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浅析农用植保无人机动力系统使用方法和发展前景

  2019-12-28    254  上传者:管理员

摘要:当代随着农业耕作技术的发展,人工喷洒农药的方式逐渐被无人喷洒代替。文章就农用植保无人机机型和动力做了介绍,并对农用植保元人机的动力系统应用现状做了简单的阐述,希望为我国农业发展提供可用资料。

  • 关键词:
  • 农业发展
  • 农用植保无人机
  • 动力系统
  • 应用现状
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农业病虫害防治直接影响农业生产。在工业落后时期,病虫害防治主要靠人力田间捕捉。随着社会的发展,人力背负机械喷雾器、空中植保飞行器陆续被用于病虫害防治。航空动力技术的发展,提高了植保无人机的性能。匹配的动力系统不仅能保证飞行安全,同时保证了高效的作业效率以及高机动性能。植保无人机在安全飞防范围内可以完成山地、丘陵、平原植保作业,对各类作物施药喷洒作业。随着农用植保无人机喷洒技术的不断成熟,其已成为农业病虫害防治的主要手段[1]。


1、农用植保无人机机型及动力


农用植保无人机是农业生产工具的一种,是一种用于农业病虫防治的、飞手在地面操控、无人驾驶的飞行器,可用于完成各项农业植保作业。按主要动力来源一般可以分为燃油动力和电动动力,但近年有相关公司研制出混动(燃油动力和电动动力组合)动力植保机,燃油动力多出现在固定翼以及单旋翼机型中,电动动力多出现在多旋翼(四轴及以上机型)机型中。这些机型因动力系统差异在操控方式上也有一定差异。

1.1 固定翼植无人机。该机型载荷大、续航作业能力强,可视喷洒药剂及燃料多少而定,遇到强风操控性好,缺点是起降要有跑道等特殊场地。机动性能不如单旋翼及多旋翼闭。动力以常规燃油动力发动机系统为主,也有一些机型会采用重油动力发动机。

1.2 单旋翼植无人机。该机型操控灵活性好、载荷力强、抗风效果好、气流大雾滴附着效果好。普遍采用常规燃油动力,但近2年也有电动动力及混动动力出现。

1.3 多旋翼。该机型因外观机翼旋翼不同又分为3种。分别为四旋翼、六旋翼、八旋翼等机型。目前。我国市场上使用最广泛的也是这类机型。这类机型因操控简单、使用方便而备受喜爱,同时其全部采用电动动力驱动系统,比较环保,但存在续航弱的问题。


2、农用植保无人机的动力系统应用现状


农用植保无人机在动力系统上的应用.主要有以下3种形式。一是燃油动力,主要以固定翼和单旋翼机型为主。二是电动动力,主要以多旋翼机型为主。三是混动动力,主要以多旋翼和单旋翼为主。目前该动力与以上2种驱动相比普及率不高。

2.1 燃油动力。燃油动力系统应用最广泛的是固定翼和单旋翼植保无人机,它们的主要动力来源于机身发动机带动螺旋桨旋转,利用机翼和机身流体性能通过空气动力学原理带动飞机飞行工作,最终实现植保作业[3]。目前,市场上使用的航空燃油动力发动机分为2种。一种是重油发动机,其价格较高且农业使用普及率不高;另一种是常规燃油发动机,它也是市场上目前普遍使用的一种发动机。燃油动力植保无人机一般续航能力强、载药量大.适合大面积农田作业。如我国新疆建设兵团种植区,大面积农田种植区域很适合这类植保机作业。但这类植保机也有一定的弊端,如发动机噪声大,不利于在村庄附近作业,维护维修困难,同时燃油动力的机型体积较大,起降受场地限制,如果没有足够大的场地则无法进行起降作业[4]。如彼岸航空发动机Rotax582UL是目前市场上适合较大型植保机使用的一种发动机型,它的总排量是580.7cc,输出功率48kW,内置发电机输出功率170kw,最大转速6800r,min,扭矩75N,燃油9嘴以上无铅汽油。同时相对较小型的发动机在植保机上也比较常见,但这种发动机载荷一般可以被电驱动代替,因而使用也相对较少。这类机型采用电机给电,喷杆多孔加压方式喷洒,保证每个喷洒杆都能达到喷洒效果。

2.2 电动动力。电动动力使用机型最多的是多旋翼植保无人机,这类机型旋翼多,载荷量少,骨架全部采用超轻型复合材料,因而电驱动也是最好的驱动方式。不仅满足了小型植保机在农业使用上的便利,也大幅提高了农药喷洒效率阎。主要是无刷电机通过电池电能带动不同螺旋桨高速旋转,从而使机器完成飞行作业。电驱动动力无人机在小面积作业上具有很大的优势,迎合了我国当前的小块农田使用状态。该类驱动方式成本低,因而也是国内植保机主流的使用方式旧。国内生产多旋翼植保无人机有一定知名度的品牌有大疆、富盛通、天鹰等,他们生产的这些机型都采用电驱动方式。这类机型在施药方式上采用多孔加压方式,保证当一个损坏的同时其他能够正常工作。

2.3 油电混动动力。混动动力是目前植保机市场上一种新的动力类型,它能有效解决作业续航问题。目前。这款产品也主要应用于多旋翼机型,其他机型出现相关产品还相对较少。混动动力主要采用发动机发电,储存在蓄电池中,再由蓄电池的电能带动植保机作业[7]。2018年6月在深圳第三届国际无人机展览会上展出了由“南方天途”“瑞深动力”联手打造的10kg级植保喷洒无人机M4H型机,这款机油耗2.5L肌,续航>20miIl(可延续喷洒2个循环),兼具了电动无人机和油动无人机的操控灵敏和长续航双重优点。较传统以电池为能量源的植保无人机,在作业便携度方面突出作业时无需更换电池。在施药方式这类机型也和上述电动动力一致。


3、结语


目前,我国农业生产处于上升水平,农业技术仍在完善。随着农用植保无人机的应用,相信未来我国农业生产水平将会上一个更高的台阶,保证农业可持续发展,粮食健康稳定生产,农民收入提高。


参考文献:

[1]娄尚易,薛新字,顾伟,等.农用植保无人机的研究现状及趋势[J].农机化研究, 2017, 39(12):1- 6.

[2]薛新宇,兰玉彬.美国农业航空技术现状和发展趋势分析叨.农业机械学报, 2013, “(5): 194- 201.

[3]郭香.植保无人机广阔的发展市场给农业的发展注入新动力[EB/0 L].[2019—06.oI]ART-8321204—8420,2016-11-14.

[4]周志艳,藏英,罗锡文,等.中国农业航空植保产业技术创新发展战略[J]农业工程学报, 2013, 29(24):1-10.


王俊凯,刘萍,王军建.农用植保无人机动力系统现状及应用[J].现代农业科技,2019,(20):158-159.

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