國(guó)家煙草專賣局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目煙草病蟲(chóng)害防治技術(shù)規(guī)程無(wú)人機(jī)法技術(shù)報(bào)告《煙草病蟲(chóng)害防治技術(shù)規(guī)程無(wú)人機(jī)法》標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目起草組2024年4月

目錄1項(xiàng)目來(lái)源 煙草病蟲(chóng)害防治技術(shù)規(guī)程無(wú)人機(jī)法技術(shù)報(bào)告2021年12月3日，國(guó)家煙草專賣局印發(fā)了《國(guó)家煙草專賣局關(guān)于印發(fā)2021年度煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃（第二批）的通知》（國(guó)煙科【2021】169號(hào)），《煙草病蟲(chóng)害防治技術(shù)規(guī)程無(wú)人機(jī)法》作為本次行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃下達(dá)，項(xiàng)目類別為:YC/T制定，合同號(hào)：2021B030；牽頭承擔(dān)單位：中國(guó)煙草總公司貴州省公司；項(xiàng)目承擔(dān)單位：貴州煙草投資管理有限公司、貴州省煙草科學(xué)研究院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所；協(xié)作單位：貴州省煙草公司安順市公司、貴州大學(xué)；項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)20萬(wàn)元，由牽頭單位自籌；歸口分技術(shù)委員會(huì)：農(nóng)業(yè)分標(biāo)委。2立項(xiàng)依據(jù)及目標(biāo)無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)是利用小型無(wú)人機(jī)為載體，在飛行器上搭載農(nóng)藥噴霧設(shè)備，通過(guò)引入精準(zhǔn)定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)，以“云服務(wù)、大數(shù)據(jù)”為技術(shù)背景，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化作業(yè)。植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效率高，可以快速、大規(guī)模、短時(shí)間內(nèi)完成藥劑的噴施，達(dá)到精準(zhǔn)及時(shí)防控。植保無(wú)人機(jī)依托專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展專業(yè)化煙草植保技術(shù)服務(wù)，配合精準(zhǔn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，可以及時(shí)有效的將煙草病蟲(chóng)害的發(fā)生控制在有效的防治“窗口期”。目前，煙草病蟲(chóng)害的防治還主要依靠人工機(jī)械噴施化學(xué)農(nóng)藥的方式，不僅存在作業(yè)難度大、人工成本高、農(nóng)藥殘留污染嚴(yán)重、效率低等問(wèn)題，而且極易造成作業(yè)人員發(fā)生中毒的現(xiàn)象，且隨著新型城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的進(jìn)程加快，農(nóng)村人口加速流失與農(nóng)村雇工難、用工貴的矛盾日益加劇，煙草病蟲(chóng)害的防治成本越來(lái)越高。同時(shí)由于我國(guó)煙區(qū)70%以上分布在以丘陵、山地地區(qū)，地塊大小不一、不規(guī)則，更是加大了人工作業(yè)難度和成本。植保無(wú)人機(jī)不受地形地貌限制，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻作業(yè)，避免漏噴、重復(fù)噴施，適宜在地形復(fù)雜的山地?zé)熖镒鳂I(yè)。同時(shí)植保無(wú)人機(jī)通過(guò)配藥、裝藥后，植保無(wú)人機(jī)可以在防控人員操作下，自行噴藥，防控人員可以避免長(zhǎng)時(shí)間近距離地接觸農(nóng)藥，可以降低人員農(nóng)藥中毒風(fēng)險(xiǎn)。植保無(wú)人機(jī)以其效率高、省時(shí)省工等優(yōu)勢(shì)，為高效、安全植保作業(yè)提供了有效途徑。煙草是我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)作物之一，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，病蟲(chóng)害造成的經(jīng)濟(jì)損失也比較大，煙草的主要害蟲(chóng)多以葉片和幼嫩莖桿為取食對(duì)象，直接影響煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。植保無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)作為一項(xiàng)適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代植保需求的一項(xiàng)新型技術(shù)，在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)施藥技術(shù)的不足。但是植保無(wú)人機(jī)在煙草作物上的應(yīng)用研究較少，且沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施方案，由于煙草植株比較高大，葉片重疊遮蓋較多，如果簡(jiǎn)單套用小麥、玉米等作物的飛行參數(shù)極易折損葉片給煙農(nóng)造成損失，同時(shí)防治效果也難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，故而亟需制定適合在煙草上作業(yè)的無(wú)人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目的成果可為植保無(wú)人機(jī)防治帶來(lái)便利，節(jié)省煙農(nóng)人工成本、省時(shí)省力、解決山區(qū)施藥困難的難題。通過(guò)田間試驗(yàn)確定了植保無(wú)人機(jī)防治煙草病蟲(chóng)害的作業(yè)參數(shù)優(yōu)選與防效評(píng)價(jià)為重點(diǎn)，滿足生產(chǎn)應(yīng)用為目標(biāo)的技術(shù)研究思路。項(xiàng)目組前期收集整理植保無(wú)人機(jī)研究成果，制定相關(guān)方案，針對(duì)植保無(wú)人機(jī)在煙草上的作業(yè)參數(shù)優(yōu)化、防治效果評(píng)價(jià)，進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證，集成防治煙草病蟲(chóng)害無(wú)人機(jī)法技術(shù)規(guī)程，實(shí)現(xiàn)利用植保無(wú)人機(jī)防治煙草病蟲(chóng)害的推廣應(yīng)用。詳見(jiàn)圖3-1。圖3-1技術(shù)路線圖針對(duì)植保無(wú)人機(jī)防治煙草病蟲(chóng)害，項(xiàng)目組前期開(kāi)展充分的資料查閱、組織論證試驗(yàn)可行性，在充分利用前人研究成果和室內(nèi)超算模似的基礎(chǔ)上，在貴州省煙科院福泉實(shí)驗(yàn)基地對(duì)飛行參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)收集整理、專家組討論后，形成煙草病蟲(chóng)害防治技術(shù)規(guī)程無(wú)人機(jī)法（征求意見(jiàn)稿）。1.項(xiàng)目相關(guān)資料收集。對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上普遍使用的植保無(wú)人機(jī)機(jī)械配置參數(shù)進(jìn)行廣泛收集整理、系統(tǒng)分析，對(duì)應(yīng)需要的關(guān)鍵技術(shù)材料進(jìn)行細(xì)致整理，為本項(xiàng)目試驗(yàn)方案的制定提供技術(shù)參考。2.植保無(wú)人機(jī)在不同生態(tài)條件下的機(jī)械配置技術(shù)規(guī)范。根據(jù)煙田條件和防治面積，對(duì)市場(chǎng)上主流植保無(wú)人機(jī)機(jī)械配置參數(shù)進(jìn)行收集整理、系統(tǒng)分析；篩選無(wú)人機(jī)機(jī)型、噴頭類型及數(shù)量等機(jī)械配置進(jìn)行選擇，確定不同生態(tài)條件下，適用于進(jìn)行煙草病蟲(chóng)害防治的無(wú)人機(jī)機(jī)械配置規(guī)范，為煙農(nóng)在利用植保無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)，選擇植保無(wú)人機(jī)機(jī)型提供指導(dǎo)意見(jiàn)。3.室內(nèi)超算模擬作業(yè)參數(shù)及環(huán)境因素對(duì)施藥效果的影響。對(duì)四旋翼、六旋翼兩款植保無(wú)人機(jī)利用計(jì)算機(jī)建模，通過(guò)對(duì)氣流及風(fēng)場(chǎng)的分布、風(fēng)場(chǎng)及外部風(fēng)力的相互影響的分析。以無(wú)人機(jī)氣流場(chǎng)的產(chǎn)生機(jī)理和分布特點(diǎn)為切入點(diǎn)，從風(fēng)場(chǎng)的角度去揭示造成噴灑效果不佳的原因，探究不同工況及環(huán)境因子對(duì)植保無(wú)人機(jī)噴灑效果的影響。4.植保無(wú)人機(jī)防治煙草病蟲(chóng)害作業(yè)參數(shù)優(yōu)選。以室內(nèi)超算模似結(jié)果為依據(jù)、煙草大田期病蟲(chóng)害為靶標(biāo)，對(duì)植保無(wú)人機(jī)的飛行高度、飛行速度和施液量等作業(yè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，確定適合煙草在不同生長(zhǎng)期和煙株不同冠層的防治范圍和最佳作業(yè)參數(shù)。5.植保無(wú)人機(jī)對(duì)煙草病蟲(chóng)害的防效監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。針對(duì)篩選出的植保無(wú)人機(jī)在煙草上的作業(yè)技術(shù)參數(shù)和機(jī)械配置，對(duì)其防治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)。5研究成果項(xiàng)目組前期重點(diǎn)圍繞市場(chǎng)上使用的主流植保無(wú)人機(jī)機(jī)械配置及植保無(wú)人機(jī)在煙草上的應(yīng)用研究成果，針對(duì)植保無(wú)人機(jī)作業(yè)參數(shù)優(yōu)先、病蟲(chóng)害防治效果評(píng)價(jià)，進(jìn)行收集整理歸類，同時(shí)查閱國(guó)內(nèi)同類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)文獻(xiàn)，建立資料信息庫(kù)。5.2植保無(wú)人機(jī)在不同生態(tài)條件下的機(jī)械配置技術(shù)規(guī)范5.2.1適用于煙草作業(yè)的植保無(wú)人機(jī)類型現(xiàn)階段植保無(wú)人機(jī)類型繁多，按照動(dòng)力來(lái)源，植保無(wú)人機(jī)一般可以分為燃油和電池兩大類；按照機(jī)型結(jié)構(gòu)，植保無(wú)人機(jī)一般可分為固定翼、單旋翼、多旋翼無(wú)人機(jī)。以燃油為動(dòng)力的無(wú)人機(jī)供能資源獲得容易，燃料以汽油混合物為主。荷載范圍15-150L，荷載能力足夠強(qiáng)大，在田間飛行時(shí)間較長(zhǎng)，單架次噴灑藥劑范圍較大。但油動(dòng)植保無(wú)人機(jī)的燃料，含有柴油、機(jī)油等成分，如若廢油燃燒不充分，將會(huì)引起廢油噴灑在農(nóng)作物表面，對(duì)農(nóng)作物形成了污染。油動(dòng)植保無(wú)人機(jī)其原理就如同汽車發(fā)電機(jī)，維修保養(yǎng)成本大，飛行200h-400h左右需更換發(fā)動(dòng)機(jī)，售價(jià)很高，大功率植保無(wú)人機(jī)一般售價(jià)在30萬(wàn)-200萬(wàn)元。故而此類植保無(wú)人機(jī)并不適合在煙草上進(jìn)行飛行作業(yè)。電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)具有較高環(huán)保性、無(wú)環(huán)境污染、對(duì)農(nóng)田作物無(wú)威脅。使用周期長(zhǎng)，可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)。操作便捷、維修簡(jiǎn)易。一般情況下，植保人員操作一星期后，便能夠熟練操作電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)。電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)成本低廉，售價(jià)小于10萬(wàn)元的電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)各項(xiàng)性能均能滿足大多數(shù)的作物作業(yè)需求。雖然電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)較油動(dòng)植保無(wú)人機(jī)續(xù)航能力弱，單次作業(yè)面積為1hm2，但電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)電池一般為可拆卸的，可配多塊電池配合使用。綜上所述，電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)更適合在煙草上作業(yè)。油動(dòng)和電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表5-1。表5-1油動(dòng)和電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比無(wú)人機(jī)類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)油動(dòng)無(wú)人機(jī)荷載能力強(qiáng)，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，單次作業(yè)面積大，供能資源獲得容易。購(gòu)買、維修成本大，使用周期短，操作難度大，對(duì)環(huán)境有一定污染，對(duì)作業(yè)環(huán)境要求高。電動(dòng)無(wú)人機(jī)具有較高環(huán)保性，使用周期長(zhǎng)，性價(jià)比高，購(gòu)買、維修成本低，操作簡(jiǎn)便。續(xù)航時(shí)間短，單次作業(yè)面積較小。固定翼植保無(wú)人機(jī)機(jī)體模塊化，具備簡(jiǎn)易、安全的起降系統(tǒng)，可按照多種模式自動(dòng)執(zhí)行飛行任務(wù)，航時(shí)較長(zhǎng)，速度較快。不過(guò)購(gòu)買費(fèi)用高，成本投入大，對(duì)作業(yè)環(huán)境要求高，需要專門(mén)的開(kāi)闊地用于起飛、降落，需固定機(jī)位跑道，無(wú)法實(shí)現(xiàn)懸停，同時(shí)對(duì)飛手要求高且合格的飛手?jǐn)?shù)量少，不能滿足現(xiàn)實(shí)的作業(yè)需求。單旋翼植保無(wú)人機(jī)旋翼大，飛行較穩(wěn)定，風(fēng)場(chǎng)統(tǒng)一、下壓風(fēng)場(chǎng)大，適合用于高桿作物、果樹(shù)和較茂密作物的作業(yè)需求；但單旋翼植保無(wú)人機(jī)造價(jià)高，操控難度較大，自主化操作程度低。電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)操控簡(jiǎn)單、容易掌握、起落方便，不需要專門(mén)的飛行場(chǎng)地。現(xiàn)今多旋翼植保無(wú)人機(jī)價(jià)格低廉、體積小、重量輕、具備航線規(guī)劃功能，可有效減少作業(yè)時(shí)重噴、漏噴造成的不良影響。且對(duì)人員素質(zhì)要求較低，操作人員培訓(xùn)周期短。表5-2固定翼、單旋翼和多旋翼植保無(wú)人機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比無(wú)人機(jī)類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)固定翼無(wú)人機(jī)飛行速度快，巡航面積大，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)購(gòu)買成本高，對(duì)作業(yè)環(huán)境要求高，操作難度大，飛行不靈活，使用范圍窄。單旋翼無(wú)人機(jī)飛行較穩(wěn)定，風(fēng)場(chǎng)統(tǒng)一，適合高桿作物。造價(jià)高，適合作業(yè)作物類型少，操控難度較大，自主化操作程度低。多旋翼無(wú)人機(jī)價(jià)格低廉，體積小，重量輕，安全性好，容易操作，智能化程度高，適應(yīng)多種作業(yè)環(huán)境，具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性。續(xù)航時(shí)間短，飛行距離較短。我國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)大多為山地丘陵，無(wú)專門(mén)供植保無(wú)人機(jī)起飛的跑道，同時(shí)煙草作物葉片容易折斷，若下壓風(fēng)場(chǎng)如果過(guò)大容易對(duì)煙株葉片造成損害，給煙農(nóng)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)合表5-1和表5-2優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，成本低廉、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)多種生態(tài)環(huán)境作業(yè)、體積小、重量輕等特點(diǎn)的電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)較為適合在我國(guó)煙區(qū)進(jìn)行病蟲(chóng)害防治作業(yè)。5.2.2適用于煙草作業(yè)的植保無(wú)人機(jī)機(jī)械配置對(duì)植保無(wú)人機(jī)的類型進(jìn)行了篩選，得出電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)適用于煙草作業(yè)，但市面上電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)種類也繁多，各種參數(shù)也各有不同，對(duì)現(xiàn)今市場(chǎng)上的主流電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)參數(shù)進(jìn)行收集整理、專家討論得出在煙草上作業(yè)較為理想的機(jī)械配置。主要從噴頭類型、性能參數(shù)（風(fēng)場(chǎng)壓力、定位精準(zhǔn)度、夜航能力、仿地功能）等參數(shù)對(duì)市面上的電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行綜合分析。我國(guó)最大煙區(qū)為云南、第二大煙區(qū)為貴州，而云貴處于高原地區(qū)，海拔在400-3500米之間，在選用植保無(wú)人機(jī)時(shí)應(yīng)考慮植保無(wú)人機(jī)的最大飛行海拔高度。在煙草生長(zhǎng)的成熟期，白天溫度較高（超過(guò)30℃以上）、藥液蒸發(fā)量大，不合適進(jìn)行噴藥作業(yè)，需要在傍晚或夜間溫度下降后進(jìn)行作業(yè)，因此，具備夜航能力的植保無(wú)人機(jī)更適合在煙草上作業(yè)。我國(guó)煙區(qū)多山地丘陵、耕地破碎，因此，植保無(wú)人機(jī)應(yīng)具有高精準(zhǔn)的定位功能、仿地功能、自主避障功能。5.2.2.1植保無(wú)人機(jī)噴頭類型對(duì)煙草作業(yè)效果的影響從噴頭類型及數(shù)量來(lái)看，現(xiàn)今主流的植保無(wú)人機(jī)噴頭類型多為離心噴頭和壓力噴頭兩類，噴頭數(shù)量從2-16不等。壓力噴頭通過(guò)液泵產(chǎn)生的壓力使藥液通過(guò)噴頭時(shí)在壓力作用下破碎成細(xì)小霧滴，其成霧粒徑主要受噴頭壓力及孔徑的影響。壓力噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，藥液下壓壓力大，霧滴霧化均勻性相對(duì)較差，噴灑可濕性粉劑時(shí)易造成噴頭堵塞，無(wú)法遠(yuǎn)程操控制調(diào)節(jié)泵壓來(lái)改變霧滴粒徑，故而成本較為低廉。離心噴頭通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)噴頭高速旋，通過(guò)離心力將藥液分散成細(xì)小霧滴顆粒，成霧粒徑主要受電機(jī)電壓的影響，其產(chǎn)生的霧滴粒徑小，霧化均勻，更容易精準(zhǔn)控制噴灑流量，同時(shí)適用的農(nóng)藥種類更多。5.2.2.1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)為明確何種噴頭類型更適合在煙草上作業(yè)，選擇兩塊（長(zhǎng)×寬）為60m×20m的試驗(yàn)小區(qū)，在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)布置三行，每行選6株煙作為取樣點(diǎn)。在煙株上中下部葉布置霧滴測(cè)試卡和定性濾紙，分別用壓力噴頭和離心噴頭在同一飛行高度3m、飛行速度4m/s、施液量30L/hm2進(jìn)行試驗(yàn)。植保無(wú)人機(jī)施藥作業(yè)完成后，按序收集霧滴測(cè)試卡和定性濾紙，逐一放入密封袋，做好標(biāo)記并檢測(cè)霧滴密度、霧滴覆蓋度、霧滴沉積量。5.2.2.1.2試驗(yàn)結(jié)果從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看（表5-3），離心噴頭在煙株上、中部葉片的霧滴密度滿足表5-8的霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在煙株下部葉時(shí)，重復(fù)1和重復(fù)3不滿足霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的非內(nèi)吸性藥劑施藥標(biāo)準(zhǔn)，滿足殺蟲(chóng)劑和內(nèi)吸性殺菌劑的作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。壓力噴頭的霧滴密度對(duì)于表5-8中的非內(nèi)吸性殺菌劑作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在煙株上、中、下部葉均不滿足，在煙株上部葉僅滿足殺蟲(chóng)劑的作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在煙株中下部葉的霧滴密度作業(yè)質(zhì)量則更差，難以滿足作業(yè)需求。同時(shí)離心噴頭的霧滴沉積量、霧滴覆蓋度的效果均好于壓力噴頭。從表5-4來(lái)看，植保無(wú)人機(jī)的噴頭粒徑需可調(diào)且范圍應(yīng)在10-300μm，根據(jù)植保無(wú)人機(jī)噴頭工作原理，離心噴頭可調(diào)節(jié)霧滴粒徑，而壓力噴頭不可調(diào)節(jié)霧滴粒徑，故而在煙草上作業(yè)應(yīng)選用離心噴頭。表5-3不同噴頭類型在煙株上的參數(shù)比較指標(biāo)上部葉中部葉下部葉離心噴頭壓力噴頭離心噴頭壓力噴頭離心噴頭壓力噴頭霧滴密度（滴/cm2）183.2±9.3829.2±7.6688.2±2.123.8±5.245.6±11.610.1±3.5276.9±8.3723.4±8.2956.3±11.115.9±3.755.3±13.223.2±8.7372.5±7.2722.7±6.0963.6±8.910.2±2.247.2±13.613.3±7.7沉積量（μL/cm2）10.515±0.1470.325±0.0740.593±0.1320.383±0.0980.404±0.1070.202±0.04420.441±0.1140.268±0.1020.346±0.2480.214±0.0340.494±0.0950.251±0.05330.548±0.0930.307±0.1240.500±0.1110.112±0.0410.503±0.1740.089±0.024霧滴覆蓋度（%）19.56±1.764.97±1.379.33±1.063.61±1.086.99±1.671.36±0.5328.71±1.113.87+1.416.29±1.552.80±0.5488.66±1.523.44±0.8139.11±1.194.15+1.888.31±1.512.37±0.5248.49±2.261.43±0.91表5-4植保無(wú)人機(jī)對(duì)不同生物靶標(biāo)的霧滴最佳粒徑農(nóng)藥類型（不同生物靶標(biāo)）霧滴最佳粒徑（μm）飛行類害蟲(chóng)的殺蟲(chóng)劑10-50葉面爬行類害蟲(chóng)的殺蟲(chóng)劑40-100植物病害的殺菌劑30-150除草劑100-3005.2.3不同數(shù)量旋翼植保無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)壓力對(duì)煙草葉片折損率的影響植保無(wú)人機(jī)的下冼風(fēng)場(chǎng)雖有助于增強(qiáng)霧滴對(duì)作物的穿透性，但若下冼風(fēng)場(chǎng)過(guò)大，容易對(duì)煙草葉片造成折損。煙草葉片在旺長(zhǎng)期和成熟期易折斷，因此要選擇合適的植保無(wú)人機(jī)旋翼數(shù)量，探究植保無(wú)人機(jī)旋翼數(shù)量對(duì)煙草葉片折損率的影響。5.2.3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的四旋翼和六旋翼植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同的飛行高度（3m、4m、5m），選擇六塊實(shí)驗(yàn)小區(qū)，四旋翼和六旋翼植保無(wú)人機(jī)各3塊實(shí)驗(yàn)小區(qū)，選取試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)的100株煙草并做好標(biāo)記，記錄好總煙草葉片數(shù)量（葉片長(zhǎng)度大于20cm則有效），煙葉折斷后無(wú)法恢復(fù)的記為折損煙葉。分別用四旋翼和六旋翼植保無(wú)人機(jī)作業(yè)后記錄折損煙葉。同時(shí)結(jié)合5.4室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)超算模擬結(jié)果分析不同旋翼對(duì)煙草葉片折損率的影響。5.2.3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果從圖5-1和圖5-2的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在無(wú)風(fēng)條件時(shí)，由于植保無(wú)人機(jī)相對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)速度高，風(fēng)場(chǎng)到地面附近衰減較多，兩款植保無(wú)人機(jī)飛行高度3m、飛行速度3m/s的下壓氣流最強(qiáng)，但隨著飛行高度和飛行速度的上升下壓流場(chǎng)減弱。在順風(fēng)3級(jí)時(shí)，由于環(huán)境風(fēng)速和飛行速度兩者間差值較小，兩款植保無(wú)人機(jī)的下壓氣流得到加強(qiáng)，因此在現(xiàn)實(shí)的植保作業(yè)過(guò)程中，植保無(wú)人機(jī)在適當(dāng)?shù)捻橈L(fēng)中作業(yè)有利于提高施藥效果。高度增加后風(fēng)場(chǎng)到地面附近進(jìn)一步擴(kuò)散，因此總的影響范圍會(huì)更大一些，但是相同強(qiáng)度下的影響寬度是不如3m高度的，即增加飛行高度，能夠噴灑的面積更大，但是穿透力相對(duì)減弱。同時(shí)四旋翼植保無(wú)人機(jī)下壓流場(chǎng)分布比六旋翼植保無(wú)人機(jī)的均勻，且衰減程度也比六旋翼植保無(wú)人機(jī)的弱。結(jié)合表5-5來(lái)看，六旋翼植保無(wú)人機(jī)煙葉折損率反而比四旋翼植保無(wú)人機(jī)的高，這可能原因是四旋翼對(duì)稱性更強(qiáng)、平衡性更好、下壓流場(chǎng)分布更均勻，四旋翼植保無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)煙草葉片受力均勻，葉片折損較少；而六旋翼植保無(wú)人機(jī)下壓流場(chǎng)不均勻，導(dǎo)致煙草葉片受力不均勻，故而煙葉折損率較高。圖5-1四旋翼和六旋翼植保無(wú)人機(jī)不同工況下壓流場(chǎng)分布（俯視圖）圖5-2四旋翼和六旋翼植保無(wú)人機(jī)不同工況下壓流場(chǎng)分布（正面圖）表5-5四旋翼和六旋翼植保無(wú)人機(jī)在不同飛行高度對(duì)煙草葉片折損率比較飛行高度（m）四旋翼煙葉折損率（?）六旋翼煙葉折損率（?）3m29.5638.424m12.2717.415m7.228.665.3植保無(wú)人機(jī)防治煙草病蟲(chóng)害技術(shù)參數(shù)植保無(wú)人機(jī)在煙草上的研究報(bào)道較少，由于煙草植株比較高大，葉片重疊遮蓋較多，對(duì)于中下部葉片施藥效果不理想，若飛行高度較低可能會(huì)對(duì)煙株葉片造成折損，故而需要對(duì)植保無(wú)人機(jī)在煙株上的作業(yè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選。前人研究表明植保無(wú)人機(jī)的飛行高度和速度是影響作業(yè)質(zhì)量的主要制約因素，不同的速度變化會(huì)帶來(lái)不同的霧滴沉積分布，不同的高度變化會(huì)引起有效噴幅的變化等。植保無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)，施液量越大作業(yè)效果越好，但相對(duì)來(lái)說(shuō)農(nóng)藥殘留和經(jīng)濟(jì)成本高，故而在滿足作業(yè)效果的同時(shí)，應(yīng)減少施液量的使用。無(wú)人機(jī)作業(yè)防治農(nóng)作物有害生物的效果取決于噴霧藥液能否合理有效地沉積于靶標(biāo)，而靶標(biāo)上霧滴的沉積需要無(wú)人機(jī)選擇合適的飛行高度、飛行速度和噴幅等。根據(jù)5.2部分的結(jié)論，選取符合5.2要求的電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)為對(duì)象，在煙草伸根期、旺長(zhǎng)期、成熟期進(jìn)行了噴施試驗(yàn)，同在旺長(zhǎng)期和成熟期篩選植保無(wú)人機(jī)在煙株不同部位的作業(yè)參數(shù)，采用了三因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，探究電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)對(duì)煙草不同生育期霧滴沉積效果的影響，以期篩選出植保無(wú)人機(jī)在煙草不同生育期發(fā)生病蟲(chóng)害噴施的最優(yōu)作業(yè)參數(shù)，為煙草在不同生育期及不同部位病蟲(chóng)害的植保無(wú)人機(jī)防治研究奠定理論基礎(chǔ)。5.3.1材料與方法供試電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)基本參數(shù)：裸機(jī)約32kg、最大起飛重量67kg、懸停精度：?jiǎn)⒂枚ㄎ唬ㄋ健?0cm，垂直±10cm）、藥箱容積30L、作業(yè)載荷30kg、外形尺寸機(jī)臂折疊（長(zhǎng)×寬×高）為1260mm×630mm×620mm、螺旋槳數(shù)量4、噴頭數(shù)量2、霧化粒徑20-250μm、理論有效噴幅7-8m。其他試驗(yàn)設(shè)備包括風(fēng)速檢測(cè)儀、溫濕度檢測(cè)儀、訂書(shū)機(jī)、密封袋、橡膠手套、口罩、記號(hào)筆等。5.3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于貴州省煙草科學(xué)研究院福泉基地進(jìn)行，試驗(yàn)品種k326，種植行距為1m×0.6m。試驗(yàn)時(shí)，選擇氣溫低于30℃、相對(duì)濕度在40-90%、風(fēng)速小于3.2m/s時(shí)的天氣進(jìn)行作業(yè)。在伸根期、旺長(zhǎng)期、成熟期三個(gè)時(shí)期選擇對(duì)應(yīng)的煙株高度開(kāi)展試驗(yàn)。在煙草伸根期時(shí)，煙株高度應(yīng)小于0.4m，在此階段煙株葉片重疊遮蓋不嚴(yán)重，故而只需在煙株葉片上部葉布置一張霧滴測(cè)試卡和定性濾紙即可；在煙草旺長(zhǎng)期時(shí)，選擇的旺長(zhǎng)期煙株平均高度0.8m，此階段煙株葉片之間已有相互遮蓋重疊，故需在煙株離地面30cm和70cm處的煙葉正反兩面各布置一張霧滴測(cè)試卡和定性濾紙；在煙草成熟期時(shí)，結(jié)合煙草生育期時(shí)期特點(diǎn)，煙株平均高度120cm，此階段煙株葉片相互遮蓋重疊嚴(yán)重，需在煙株葉片距離地面30cm、70cm、110cm處的葉片正反面各布置一張霧滴測(cè)試卡和水敏試紙。選擇兩塊（長(zhǎng)×寬）為60m×20m的試驗(yàn)小區(qū)，在試驗(yàn)小區(qū)中間位置布置三行，每行間隔10m，每行選6株煙作為取樣點(diǎn)（圖5-3），共計(jì)18個(gè)取樣點(diǎn)。在煙株葉基到葉尖1/2處分別布置一張定性濾紙和一張霧滴測(cè)試卡（用相片紙裁剪而成）。采用三因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)共9個(gè)處理組。用誘惑紅兌水作為顯色劑加入植保無(wú)人機(jī)，然后設(shè)置飛行速度、飛行高度、施液量三個(gè)參數(shù)，并根據(jù)規(guī)劃的飛行路徑進(jìn)行試驗(yàn)，每次作業(yè)完成后收集霧滴測(cè)試卡和統(tǒng)計(jì)煙葉折損率，作業(yè)參數(shù)如表5-6、表5-7所示。圖5-3正交實(shí)驗(yàn)霧滴采樣點(diǎn)布置圖表5-6試驗(yàn)因子與水平水平因子飛行高度（m）A飛行速度（m/s）B施液量（L/hm2）C1331524422.535530表5-7正交試驗(yàn)方案試驗(yàn)編號(hào)飛行高度（m）飛行速度（m/s）施液量（L/hm2）1331523422.53353044322.55443064515753308541595522.55.3.3數(shù)據(jù)采集與處理植保無(wú)人機(jī)作業(yè)完成后，統(tǒng)計(jì)折損的煙葉并帶出煙田，然后按序收集霧滴測(cè)試卡和定性濾紙，逐一放入密封袋，并做好標(biāo)記，霧滴測(cè)試卡按順序擺放在掃描儀上，選擇灰度掃描，在600dpi下掃描并保存圖片。使用DepositScan得到霧滴密度、霧滴覆蓋度、霧滴粒徑。植保無(wú)人機(jī)施藥作業(yè)完成后，按序收集霧滴測(cè)試卡和定性濾紙，逐一放入密封袋，并做好標(biāo)記，霧滴測(cè)試卡按順序擺放在掃描儀上，選擇灰度掃描，在600dpi下掃描并保存圖片，使用DepositScan得到霧滴密度、霧滴覆蓋度、霧滴粒徑。向裝有定性濾紙的自封袋中加入5mL蒸餾水,振蕩搖勻5min致濾紙上的誘惑紅全部洗入溶液之中,用帶0.22μm水系濾膜的注射器進(jìn)行過(guò)濾處理,處理后的溶液用多功能酶標(biāo)儀于波長(zhǎng)514nm處測(cè)定其吸光度值。根據(jù)已測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算洗脫液的濃度,進(jìn)而根據(jù)洗脫液的體積,以及濾紙面積,按式(1)計(jì)算單位面積上的沉積量(ug/cm2)。βdep式中：式中：ρsmpl—樣品的吸光值；ρblk—空白對(duì)照的吸光值；Fcal—標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率值；Vdil—洗脫液的體積,單位為毫升(mL)；Acol—濾紙的面積,單位為平方厘米(cm2)；ρspray為噴霧液吸光值。βdep—沉積量，單位為微克每平方厘米(μL/cm2)；ρsmpl—樣品的吸光值;ρblk—空白對(duì)照的吸光值;Fcal—標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率值;Vdil—洗脫液的體積,單位為毫升(mL);Acol—濾紙的面積,單位為平方厘米(cm2);ρspray—為噴霧液吸光值。數(shù)據(jù)分析過(guò)程中使用統(tǒng)計(jì)分析軟件Minitap進(jìn)行極差分析、用Spss22進(jìn)行方差分析、用origin進(jìn)行作圖。5.3.4結(jié)果與分析5.3.4.1植保無(wú)人機(jī)在煙草伸根期作業(yè)參數(shù)篩選從表5-8、5-9來(lái)看，三個(gè)飛行高度和三個(gè)飛行速度均滿足表5-8的作業(yè)質(zhì)量要求。但施液量在15L/hm2時(shí)，在噴施非內(nèi)吸性殺菌劑時(shí)霧滴密度僅為47.8滴/cm2，不滿足霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，僅滿足殺蟲(chóng)劑和內(nèi)吸性殺菌劑；從表5-9實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析來(lái)看，霧滴覆蓋度和沉積量極差分析較優(yōu)組合均為A1B2C3，即飛行高度3m，飛行速度4m/s，施藥量30L/hm2對(duì)煙株的施藥效果較好。由極差值可知影響霧滴覆蓋度和沉積量主次因素一致，均為飛行速度、施液量、飛行高度，影響霧滴密度的主次因素為施液量、飛行高度、飛行速度，影響作業(yè)效果的主要因素為飛行速度，故而在煙草伸根期飛行速度選擇4m/s效果最好，但為了提高作業(yè)效率可以選擇飛行速度為4-5m/s進(jìn)行作業(yè)。從圖5-4來(lái)看，霧滴覆蓋度和霧滴沉積量隨著施液量的增加先下降后上升，增加施液量和作業(yè)效果不成正比，但在施液量15L/hm2時(shí)僅滿足部分作業(yè)質(zhì)量，故為減少農(nóng)藥殘留和經(jīng)濟(jì)成本，在煙草伸根期施液量應(yīng)選擇15-22.5L/hm2；煙葉折損率隨著飛行高度的增加而逐漸下降，且煙葉折損率均比較低，同時(shí)煙草在伸根期葉片韌性好，為有更好的作業(yè)效果可以選擇飛行高度在2-3m進(jìn)行飛防作業(yè)。綜合上述，在煙草伸根期選擇飛行高度2-3m、飛行速度4-5m/s、施液量15-22.5L/hm2。表5-8植保無(wú)人機(jī)噴霧作業(yè)質(zhì)量要求項(xiàng)目作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)殺蟲(chóng)劑≥25霧滴密度（霧滴個(gè)數(shù)/cm2）內(nèi)吸性殺菌劑≥20非內(nèi)吸性殺菌劑≥50表5-9植保無(wú)人機(jī)在煙草伸根期極差分析指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（μL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK15.4995.6535.07469.5073.4347.800.25130.24770.2247K25.0305.7894.82283.5075.4366.830.22000.26430.2106K35.3864.4746.01861.5365.6799.900.23400.19330.2705極差0.4691.3151.19621.979.7752.100.03130.07090.0599排秩312231312較優(yōu)水平A1B2C3A2B2C3A1B2C3圖5-4施液量和飛行高度對(duì)植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的影響（伸根期）5.3.4.2植保無(wú)人機(jī)在煙草旺長(zhǎng)期中上部葉片作業(yè)參數(shù)篩選在煙草旺長(zhǎng)期中上部葉片正面時(shí)，從表5-8、5-10來(lái)看，所有飛行高度、飛行速度和施液量均滿足表5-8的霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。從表5-10實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析結(jié)果來(lái)看，霧滴覆蓋度和沉積量較優(yōu)組合均為A1B3C3，即選擇飛行高度3m，飛行速度5m/s，施藥量30L/hm2對(duì)煙株的施藥效果較好。由極差值可知影響霧滴覆蓋度和沉積量主次因素一致，均為飛行高度、施液量、飛行速度，影響霧滴密度的主次因素為施液量、飛行高度、飛行速度，影響植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的主次因素中飛行速度均排最后，故而飛行速度可以選擇5m/s以提高作業(yè)效率。在煙草旺長(zhǎng)期中上部葉片反面時(shí)，從表5-8、5-11來(lái)看，飛行速度5m/s和施液量15L/hm2設(shè)置其中任意一個(gè)參數(shù)均不滿足表5-8的霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但從表5-11實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析結(jié)果來(lái)看，霧滴覆蓋度和沉積量較優(yōu)組合分別為A1B2C3、A1B3C3，但選擇飛行速度5m/s時(shí)，不滿足霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即選擇飛行高度3m，飛行速度4m/s，施藥量30L/hm2對(duì)煙株葉片反面的施藥效果較好。由極差值可知影響沉積量主次因素為飛行高度、施液量、飛行速度；影響霧滴覆蓋度主次因素為施液量、飛行高度、飛行速度；影響霧滴密度的主次因素為施液量、飛行速度、飛行高度，影響植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的主次因素中飛行高度和施液量占主要因素。從圖5-5來(lái)看，霧滴沉積量隨著施液量的增加先下降后升高；霧滴覆蓋度隨著施液量的增加而增加，但增加幅度不大；煙葉折損率隨著飛行高度的升高逐漸下降，且在飛行高度為3m時(shí)煙葉折損率較低。為了減少農(nóng)藥殘留和經(jīng)濟(jì)成本，所以在煙草旺長(zhǎng)期應(yīng)選擇施液量為22.5L/hm2；在煙草旺長(zhǎng)期煙葉折損率相對(duì)于伸根期有所增加，但幅度不大，為了有更好的施藥效果應(yīng)選擇飛行高度為2-3m。綜合上述，在煙草旺長(zhǎng)期中上部葉片應(yīng)選擇飛行高度2-3m、飛行速度4-5m/s、施液量22.5L/hm2。表5-10植保無(wú)人機(jī)在煙草旺長(zhǎng)期極差分析（中上部位葉片正面）指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（μL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK16.9774.3574.09768.0492.1169.220.38530.20370.2023K24.5535.1734.19791.3291.6683.310.18130.20470.1640K33.2275.2276.463100.5976.19107.420.10700.26530.3073極差3.7500.8702.36732.5515.9238.200.27830.06170.1433排秩132231132較優(yōu)水平A1B3C3A3B1C3A1B3C3指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK13.7532.2001.47052.2264.1032.400.21300.09000.0737K22.1172.9331.93055.5961.8851.880.06800.10800.0727K31.5832.3204.05355.2930.1281.820.05100.13400.1857極差2.1700.7332.5833.3733.9749.420.16200.04400.1130排秩231321132較優(yōu)水平A1B2C3A2B1C3A1B3C3表5-11植保無(wú)人機(jī)在煙草旺長(zhǎng)期極差分析（中上部位葉片反面）圖5-5施液量和飛行高度對(duì)植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的影響（旺長(zhǎng)期中上部葉片）5.3.4.3植保無(wú)人機(jī)在煙草旺長(zhǎng)期中下部葉片作業(yè)參數(shù)篩選在煙草旺長(zhǎng)期中下部葉片正面時(shí)，從表5-8、5-12來(lái)看，所有飛行高度、飛行速度和施液量均滿足表5-7的霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。從表5-12實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析結(jié)果來(lái)看，霧滴覆蓋度和沉積量較優(yōu)組合分別為A1B2C3、A1B3C3，但選擇飛行速度5m/s時(shí)，即選擇飛行高度3m，飛行速度4-5m/s，施藥量30L/hm2對(duì)煙株中下部葉片正面的施藥效果較好。由極差值可知影響霧滴覆蓋度和沉積量主次因素一致，均為施液量、飛行高度、飛行速度，影響霧滴密度的主次因素為施液量、飛行速度、飛行高度，影響植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的主次因素中施液量為主要因素。在煙草旺長(zhǎng)期中下部葉片反面時(shí)，從表5-8、5-13來(lái)看，僅在飛行高度3m時(shí)滿足表5-7的霧滴密度的作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；飛行速度5m/s和施液量15L/hm2設(shè)置其中任意一個(gè)參數(shù)均不滿足表5-7的霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但從表5-13實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析結(jié)果來(lái)看，霧滴覆蓋度和沉積量較優(yōu)組合均為A1B2C3，即選擇飛行高度3m，飛行速度4m/s，施藥量30L/hm2對(duì)煙株葉片反面的施藥效果較好。由極差值可知影響霧滴覆蓋度和沉積量主次因素均為飛行高度、施液量、飛行速度；影響霧滴覆蓋度主次因素為施液量、飛行高度、飛行速度；影響霧滴密度的主次因素為飛行速度、施液量、飛行高度，影響植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的主次因素中飛行高度和施液量占主要因素。從圖5-6來(lái)看，霧滴沉積量隨著施液量的增加先下降后升高；霧滴覆蓋度隨著施液量的增加而增加，但增加幅度不大；煙葉折損率隨著飛行高度的升高逐漸下降，且在飛行高度為3m時(shí)煙葉折損率較低。為了減少農(nóng)藥殘留和經(jīng)濟(jì)成本，所以在煙草旺長(zhǎng)期應(yīng)選擇施液量為22.5L/hm2；在煙草旺長(zhǎng)期煙葉折損率相對(duì)于伸根期有所增加，但幅度不大，為了有更好的施藥效果應(yīng)選擇飛行高度為2-3m。綜合上述，在煙草旺長(zhǎng)期中下部葉片應(yīng)選擇飛行高度2-3m、飛行速度3-4m/s、施液量22.5-30L/hm2。指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK14.9733.1502.31757.9881.7356.090.20630.13230.0917K23.1434.3033.28078.1387.2161.730.13470.13970.0987K32.7133.3775.23386.0253.19104.300.09530.16430.2460極差2.2601.1532.91728.0334.0248.210.11100.03200.1543排秩231321231較優(yōu)水平A1B2C3A3B2C3A1B3C3表5-12植保無(wú)人機(jī)在煙草旺長(zhǎng)期極差分析（葉片中下部葉片正面）指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK14.3582.3271.67054.4654.3927.680.19670.05800.0367K21.4532.4271.95349.2657.8850.460.04730.10770.0873K30.8571.9133.04333.3624.8158.940.02630.10470.1463極差3.5000.5131.37321.1033.0731.260.17030.04970.1097排秩132312132較優(yōu)水平A1B2C3A1B2C3A1B2C3表5-13植保無(wú)人機(jī)在煙草旺長(zhǎng)期極差分析（葉片中下部葉片反面）圖5-6施液量和飛行高度對(duì)植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的影響（旺長(zhǎng)期中下部葉片）5.3.4.4植保無(wú)人機(jī)在煙草成熟期上部葉作業(yè)參數(shù)優(yōu)選植保無(wú)人機(jī)在煙株上部葉作業(yè)時(shí)，不同飛行高度、飛行速度和施液量均滿足正反兩面的霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（表5-8）。從對(duì)煙株上部葉片正反兩面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析（表5-14、表5-15）來(lái)看，在煙株上部葉正面時(shí)，根據(jù)霧滴覆蓋度和沉積量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析得出較優(yōu)組合為A1B3C3,即是飛行高度3m、飛行速度5m/s、施液量30L/hm2，由極差值可知影響霧滴覆蓋度和沉積量主次因素一致，均為飛行高度、施液量、飛行速度，影響霧滴密度的主次因素為施液量、飛行高度、飛行速度，即影響作業(yè)效果的主要因素為飛行高度和施液量；在煙株上部葉反面時(shí)，根據(jù)霧滴覆蓋度和沉積量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析得出較優(yōu)組合為A1B2C3,即是飛行高度3m、飛行速度4m/s、施液量30L/hm2，由極差值可知影響霧滴覆蓋度和沉積量主次因素一致，均為飛行高度、飛行速度、施藥量，影響霧滴密度的主次因素為飛行高度、施藥量、飛行速度，即影響植保無(wú)人機(jī)在煙株反面作業(yè)效果的主要因素為飛行高度。結(jié)合圖5-7來(lái)看，在煙株葉片正面的霧滴覆蓋度和霧滴沉積量高于煙株反面，同時(shí)在煙株正面時(shí)，霧滴密度、霧滴覆蓋度和沉積量隨著施液量的增加先下降后升高；葉片反面時(shí)，霧滴密度、霧滴覆蓋度和沉積量隨著施液量的增加變化不明顯；煙葉折損率隨著飛行高度的增加而減小，其中在飛行高度為3m時(shí)，煙葉折損率較大，為減少煙葉折損，飛行高度應(yīng)選擇4m以上。在保證作業(yè)效果的前提下，防治靶標(biāo)位于葉片正面時(shí)，施液量應(yīng)選30L/hm2；防治靶標(biāo)位于葉片反面時(shí)，施液量的增加不能明顯改善作業(yè)效果，故施液量應(yīng)15L/hm2，以減少農(nóng)藥殘留和經(jīng)濟(jì)成本。綜上所述，植保無(wú)人機(jī)在煙草上部葉作業(yè)時(shí)，飛行高度應(yīng)選4-5m；飛行速度應(yīng)選4-5m/s；靶標(biāo)位置位于葉片正面施液量應(yīng)選30L/hm2、反面應(yīng)選15L/hm2。表5-14植保無(wú)人機(jī)在煙草上部葉片正面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK110.9437.4337.80089.37102.96122.100.67300.40030.4023K25.4506.8436.020122.40117.9785.960.21330.32700.3013K35.9608.0778.533123.59114.42127.290.25870.41770.4413極差5.4931.2332.51334.2115.0141.330.45970.09070.1400排秩132231132較優(yōu)水平A1B3C3A3B2C3A1B3C3表5-15植保無(wú)人機(jī)在煙草上部葉片反面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK15.9274.8204.57757.3983.3475.670.33270.24330.2287K24.5635.3734.59099.3884.8283.440.18770.25900.2090K33.7034.0005.02792.8081.4190.450.15330.17130.2360極差2.2231.3730.45041.993.4114.780.17930.08770.0270排秩123132123較優(yōu)水平A1B2C3A2B2C3A1B2C3圖5-7施液量和飛行高度對(duì)植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的影響（上部葉）5.3.4.5植保無(wú)人機(jī)在煙草成熟期中部葉作業(yè)參數(shù)優(yōu)選植保無(wú)人機(jī)在煙株中部葉作業(yè)時(shí)，在煙株葉片正面不同飛行高度、飛行速度和施液量均滿足霧滴密度的作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但在煙株葉片反面時(shí)，飛行速度3m、飛行速度5m/s和施液量15L/hm2和22.5L/hm2不滿足霧滴密度作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。由極差值可知影響霧滴覆蓋度、霧滴密度、沉積量主次因素均一致，均為施液量、飛行速度、飛行高度，即在煙株中部葉作業(yè)時(shí)，施液量是影響植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的主要因素。從對(duì)煙株中部葉片正反兩面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析（表5-16、表5-17）來(lái)看，在煙株中部葉正面時(shí)，根據(jù)霧滴覆蓋度和沉積量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析得出較優(yōu)組合為A3B3C3,即是飛行高度5m、飛行速度5m/s、施液量30L/hm2；在煙株中部葉反面時(shí)，根據(jù)霧滴覆蓋度和沉積量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析得出較優(yōu)組合分別為A2B2C3、A3B2C3,即飛行高度4m-5m、飛行速度4m/s、施液量30L/hm2。結(jié)合圖5-7、圖5-8來(lái)看，植保無(wú)人機(jī)在煙株中部葉的作業(yè)效果不佳，且作業(yè)效果遠(yuǎn)低于煙株上部葉；同時(shí)在煙株中部葉正面和反面時(shí)，霧滴密度、霧滴覆蓋度和沉積量隨著施液量的增加而增加，說(shuō)明植保無(wú)人機(jī)在中部葉的作業(yè)效果可以隨著施液量的增加而變好，若不考慮農(nóng)藥殘留和經(jīng)濟(jì)成本的情況下，可以增加施液量來(lái)達(dá)到理想的防治效果。綜上所述，植保無(wú)人機(jī)在煙草中部葉作業(yè)時(shí)，飛行高度應(yīng)選4-5m；飛行速度應(yīng)選3-4m/s；施液量應(yīng)選30L/hm2或大于30L/hm2。表5-16多旋翼植保無(wú)人機(jī)在煙草中部葉片正面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK12.8712.4131.94758.0383.6254.690.20660.17750.1297K22.7813.1733.34482.0874.8465.870.17090.22650.2345K33.5413.6073.90275.4757.1295.020.25260.22710.2659極差0.7591.1941.95424.0526.5040.330.08170.04900.1361排秩321321231較優(yōu)水平A3B3C3A2B1C3A3B3C3表5-17多旋翼植保無(wú)人機(jī)在煙草中部葉片反面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK11.1931.1360.79638.1365.3232.410.07360.07510.0463K21.5511.6680.99466.3854.6440.270.07830.09450.0597K31.3771.3172.33156.3734.1269.620.09240.07460.1382極差0.3580.5321.53418.2521.2037.210.01880.01990.0919排秩321321321較優(yōu)水平A2B2C3A2B1C3A3B2C3圖5-8施液量和飛行高度對(duì)植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的影響（中部葉）5.3.4.6植保無(wú)人機(jī)在成熟期下部葉作業(yè)參數(shù)優(yōu)選植保無(wú)人機(jī)在煙株下部葉作業(yè)時(shí)，不同飛行高度、飛行速度和施液量在煙株正反兩面的霧滴密度均不滿足作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。雖從對(duì)煙株下部葉片正反兩面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析（表5-18、表5-19）來(lái)看，在煙株下部葉正面時(shí)，得出較優(yōu)組合為A2B3C3,即是飛行高度4m、飛行速度5m/s、施液量30L/hm2；在煙株下部葉反面時(shí)，得出較優(yōu)組合為A1B1C3,即是飛行高度3m、飛行速度3m/s、施液量30L/hm2；但不管是從霧滴覆蓋度、霧滴密度和沉積量的數(shù)值來(lái)看，施藥效果均不理想，且結(jié)合圖5-7、圖5-8、圖5-9來(lái)看，植保無(wú)人機(jī)在煙株上部葉、中部葉、下部葉的作業(yè)效果逐漸變差，在煙株下部葉的作業(yè)效果不理想，達(dá)不到噴霧作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，在煙草成熟期針對(duì)煙草下部葉發(fā)生病蟲(chóng)害時(shí)，不建議使用植保無(wú)人機(jī)作業(yè)。表5-18多旋翼植保無(wú)人機(jī)在煙草下部葉片正面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK12.0812.0631.04720.3421.3913.010.13220.13340.0644K22.2032.0572.48625.0817.8522.370.12990.13340.1633K32.1252.2892.87718.0224.2028.060.14410.13940.1785極差0.1210.2331.8307.066.3515.050.01430.00600.1140排秩321231231較優(yōu)水平A2B3C3A2B3C3A3B3C3表5-19多旋翼植保無(wú)人機(jī)在煙草下部葉片反面實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析指標(biāo)霧滴覆蓋度(%)霧滴密度(滴/cm2)沉積量（uL/cm2）因素A因素B因素C因素A因素B因素C因素A因素B因素CK10.9340.8250.69811.79413.13010.730.05550.04710.0394K20.6980.6440.73914.4548.42212.110.03050.03610.0361K30.6540.8180.8499.47213.06912.880.03600.03880.0465極差0.2800.1810.1514.9814.7082.1480.02500.01090.0105排秩123213123較優(yōu)水平A1B1C3A2B1C3A1B1C3圖5-9施液量和飛行高度對(duì)植保無(wú)人機(jī)作業(yè)效果的影響（下部葉）5.3.5小結(jié)本試驗(yàn)通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)的飛行高度、飛行速度、施液量綜合分析和田間有效噴幅測(cè)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到表5-20。表5-20植保無(wú)人機(jī)防治煙草主要病蟲(chóng)害及其作業(yè)參數(shù)煙株高度（cm）作業(yè)參數(shù)靶標(biāo)位置飛行高度（m）飛行速度（m/s）畝施液量（L/畝）0-40cm整株煙株2-34-51-1.540-80cm煙株中上部2-34-51-1.5煙株中下部2-33-41.5-280-120cm煙株上部3-44-51.5-2煙株中部4-53-42-3煙株下部不建議使用植保無(wú)人機(jī)作業(yè)在利用植保無(wú)人機(jī)在煙草上進(jìn)行作業(yè)時(shí)，首選考慮的是對(duì)植保無(wú)人機(jī)機(jī)型的選擇，并不是所有的機(jī)型都適合在我國(guó)煙區(qū)進(jìn)行作業(yè)，我國(guó)煙區(qū)多山地丘陵、耕地破碎。因此選擇的植保無(wú)人機(jī)應(yīng)滿足體積小、重量輕、價(jià)格低廉、高效環(huán)保、能適應(yīng)多種作業(yè)環(huán)境等特點(diǎn)。但現(xiàn)階段植保無(wú)人機(jī)類型繁多，按照動(dòng)力來(lái)源，植保無(wú)人機(jī)一般可以分為燃油和電池兩大類；按照機(jī)型結(jié)構(gòu)，植保無(wú)人機(jī)一般可分為固定翼、單旋翼、多旋翼無(wú)人機(jī)。油動(dòng)植保無(wú)人機(jī)又荷載能力強(qiáng)、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、單次作業(yè)面積大、燃料以汽油混合物為主等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)其購(gòu)買和維修成本大，可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)有較高環(huán)保性、使用周期長(zhǎng)、購(gòu)買和維修成本小等優(yōu)點(diǎn)。固定翼植保無(wú)人機(jī)對(duì)作業(yè)環(huán)境要求高，需固定機(jī)位跑道，無(wú)法實(shí)現(xiàn)懸停。單旋翼植保無(wú)人機(jī)適合用于高桿作物、果樹(shù)和較茂密作物的作業(yè)需求。多旋翼植保無(wú)人機(jī)較其他類植保無(wú)人機(jī)價(jià)格低廉、體積小、重量輕、自主操作程度高、容易操作。因此在煙草作業(yè)時(shí)應(yīng)選擇電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)，電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)成本低廉、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)多種生態(tài)環(huán)境作業(yè)、體積小、重量輕等特點(diǎn)適合在我國(guó)煙區(qū)進(jìn)行植保作業(yè)。同時(shí)對(duì)植保服務(wù)公司的飛手調(diào)查詢問(wèn)得知，現(xiàn)今大多數(shù)飛手進(jìn)行植保作業(yè)過(guò)程中為減少飛行航次和作業(yè)時(shí)間，通常會(huì)設(shè)置較大的飛行速度、施液量和噴幅，這會(huì)導(dǎo)致施藥效果不佳，影響防治效果，故設(shè)置一個(gè)合理的作業(yè)參數(shù)極為重要。除植保無(wú)人機(jī)的飛行高度、飛行速度、施液量、噴幅等人為設(shè)置的作業(yè)參數(shù)外，有研究表明作業(yè)時(shí)的風(fēng)速、溫濕度、下冼風(fēng)場(chǎng)、作物類型、噴頭類型等因素也會(huì)影響作業(yè)效果。在植保無(wú)人機(jī)作業(yè)的過(guò)程中，風(fēng)速過(guò)大，藥液會(huì)發(fā)生飄移，霧滴不易附著在農(nóng)作物表面，適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速可使霧滴更容易附著在農(nóng)作物上。除風(fēng)速外，溫濕度也會(huì)影響植保無(wú)人機(jī)的施藥效果，溫度過(guò)低會(huì)對(duì)藥劑造成損害，溫度過(guò)高、濕度過(guò)低會(huì)加劇藥液的蒸發(fā)，減少藥液的沉積量。植保無(wú)人機(jī)的下冼風(fēng)場(chǎng)雖有助于增強(qiáng)霧滴對(duì)作物的穿透性，但若下冼風(fēng)場(chǎng)過(guò)大，容易對(duì)煙草葉片造成折損。不同作物的種植密度、防治部位、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各不同，不同的作物設(shè)置不同的作業(yè)參數(shù)才能達(dá)到理想的作業(yè)效果，對(duì)于植保無(wú)人機(jī)在煙草上的作業(yè)參數(shù)不可照搬其它作物的作業(yè)參數(shù)。噴灑系統(tǒng)作為植保無(wú)人機(jī)的組成部分，是保證蟲(chóng)害防治效果的重要一環(huán)，噴頭類型通過(guò)改變霧滴粒徑和細(xì)霧滴比例來(lái)對(duì)噴霧飄移潛力產(chǎn)生影響，選用合適的噴頭類型是減少無(wú)人機(jī)施液量、提升防治效果的技術(shù)關(guān)鍵?，F(xiàn)今植保無(wú)人機(jī)技術(shù)雖發(fā)展迅速，但配套使用的藥劑和助劑相對(duì)落后，專用于植保無(wú)人機(jī)使用的藥劑較少。植保無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)，添加助劑可以改善施藥效果，但助劑種類少、價(jià)格偏貴。因此在利用植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行煙草病蟲(chóng)害的防治研究中，還應(yīng)考慮到環(huán)境因素、下冼風(fēng)場(chǎng)、噴頭類型、農(nóng)藥和助劑類型等因素對(duì)作業(yè)效果的影響。5.4室內(nèi)超算模擬環(huán)境因素對(duì)施藥效果的影響在對(duì)市場(chǎng)上的主流無(wú)人機(jī)進(jìn)行篩選之后（5.2部分），確定電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)適合在我國(guó)煙區(qū)進(jìn)行植保作業(yè)，但對(duì)于電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)下冼風(fēng)場(chǎng)、旋翼數(shù)量和環(huán)境風(fēng)速對(duì)施藥效果的影響還未明確，且在田間難以精確得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，無(wú)法量化參數(shù)。因此選擇四旋翼植保無(wú)人機(jī)四旋翼植保無(wú)人機(jī)和六旋翼植保無(wú)人機(jī)兩款機(jī)型采用CFD仿真，模擬無(wú)人機(jī)不同高度、速度飛行情況下的流動(dòng)分布、噴灑情況，以及在有外部環(huán)境風(fēng)力的情況下，無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)和外部環(huán)境風(fēng)場(chǎng)的相互作用。5.4.1四旋翼植保無(wú)人機(jī)室內(nèi)超算模擬5.4.1.1基于CFD模擬四旋翼植保無(wú)人機(jī)外形及基本參數(shù)模擬四旋翼植保無(wú)人機(jī)機(jī)型如圖5-10所示，基本參數(shù)如表5-21所示，模擬工況如表5-22所示。圖5-10四旋翼植保無(wú)人機(jī)植保無(wú)人機(jī)外形表5-21四旋翼植保無(wú)人機(jī)植保無(wú)人機(jī)主要參數(shù)基本信息重量裸機(jī)（不含電池和作業(yè)箱）約32kg最大起飛重量67kg軸距2200mm外形尺寸機(jī)臂折疊1260mm×630mm×620mm機(jī)臂展開(kāi)，槳葉折疊1450mm×1880mm×620mm機(jī)臂展開(kāi)，槳葉展開(kāi)2350mm×2760mm×620mm懸停精度啟用RTK定位水平±10cm，垂直±10cm未啟用RTK定位水平±10cm，垂直±10cm

（4分鐘內(nèi)）空載懸停時(shí)間22min滿載懸停時(shí)間8min20s動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī)定子尺寸111*15mmKV值95RPM/V螺旋槳直徑40inch數(shù)量4噴灑系統(tǒng)作業(yè)箱藥箱容積30L作業(yè)載荷30kg噴頭型號(hào)CCMS-L20000噴頭數(shù)量2霧化粒徑20-250μm噴幅7-8m表5-22四旋翼植保無(wú)人機(jī)仿真模擬工況參數(shù)工況飛行高度(m/s)飛行速度(m/s)外部風(fēng)力(級(jí))備注13.03.00級(jí)23.03.03級(jí)33.05.00級(jí)43.05.03級(jí)55.03.00級(jí)65.03.03級(jí)75.05.00級(jí)85.05.03級(jí)5.4.1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)考慮到仿真需求，對(duì)模型進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化，在保留各部件主要外型面的同時(shí)，去除了諸如螺釘、按鍵等對(duì)整體流場(chǎng)仿真影響可以忽略的局部細(xì)節(jié)，簡(jiǎn)化后模型如圖5-11所示。采用CadencePointWise進(jìn)行流體域的網(wǎng)格劃分，繪制混合網(wǎng)格。考慮到后續(xù)使用壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件進(jìn)行仿真，按照經(jīng)驗(yàn)，建立了100m×100m×55m的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方形計(jì)算區(qū)域，飛行器中心位于0,0,0處，地面邊界距離飛行器支撐腿3m/5m距離。飛行器處網(wǎng)格加密，如圖5-12所示。網(wǎng)格劃分策略為，針對(duì)旋翼區(qū)域進(jìn)行局部重點(diǎn)加密，即旋翼表面網(wǎng)格前后緣沿弦向第一層不大于0.5mm，增長(zhǎng)率不大于1.2，沿展向網(wǎng)格尺度不大于5mm，其他地方網(wǎng)格尺度不超過(guò)1cm。由于需要考慮旋翼的旋轉(zhuǎn)，旋翼區(qū)域采用滑移網(wǎng)格，繪制了單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)區(qū)域，其他區(qū)域采用靜態(tài)網(wǎng)格。為精確捕捉附面層流動(dòng)，繪制30層附面層網(wǎng)格，第一層網(wǎng)格厚度0.5mm，旋翼第一層網(wǎng)格厚度0.2mm?？偩W(wǎng)格量約1000萬(wàn)，如圖5-13所示。圖5-11仿真模型三視圖圖5-12遠(yuǎn)場(chǎng)網(wǎng)格圖5-13飛行器及旋翼網(wǎng)格5.4.1.3計(jì)算設(shè)置由于有旋翼存在，在2800RPM轉(zhuǎn)速下，旋翼尖端速度約146m/s，馬赫數(shù)約0.43，此時(shí)空氣的的壓縮性不可忽視，因此采用ANSYSCFX密度基求解器，使用可壓縮流體模型進(jìn)行仿真，空氣使用理想氣體模型，湍流模型使用適合旋翼仿真的k-ωSST模型。仿真大氣環(huán)境按靜壓101325Pa，靜溫300K設(shè)置。壁面使用絕熱壁面。初始條件采用均勻自由流條件。X軸正向?yàn)轱w行器飛行方向，Z軸從地面指向天空。有風(fēng)時(shí)，風(fēng)沿X軸正向向前吹，即飛行器順風(fēng)飛行。地面采用滑移粗糙壁面，相對(duì)飛行器以飛行速度向X軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)。旋翼使用滑移網(wǎng)格，設(shè)置其按照指定的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向繞軸旋轉(zhuǎn)，如圖5-14所示。圖5-14仿真設(shè)置示意圖5.4.1.4仿真結(jié)果分析5.4.1.4.1不同工況情況下氣流及風(fēng)場(chǎng)分布四旋翼植保無(wú)人機(jī)在不同高度、速度、風(fēng)力工況下的氣流及風(fēng)場(chǎng)分布如圖5-15到圖5-22所示?？傮w上，在不同的條件下，植保無(wú)人機(jī)均能提供強(qiáng)勁有力的下壓氣流，利于噴灑顆粒穿透植被。在絕大多數(shù)工況下，無(wú)人機(jī)主要風(fēng)場(chǎng)幅寬可達(dá)6-12m，次要風(fēng)場(chǎng)幅寬可達(dá)12-20m。僅5m高度5m/s速度無(wú)風(fēng)工況下，由于無(wú)人機(jī)相對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)速度高，高度也較高，風(fēng)場(chǎng)到地面附近衰減較多，導(dǎo)致風(fēng)場(chǎng)幅寬較窄。圖5-15高度3m速度3m/s無(wú)風(fēng)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-16高度3m速度3m/s順風(fēng)3級(jí)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-17高度3m速度5m/s無(wú)風(fēng)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-18高度3m速度5m/s順風(fēng)3級(jí)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-19高度5m速度3m/s無(wú)風(fēng)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-20高度5m速度3m/s順風(fēng)3級(jí)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-21高度5m速度5m/s無(wú)風(fēng)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-22高度5m速度5m/s順風(fēng)3級(jí)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布5.4.1.4.2飛行高度、速度對(duì)風(fēng)場(chǎng)的影響在無(wú)風(fēng)狀態(tài)下，如圖5-23所示，飛行高度3m、飛行速度3m/s風(fēng)場(chǎng)最強(qiáng)，隨著飛行高度、速度的增加，地面附近風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)度均有所減弱。隨著高度增加，風(fēng)場(chǎng)到地面附近進(jìn)一步擴(kuò)散，因此總的影響范圍會(huì)更大一些，但是相同強(qiáng)度下的影響寬度是不如3m高度的。即植保無(wú)人機(jī)在5m高度飛行時(shí)，能夠噴灑的面積更大，但是穿透力不如3m飛行高度。圖5-23無(wú)風(fēng)狀態(tài)下不同飛行高度、速度風(fēng)場(chǎng)分布5.4.1.4.3無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)和外界環(huán)境風(fēng)力的相互影響圖5-24到圖5-27給出了相同高度速度，不同外界環(huán)境風(fēng)力情況下無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)分布的對(duì)比?？傮w上看順風(fēng)飛行增大了無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)寬度和強(qiáng)度，主要是無(wú)人機(jī)順風(fēng)飛行時(shí)，相對(duì)空氣的速度降低了，因此主要的風(fēng)場(chǎng)更多的是更為有力地向下穿透，并向兩側(cè)擴(kuò)散，而不是向后拖曳擴(kuò)散。飛行速度為3m/s時(shí)，由于飛行速度小于風(fēng)速，實(shí)際上對(duì)于飛行器來(lái)說(shuō)，風(fēng)是推著飛行器前進(jìn)，飛行器上方的流線從飛行器后上方進(jìn)入飛行器旋翼，并幾乎垂直地向下穿透，并向兩側(cè)擴(kuò)散。飛行速度為5m/s時(shí)，飛行速度略大于風(fēng)速，飛行器上方的流線從飛行器前上方進(jìn)入飛行器旋翼，并幾乎垂直地向下穿透，并向兩側(cè)擴(kuò)散，和無(wú)風(fēng)狀態(tài)下的分布有很大區(qū)別。圖5-24高度3m速度3m/s風(fēng)力影響對(duì)比圖5-25高度5m速度3m/s風(fēng)力影響對(duì)比圖5-26高度3m速度5m/s風(fēng)力影響對(duì)比圖5-27高度5m速度5m/s風(fēng)力影響對(duì)比5.4.1.4.4云圖、流場(chǎng)、分布曲線分析不同工況下地面附近風(fēng)力分布云圖如圖5-28所示，和前面幾節(jié)風(fēng)場(chǎng)分析結(jié)論一致，無(wú)風(fēng)狀態(tài)下，提升飛行高度、速度可以獲得較大的噴灑面積，但是風(fēng)場(chǎng)穿透力減弱。有風(fēng)狀態(tài)下，順風(fēng)飛行可以有效地提升無(wú)人機(jī)的風(fēng)場(chǎng)寬度。不同工況下地面下壓力云圖如圖5-29所示，無(wú)風(fēng)狀態(tài)下，飛行器飛行時(shí)，空氣相對(duì)飛行器向后運(yùn)動(dòng)，受飛行器風(fēng)場(chǎng)阻擋，在飛行器前方形成一個(gè)弓形的下壓區(qū)域，不過(guò)該區(qū)域?qū)姙⒉](méi)有什么幫助。而在順風(fēng)飛行的情況下，飛行器下方有很強(qiáng)的下壓力，尤其在較高高度較快速度飛行時(shí)區(qū)別十分明顯。圖5-28不同工況下地面附近風(fēng)力分布云圖圖5-29不同工況下地面附近下壓力分布云圖不同工況下沿飛行方向地面附近壓力、速度分布曲線如圖5-30到5-33所示。從曲線圖可以明顯看出，順風(fēng)飛行有利于提高無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)的下壓力和穿透力。圖5-30不同工況下沿飛行方向地面附近壓力分布曲線圖5-31不同工況下沿側(cè)向地面附近壓力分布曲線圖5-32不同工況下沿飛行方向地面附近速度分布曲線圖5-33不同工況下沿側(cè)向地面附近速度分布曲線5.4.2六旋翼植保無(wú)人機(jī)室內(nèi)超算模擬5.4.2.1基于CFD模擬六旋翼植保無(wú)人機(jī)外形及基本參數(shù)六旋翼植保無(wú)人機(jī)除建模外形（如圖5-34）和建模參數(shù)（表5-23）跟四旋翼植保無(wú)人機(jī)不一致外，其模擬工況參數(shù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、計(jì)算設(shè)置均一致。圖5-34六旋翼植保無(wú)人機(jī)植保無(wú)人機(jī)外形表5-23四旋翼植保無(wú)人機(jī)主要參數(shù)基本信息重量裸機(jī)（不含電池和作業(yè)箱）約26.3kg最大起飛重量66.5kg軸距2145mm外形尺寸機(jī)臂折疊1170mm×670mm×857mm機(jī)臂展開(kāi)，槳葉折疊2030mm×1866mm×790mm機(jī)臂展開(kāi)，槳葉展開(kāi)2858mm×2685mm×790mm懸停精度啟用RTK定位水平±10cm，垂直±10cm未啟用RTK定位水平±60cm，垂直±30cm

（雷達(dá)功能啟用：±10cm）空載懸停時(shí)間20.5min滿載懸停時(shí)間7.8min動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī)定子尺寸100×18mm螺旋槳直徑38inch數(shù)量6噴灑系統(tǒng)作業(yè)箱藥箱容積30L作業(yè)載荷30kg噴頭型號(hào)SX11001VS（標(biāo)配）

SX110015VS（選配）

果樹(shù)機(jī)：TX-VK04（選配）噴頭數(shù)量16霧化粒徑SX11001VS:130-250μm

SX110015VS:170-265μm

TX-VK4：110-135μm噴幅4-9m5.4.2.2仿真結(jié)果分析5.4.2.2.1氣流及風(fēng)場(chǎng)分布大疆T30植保無(wú)人機(jī)在不同高度、速度、風(fēng)力工況下的氣流及風(fēng)場(chǎng)分布如圖5-35圖5-42。在5m/s速度無(wú)風(fēng)工況下，由于無(wú)人機(jī)相對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)速度高，無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)向后嚴(yán)重拖曳，難以有效到達(dá)地面。圖5-35高度3m速度3m/s無(wú)風(fēng)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-36高度3m速度3m/s順風(fēng)3級(jí)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-37高度3m速度5m/s無(wú)風(fēng)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-38高度3m速度5m/s順風(fēng)3級(jí)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-39高度5m速度3m/s無(wú)風(fēng)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-40高度5m速度3m/s順風(fēng)3級(jí)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-41高度5m速度5m/s無(wú)風(fēng)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布圖5-42高度5m速度5m/s順風(fēng)3級(jí)工況氣流及風(fēng)場(chǎng)分布5.4.2.2.2飛行高度、速度對(duì)風(fēng)場(chǎng)的影響無(wú)風(fēng)狀態(tài)下，如圖5-43所示，飛行高度3m、飛行速度3m/s風(fēng)場(chǎng)最強(qiáng)，隨著飛行高度、速度的增加，地面附近風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)度都有所減弱。高度增加后風(fēng)場(chǎng)到地面附近進(jìn)一步擴(kuò)散，因此總的影響范圍會(huì)更大一些，但是相同強(qiáng)度下的影響寬度是不如3m高度的。即5m高度飛行時(shí)，能夠噴灑的面積更大，但是穿透力不如3m飛行高度。圖5-43無(wú)風(fēng)狀態(tài)下不同飛行高度速度風(fēng)場(chǎng)分布5.4.2.2.3無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)和外界環(huán)境風(fēng)力的相互影響圖5-44圖5-47給出了相同高度速度，不同外界環(huán)境風(fēng)力情況下無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)分布的對(duì)比。總體上看順風(fēng)飛行增大了無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)寬度和強(qiáng)度，主要是無(wú)人機(jī)順風(fēng)飛行時(shí)，相對(duì)空氣的速度降低了，因此主要的風(fēng)場(chǎng)更多的是更為有力地向下穿透，并向兩側(cè)擴(kuò)散，而不是向后拖曳擴(kuò)散。飛行速度為3m/s時(shí)，由于飛行速度小于風(fēng)速，實(shí)際上對(duì)于飛行器來(lái)說(shuō)，風(fēng)是推著飛行器前進(jìn)，飛行器上方的流線從飛行器后上方進(jìn)入飛行器旋翼，并幾乎垂直地向下穿透，并向兩側(cè)擴(kuò)散。飛行速度為5m/s時(shí)，飛行速度略大于風(fēng)速，飛行器上方的流線從飛行器前上方進(jìn)入飛行器旋翼，并幾乎垂直地向下穿透，并向兩側(cè)擴(kuò)散，和無(wú)風(fēng)狀態(tài)下的分布有很大區(qū)別。圖5-44高度3m速度3m/s風(fēng)力影響對(duì)比圖5-45高度5m速度3m/s風(fēng)力影響對(duì)比圖5-46高度3m速度5m/s風(fēng)力影響對(duì)比圖5-47高度5m速度5m/s風(fēng)力影響對(duì)比5.4.2.2.4云圖、流場(chǎng)、分布曲線分析不同工況下地面附近風(fēng)力分布云圖如圖5-48所示，和前面幾節(jié)風(fēng)場(chǎng)分析結(jié)論一致，無(wú)風(fēng)狀態(tài)下，提升飛行高度、速度可以獲得較大的噴灑面積，但是風(fēng)場(chǎng)穿透力減弱。有風(fēng)狀態(tài)下，順風(fēng)飛行可以有效地提升無(wú)人機(jī)的風(fēng)場(chǎng)寬度。大疆T30無(wú)人機(jī)在5m/s飛行速度，無(wú)風(fēng)情況下時(shí)，風(fēng)場(chǎng)到達(dá)地面附近的風(fēng)力較弱。不同工況下地面下壓力云圖如圖5-49所示，無(wú)風(fēng)狀態(tài)下，飛行器飛行時(shí)，空氣相對(duì)飛行器向后運(yùn)動(dòng)，受飛行器風(fēng)場(chǎng)阻擋，在飛行器前方形成一個(gè)弓形的下壓區(qū)域，不過(guò)該區(qū)域?qū)姙⒉](méi)有什么幫助。而在順風(fēng)飛行的情況下，飛行器下方有很強(qiáng)的下壓力，尤其在較高高度較快速度飛行時(shí)區(qū)別十分明顯。不同工況下沿飛行方向地面附近壓力、速度分布曲線如圖5-50到5-53所示。從曲線圖可以明顯看出，順風(fēng)飛行有利于提高無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)的下壓力和穿透力。圖5-48不同工況下地面附近風(fēng)力分布云圖圖5-49不同工況下地面附近下壓力分布云圖圖5-50不同工況下沿飛行方向地面附近壓力分布曲線圖5-51不同工況下沿側(cè)向地面附近壓力分布曲線圖5-52不同工況下沿飛行方向地面附近速度分布曲線圖5-53不同工況下沿側(cè)向地面附近速度分布曲線5.4.3四旋翼和六旋翼植保無(wú)人機(jī)對(duì)比評(píng)價(jià)5.4.3.1曲線對(duì)比分析圖5-54到圖5-57給出了不同工況下四旋翼植保無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)和大疆T30無(wú)人機(jī)在地面附近產(chǎn)生的壓力分布、速度分布曲線。從沿飛行方向地面壓力分布來(lái)看，兩種機(jī)型不同工況下各有勝負(fù)，四旋翼植保無(wú)人機(jī)在高度3m時(shí)具有一定的優(yōu)勢(shì)。從沿側(cè)向的壓力分布來(lái)看，四旋翼植保無(wú)人機(jī)的下壓力具有明顯優(yōu)勢(shì)。從速度分布曲線，四旋翼植保無(wú)人機(jī)的風(fēng)場(chǎng)相對(duì)大疆T30無(wú)人機(jī)更大更強(qiáng)，穿透力優(yōu)勢(shì)十分明顯。此方面的優(yōu)勢(shì)主要來(lái)自于四旋翼植保無(wú)人機(jī)采用4槳而非6槳構(gòu)型，單槳風(fēng)場(chǎng)更強(qiáng)，衰減更慢。圖5-54不同工況下沿飛行方向地面附近壓力分布曲線圖5-55不同工況下沿側(cè)向地面附近壓力分布曲線圖5-56不同工況下沿飛行方向地面附近速度分布曲線圖5-57不同工況下沿側(cè)向地面附近速度分布曲線5.4.3.2典型工況風(fēng)場(chǎng)對(duì)比分析對(duì)于飛行高度3m，飛行速度3m/s，無(wú)風(fēng)環(huán)境的工況，由圖5-58，四旋翼植保無(wú)人機(jī)的風(fēng)場(chǎng)相對(duì)略窄一些，但是風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)度明顯高于六旋翼植保無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)。對(duì)于高度5m，飛行速度5m/s，順風(fēng)3級(jí)風(fēng)環(huán)境的工況，由圖5-59，得益于對(duì)稱布置的四組螺旋槳，四旋翼植保無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)的風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)度高且均勻規(guī)整，而采用六槳構(gòu)型的六旋翼植保無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)由于高度旋轉(zhuǎn)的槳葉滑流和外界風(fēng)場(chǎng)相互作用，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)風(fēng)場(chǎng)向一側(cè)偏移，不利于噴灑均勻。圖5-58高度3m，速度3m/s無(wú)風(fēng)工況兩種機(jī)型對(duì)比圖5-59高度5m，速度5m/s順風(fēng)3級(jí)工況兩種機(jī)型對(duì)比5.5植保無(wú)人機(jī)防治煙草病蟲(chóng)害技術(shù)研究與效果評(píng)價(jià)植保無(wú)人機(jī)在煙草上施藥效果，現(xiàn)今沒(méi)有明確的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證是否能達(dá)到預(yù)期防治的效果。由于煙草上發(fā)生的病蟲(chóng)害很多，病蟲(chóng)害發(fā)生區(qū)域不規(guī)律，故而只能選擇幾種病蟲(chóng)害來(lái)檢測(cè)，或者選擇接種來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，主要為了檢測(cè)植保無(wú)人機(jī)施藥的防治效果。本次試驗(yàn)了驗(yàn)證植保無(wú)人機(jī)施藥對(duì)煙蚜、煙盲蝽、白粉病的防治效果評(píng)價(jià)。5.5.1植保無(wú)人機(jī)對(duì)煙蚜、煙盲蝽的防控研究5.5.1.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)品種：云煙87。供試藥劑：1.8%阿維菌素乳油。四旋翼植保無(wú)人機(jī)5.5.1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)本次實(shí)驗(yàn)時(shí)，煙株已到成熟期，煙株較高，且主要防治部位位于煙株上部葉，參照5.3部分得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置飛行高度4m、飛行速度5m/s、施液量2L/畝、噴幅4m。本試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理（無(wú)人機(jī)施藥、人工噴霧器施藥和無(wú)人機(jī)清水對(duì)照），每處理重復(fù)3次，每個(gè)小區(qū)面積330m2，共9個(gè)小區(qū)。采用平行線10點(diǎn)取樣方法，共調(diào)查3行，以1株煙為間隔，每行調(diào)查10株，共計(jì)30株，調(diào)查每株煙草葉片上煙蚜和煙盲蝽數(shù)量，施藥后第7天、第14天分別進(jìn)行調(diào)查。所用藥劑比例為：水：阿維菌素為20L：26mL。5.3.1.3試驗(yàn)結(jié)果施藥7天后，施藥組和對(duì)照組的煙蚜種群數(shù)量均有下降，并且無(wú)人機(jī)施藥方式下的煙蚜種群數(shù)量減退率高于人工噴霧器施藥和對(duì)照處理，說(shuō)明無(wú)人機(jī)施藥方式對(duì)煙蚜的防治效果明顯；施藥14天后，處理組的煙蚜種群數(shù)量減退率略高于對(duì)照組，見(jiàn)圖5-60。施藥7天后，人工噴霧器施藥和無(wú)人機(jī)施藥處理下煙盲蝽的種群數(shù)量均有下降，14天后，無(wú)人機(jī)施藥處理的煙盲蝽種群數(shù)量減退率高于人工噴霧器施藥，但是施藥后對(duì)照組的煙盲蝽種群數(shù)量仍在增加，見(jiàn)圖5-61。由此可以得出，無(wú)人機(jī)施藥方式可以明顯控制常見(jiàn)害蟲(chóng)的種群數(shù)量，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)施藥后對(duì)照組的煙蚜種群數(shù)量也明顯下降，14天后對(duì)照組和處理組的種群數(shù)量減退率均接近100%，推測(cè)可能和對(duì)照組煙盲蝽種群數(shù)量的顯著增加有關(guān)，因?yàn)?/p>