植保无人机的灵魂:喷雾系统

植保无人机属于无人驾驶航空器范畴。凡是在天上飞的设备载荷势必受限。那么我们就要考虑如何在载荷相对不变的情况下提升作业效率。提升作业效率的方法有两个,一是增加载荷。二是增加药液的浓度。

因为植保无人机是农业机械,它服务的对象是农民和庄稼。这就要求我们必须认真思考它的经济性和安全性。在目前情况下片面的追求增加载荷是极其错误的。
我们可以换一种思维,透过同载荷的情况下增加它的药液浓度来提升作业效率。这样同样的载荷结果就截然不同了。
但是药液浓度提升了,粘稠度也会增加。药液浓度提升了再用传统的喷雾方式就不可以,因为传统的高压喷雾方式药雾颗粒直径会很大,一般会在150-350微米左右。这样会致使农作物单位受药过量而产生药害和药液浪费,也会增加面源污染。所以如果不更换喷雾系统是不可以的。

超低容量的喷雾系统可以透过二次切割双重提速把高浓缩的药液切割到20-30微米。但是药雾太细同样也会产生问题,容易受风的影响漂移、弥漫,容易受温度的影响蒸发。并且药的浓度大了粘稠度就高容易阻塞喷雾系统。在传统的喷药中人们往往用1:1000,1:2000的比例进行药和水的混合。把一份药附着在1000、2000倍的水上,用水来解决药雾沉降飘逸,弥漫和蒸发以及喷雾系统阻塞问题。
我们需要注意的是喷雾和呲水是不同的两个概念。当无人机飞行的时候旋翼的旋转可达每分钟6000-11000转,这样在距离作物3米的高度时就会产生一个大约每秒钟14米左右的向下的风速。 我们可以透过喷雾系统把切割好的药给旋翼形成的风场,让风场给作物充分施药。充分的借助这一点来取代水的作用。

我们经常听到有人说高压式的喷雾系统抗风性强,离心式的喷雾系统容易受风的干扰,这是非常错误的一个观点。
这是一个自然想象的错误产生的结果。

在无人植保机中高压式的喷头是靠自身的力量直接作用到作物,而离心喷雾系统则是把药物切割后给旋翼形成的风场,它们的作用原理是截然不同的。
反而高压喷雾因为自身作业特点非常容易受设备高度变化和地形起伏变化影响造成重喷和漏喷,所以在使用时依赖于定高模块和rtk,同时因为高压喷头在超过2米时就形成了雾滴的自由落体反而更容易受风影响,在高杆作物受到非常大的限制,在果树的作业是绝对不可以的。
而离心式的喷雾系统是把药给风场,在果树作业时候有风感的地方就有药。一个载荷15公斤的六旋翼形成的风场向下的初始速度在每秒钟16米左右,在向下三米的距离速度每秒钟12米左右,在向下10米高度速度仍有每秒钟4米左右,因为有风就有药的特性加上一般果树在4米左右,飞行器高度2-3米,再考虑自然风力和飞行速度的影响,所以只要适当控制航速是非常合适的。
至于说果树顶部受药和中部受药和底部受药,差异性并不是很大。在同等的速度下高压喷雾系统反而要大很多,差异性非常明显。在低株作物作业的时候能够充分的形成和利用地效反应加大一倍以上的作业宽度增加作业效率。离心式的喷雾系统在真空区以外风场会趋于稳定成柱形下行而不是散射,在距离作物高度1米时变化10-20厘米,在距离作物1米~5米的高度变化宽幅变化非常细微。所以可以说基本可以脱离定高模块和RTK的相应依赖或者说基本不需要。
这一点非常有意义。

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