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柔翼无人机在农业航空 前景
薛富利1,赵 昕2
（1.襄阳宏伟航空器有限责任公司,湖北襄阳 441022；
2.航宇救生装备有限公司,湖北襄阳 441003）
摘 要：随着我国土地流转、土地集约化管理趋势加快,农业航空无人机将成为近两年药械行业内最吸引人的产品.但随着土地流转和每亩喷洒收入的提升,高载药量、高智能的无人机需求逐步显现出来.阐述了柔翼无人机有效载荷大、飞行速度低、可超低空飞行等特点,同时表明柔翼无人机具有安全可靠,操作简单、成本低廉等特点,用于农业航空播撒具有较大的优势.
关键词：柔翼无人机；农业航空；智能播撒
1 前言
中国有1.2亿hm2基本农田,每年农药中毒人数有10万之众.同时,农村青壮年劳动力逐渐稀缺,都不愿意进行农药喷洒.“农业航空无人机可远距离实施操作,避免喷洒作业人员暴露于农药的危险,保障喷洒作业的安全.”如今,随着我国土地流转、土地集约化管理趋势加快,农业航空无人机将成为近两年药械行业内最吸引人的产品.
2 农业航空播撒的国内外现状分析
农业航空发达国家以美国和日本为典型代表.
目前美国有农用航空相关企业2 000多家,已成立国家农业航空协会和近40个州级农业航空协会,NAAA有来自于46个州的会员1 800个.全国目前在用农用飞机4 000多架,以有人驾驶固定翼飞机为主,在册的农用飞机驾驶员3 200多名,年处理40%以上的耕地面积.
日本目前用于农业方面的无人机,以YAMAHA RMAX系列为主,该机被誉为“空中机器人”,播撒作业效率为7～10hm2/h,一架RMAX每天可喷洒农药80hm2.采用农用无人驾驶轻型直升飞机进行农业生产已成为发展趋势之一.农业航空作业面积253万hm2,在农药制剂方面,日本有水稻、小麦、玉米作物专用的无人机喷洒农药制剂.
我国开展农业航空在50年代就开始了,目前有400多架飞机在大面积的垦区和农场从事农业航空工作.以通用的农业航空喷洒为主,在大面积的垦区和农场运用国产的“农业5”,“Y5B”,“Y11”等固定翼机型进行农业航空作业,但受机场和专用跑道限制,不能推广.而无人机不受起降场地限制,因此,近些年无人机施药技术与装备受到国家高度重视,现在处于起步阶段,是未来病虫害防治的主要趋势.
3 农业航空无人机的需求特点分析及柔翼无人机的特点
农业航空播撒作业要求无人机具有低空、低速、平稳飞行、耐用性、操作简易性、经济性好特点.现在常见的可低空飞行的无人机主要是直升机式和多旋翼式,载重量都在20kg以下,因受机体和载质量限制,田间作业时无法完全实现智能化.但随着土地流转和每亩喷洒收入的提升,高载药量、高智能的无人机需求会逐步显现出来.
柔翼无人机是无人机家族新成员.它是一种带动力的精确导航翼伞系统,由动力装置与柔性翼相结合,借助螺旋桨发动机的推力和柔性翼的升力升空,可自主飞行,或在目标区安置超高频无线电信标,通过获取无线电信号实施自主寻迹飞行,可随时切换为手动控制模式,通过电子伺服系统操纵降落伞绳来控制其飞行方向,实现精确着陆.采用柔翼无人机作为飞行平台,按照预定航线飞行至任务目标点,到达预定地点后根据地面控制人员的指令,实施智能播撒作业.
目前,其最大有效载荷150kg；最大续航时间3h；最大飞行航程100km；最大飞行速度50km/h；低空飞行高度7～10m；具有快速装载、拆卸功能；自主导航控制系统,可根据任务规划系统执行任务并自动返回；地面手控功能,并与自动控制可随意切换；用轮式车辆或拖车放飞；人员配备：“1+3”模式,专业1人,辅助3人.
4 柔翼无人机在农业航空无人机领域中的应用前景
4.1 柔翼无人机的飞行特点
柔翼无人机具有超低空飞行的特性,飞行高度可低至7～10m,且飞行速度低（40～50km/h）,适合播撒杀虫药剂等播撒物.事先设置好飞行区域航线,放飞后只要在地面进行监控,必要时进行人工操纵干预,整个播撒过程简单可行,安全可控.
4.2 柔翼无人机低空播撒的安全性
1）无人化作业：由于是无人驾驶,可以不考虑对人的安全,使用风险低.
2）系统本身安全可靠：翼伞系统本身具有滑翔缓降功能,即使在动力发生故障,发动机停机无动力的情况下,也可缓缓滑翔降落,对设备和人员均不会造成损伤.
3）系统具有应急备份伞：柔翼无人机系统配备有应急备份伞,在异常情况下可强制降落,不会发生由于失去控制而飞走,系统具有自动判别是否受控,如果失控,则自动打开应急备份伞,就地降落.
4.3 应用前景分析
柔翼无人机对比其他类型的无人机具有有效载荷量大、飞行速度低、飞行平稳、飞行时间长、安全可靠、起飞降落方便等特点,是对低空及超低空飞行作业的补充,将弥补我国农业播撒能力、飞行安全及防治农药污染上的不足,填补了利用超低空飞行器携带播撒装备进行大规模、大面积农业播撒飞行作业等诸多方面的空白.柔翼无人机在农业航空领域的应用意义重大,必将进一步推动我国农业航空技术的发展.
参考文献
[1] 温源,张向东,沈建文,等.中国植保无人机发展技术路线及行业趋势[J].农业技术与装备,2014,（5）：35-38.
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