植保无人机的结构设计
[摘 要]本综述针对我国病虫害的特点，采用无人机喷雾具有效率高、效果好、立体性强、不损伤作物、不受地表状况影响的优势。再以国内外植保无人机的发展现状，从植保无人机的喷雾系统，药箱设计方法入手，了解目前国际内植保无人机的发展程度。
关键词：植保无人机；农药喷洒；结构设计；喷雾系统
The Structure Design of Plant Protection UAV
[ABSTRACT] According to the characteristics of the diseases and insect pests in our country, the advantages of high efficiency, good effect, high dimensional, no damage to crops and no influence on the surface of the earth are discussed in this paper. Reinsurance development status of UAV in domestic and foreign, from the spray system of plant protection UAV, medicine design methods, understand the extent of the development of international protection of uav.
Key words: UAV；Pesricide spraying；Structural design；Spray system
课题研究目的和意义
中国作为农业大国，一共拥有18亿亩基本农田，而在农作物生长过程中，病虫害的有效防控是保证粮食安全生产的不可缺省的重要环节，直接影响粮食的产量与质量，这便导致每年需要大量的农业植保作业，然而由于当前中国农村传统农民不断涌向城市，使得农作物农药喷洒的劳动力越来越少，同时病虫害统防统治的专业化，植保服务机械化以及自动化进程的加快，使得航空植保事业在我国作为一种新型高效植保模式进入一个快速发展的阶段[1-3]。再者，我国南方地区多为丘陵、山区、坡地等复杂地形，并不适合大规模种植，只能施行小而散的种植方式[4]，所以这个时候采用植保无人机喷洒施药比较现实可行。
相比于传统的农药喷洒方式相比，植保无人机在农药喷洒上有以下优点：①省药、省水、减少污染。有效降低农药残留、土壤污染和水源短缺等问题；②作业效率高。是传统人工施药效率的60倍以上，有效解决目前农村劳动力短缺问题，在病虫害大规模爆发时可以迅速开展防治，降低病虫害造成的损失；③防治效果好。由旋翼产生的向下气流有助于增加雾滴对作物的穿透性，气流把雾滴带到植物的叶背及根部，可减少飘移，提高农药在靶标上的附着率，防治效果更好[5]；④施药人员安全系数高。采用人工遥控技术和自主导航技术相结合，操控人员在施药区外便可通过无线遥测系统发出指令来控制无人机的动作，自动完成无人机施药的全过程[5]；⑤适用性好。可垂直起降，不受地理因素的制约，无论山区或平原、水田还是旱田，以及不同的作物，均具有良好的适应性；⑥作物损伤小。不会像传统农药喷洒那样出现碾压作物的现象。
再者，在植保无人机这一块的研究方向上，国内的技术落后于国外像美国、日本、加拿大等国家，但国内的人口压力确是远大于国外的，导致在农业生产上的需求是十分巨大的，而植保无人机的应用可以大幅减小这样的压力和需求，所以植保无人机的研究开发是迫在眉睫的事情。
2 国内外研究现状
无人机低空施药技术是由农用航空技术发展而来的，1903年，莱特兄弟发明了世界上第1架载人动力飞机，1918年，美国第1次用飞机喷洒农药灭虫，开创了农业航空的历史[6]。不久，前苏联、加拿大、德国和新西兰等国也开始使用飞机为农林服务。由于无人机低空施药技术是以航空技术为基础的，所以在无人机低空施药技术研究领域，美国、俄罗斯和日本等航空技术发达国家处于领先地位。
2.1 国外无人机低空施药技术发展概况
日本是无人机飞防最成熟的国家，由于日本是一个人口多、耕地少的国家，农民每户平均耕地面积较小，种植规模较小，所以日本的施药装备以小型机动喷雾机和直升飞机航空喷雾设备为主。近几年来，具有作业效率高、单位面积施药液量小和农药飘移少等优点的无人驾驶超低空作业农用轻型直升飞机在日本发展迅猛。目前在田间作业的无人机有3000多架，飞手14000多人[7]。无人机的防治面积已经超过了有人驾驶农业直升飞机的防治面积[8]。
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