 部分 。喷雾 系 统采 用 接 触 式 荷 电 ，两 侧 分 别 采 用 独 立 的雾 化 系统 ，原 理 如 图 １所 示 。
时 ，高度 较 低 的 区域 雾滴 沉 积 量较 大 ；在 飞行 高 度 １ｍ、飞 行 速度 ２ｍ／ｓ时沉 积 量 最 大 ；随着 高 度 的增 加 ，雾 滴 沉 积
量不 断 下 降 ，且 在 相 同 高度 下 ，随 着 速度 的升 高 ，喷雾 的沉 积 量 随之 下 降 。在 喷 雾 均 匀 性方 面 ，同一 飞行 速 度 时 ，
７９２１６３０９２＠ ｑｑ．ｅｏｍ。
通讯作者 ：邱 白晶（１９６１一），男 ，湖 南安化 人 ，教授 ，博 士 生导 师 ，（Ｅ— ｍａｉｌ）ｑｈｊ＠ ｕｊｓ．ｅｄｕ．（２１１。
等探 索 了两 种 药 剂 在 低 量 高 浓 度 无 人 机 施 药 作 业 方 式下 对 水稻 品 质 的 影 响 。２０１４年 ，秦 维 彩 等 研 究 了不 同作业 高 度 和 喷 幅对 玉 米 冠 层 雾 滴 沉 积 分 布 的 影 响 … 。