基于无人直升机的喷雾系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

我国是一个农药生产和使用大国。随着使用量的不断增加，传统的施药技术已经远远不能达到现代生产的要求。促使我国加快从传统农业向以标准化、专业化、规模化和产业化为主要特征的现代农业变革的步伐。其中如何提高农药喷雾工作效率，降低使用量，提高在靶标上的附着率，减少对人体和环境的污染，并提高自动化水平是我国农药使用技术发展的方向。目前，在农林病虫害防治中，航空喷洒方式既可以适应各种复杂环境的要求，且效率高实施性好。可广泛用于林业、大田粮食作物病虫害防治。航空施药运载作业平台主要有：固定翼式轻型飞机、直升机和小型无人驾驶直升机。在山区森林病虫害防治中,直升机以其灵活性优于固定翼飞机。较之而言，小型无人驾驶直升机则由更加灵活的特性和相对简便的操作维护，在低量高精度施药中应用前景巨大。

2. 国内外研究现状分析

近年来全球农用航空快速发展,目前全球约有农用飞机近三万架，经过农业航空处理的耕地面积超两平方公顷。美国的农用航空多采用固定翼式轻型飞机，其作业项目多，特别是水稻生产撒种、施肥、除草、灭虫等依赖农用飞机的作业服务。同时，美国农业部于2009年在一架SR200无人机上开发的超低量喷雾系统由预先设定的从GPS系统接收到的特定地理坐标来出发开启喷雾，并通过脉宽调制泵来调整喷洒速度。而日本经过多年发展，遥控直升机施药技术应用也已经有了一定的规模。早在1992年日本就已正式公布了《遥控直升机利用技术指导方针》。对有关安全、有效地进行喷布作业的诸项事宜也作了规定。日本雅马哈公司是目前世界上最先进的非军用无人机生产商。1990年该公司便率先推出世界第一架用于施药的无人机，可载重20公斤。其生产的RMAX也已成功投入农业生产中。

我国航空施药技术的研究和应用工作早在上世纪50年代就已经开展，当时主要以在大面积的森林、垦区和农场为主。经过数十年的发展，我国的农业航空事业虽然取得了令人瞩目的成绩，但同世界发达国家相比差距还很大。在无人机航空施药方面，目前国内通用的轻型无人机主要有蜜蜂16共轴式无人驾驶直升机, Z-3无人直升机,WD100型无人直升机和天鹰-3等无人驾驶轻型直升机施药技术的研究处于初级阶段，实际应用仍是空白。

3. 研究的基本内容与计划

设计内容：

完成基于无人机喷雾系统的理论分析、计算及结构设计。包括喷雾系统的总体设计、喷雾系统的管路设计、药箱设计、支撑平台的设计、离心雾化装置设计、控制系统的设计，并搭建完整的喷雾系统。

研究计划:（1）第1周第2周准备工作。

4. 研究创新点

1.所设计的航空喷雾系统是基于无人驾驶小型直升机的，具有无人直升机的喷洒效率高、施药效果好、立体性强、不损伤作物、不受地表状况影响的优势。

2.基于实验室现有的XL-C Carrier无人直升机，针对其起落架结构，设计搭载在上面的完整的喷雾系统，包括药箱、泵、雾化装置、支撑平台、管路等。

3. 采用的离心喷雾系统喷洒效率高，范围广，施药均匀，效果好。