无人植保喷烟机的结构设计

摘要：无人植保喷烟机是一种利用无人机平台，搭载喷烟机用于对林业病虫害的防治装置。植保无人机是一种高效优质、适用性广、作业成本低以及应对突发状况能力强的植保方式。而作为喷烟机有射程远，穿透性强，用水少等优点。二者相结合的无人植保喷烟机则很好的融合了两者的有点。可有效应用于森林的病虫害防治。相比于传统人工地面进行喷洒作业，无人植保喷烟机更高效，更安全，更环保，也省力。本文介绍了植保无人机国内外的研究现状，以及几种喷烟机机型。为后续二者结合的研究做好准备。

关键词：植保无人机 背负式喷烟机 国内外 发展与趋势 森林病虫害防治

Unmanned plant protection smoke sprayer

ABSTRACT: The unmanned plant protection smoke-jet aircraft is a kind of device which uses the unmanned aerial vehicle platform and carries the smoke-jet aircraft for the prevention and control of forest pests and diseases. Unmanned aerial vehicle (UAV) for plant protection is a kind of plant protection method with high efficiency, high quality, wide applicability, low operating cost and strong ability to deal with emergencies. As a smoke sprayer, it has the advantages of long range, strong penetration and less water consumption. The combination of the two UAPP smoke machine is a good integration of the two. It can be effectively used for forest pest control. Compared with the traditional artificial ground spraying operation, the unmanned plant protection smoke sprayer is more efficient, safer, more environmentally friendly and labor-saving. This paper introduces the research status of plant protection UAV at home and abroad, as well as several types of smoke-jet aircraft. Prepare for the follow-up study of the combination of the two.

Key words: development and trend of backpack smoke-jet aircraft of plant protection UAV at home and abroad

1. 研究目的和意义

森林是人类赖以生存的生态系统的重要组成部分，是人类不可或缺的宝贵资源，然而病虫害却给森林造成了巨大的危害，轻者使树木形成叶斑、枯梢、树干腐烂，重者造成树木成片死亡。当前中国森林病虫害防治工作的形势极为严峻，一是原有的危害性森林病虫害还在继续扩散蔓延，呈加速之势，如松毛虫年均发生面积仍然在二千万至四千万亩之间。二是新的危险性森林病虫害造成了严重危害，如柏木叶蜂发生空前，使三峡腹地长达六十五公里的柏树防护林濒於毁灭。三是长发性森林病虫害发生面积居高不下，如杨树食叶害虫，如蛾虫、金龟子等较常大面积、突发性发生。四是经济林病虫害呈加重趋势。如中国农田网林、西北防护林、沿海防护林、高速公路绿化树以及速成林不同程度地都有病虫害的发生^[1][2]。这种“无烟的森林火灾'所带来的破坏更甚于冒烟的森林火灾。因此，我们对森林病虫害防治刻不容缓。

由于林地多为山地，丘陵，洼地等复杂地形，所以我们选择旋翼无人机进行作业，它对地形要求低，可垂直起降不需要起降平台。除此之外，多旋翼植保无人机还具有以下优点：

1. 高效安全：农用植保无人机飞行速度快，药物喷洒精准，可通过地面遥控或GPS飞控操作，喷洒作业人员远距离操作避免吸入空气中飘散农药，提高了洒水作业的安全性。
2. 节省农药，保护环境：植保无人机喷洒技术采用喷雾喷洒方式，提高农药利用率，节省农药使用量，很大程度的保护了环境。
3. 防治效果显著：农用植保无人机作业高度低，漂移少，可空中悬停作业，喷药时旋翼产生的向下气流有助于增加物流对农作物的穿透性，防治效果好。
4. 简单方便，易操作：飞行器携带喷雾系统可空中悬停并与 GPS、GIS 等系统配合， 便于进行自动化、智能化控制操作^[3-8]。

尽管植保无人机有许多优点，但由于它在对树木施药时，无法渗透到树木里面，在林业施药方面应用较少。而背负式喷烟机，对林木施药有很好的渗透作用。因此，本课题将植保无人机与背负式喷烟机相结合。着重研究基于无人驾驶小型直升机的航空喷烟系统，包括药箱、电动泵、喷烟装置、支撑平台、管路的设计，结合烟雾优良的弥漫性与扩散性，使烟雾在无人机旋翼下洗气流的作用下能够渗透到作物的冠层内部，大大扩张了药液原本能够到达的高度、深度与广度，实现农药使用的高效低量。

1. 国内外研究现状

2.1植保无人机