大载荷无人直升机静电喷雾沉积与飘移特性的试验研究

发布时间：2020-11-06 06:19

　　 当前我国农药利用率为38.8%,大量农药流失在环境中既污染了环境,又浪费了自然资源。为满足农业现代化的发展需求,急需发展先进的施药器械和施药技术。大载荷无人直升机植保作业时旋翼产生的下洗气流不仅可以增加雾滴动量,提高抵抗自然风干扰的能力,而且能够增强对植株的扰动,使雾滴进入植株冠层内部,提高病虫害防治效果。而静电喷雾作为一项高效喷雾技术,因其雾化质量高、沉积均匀性好等优点在欧美等发达国家农业植保领域已经得到了较好的应用。在我国发展大载荷无人直升机与静电喷雾相结合的航空静电喷雾技术以及探究静电喷雾过程中复杂的多相流动与沉积,对提高农药利用率和作业效率有着重要的意义。本文基于最大载荷量80kg的FR-200型大载荷无人直升机设计了与之相配套的静电喷雾系统。研究了静电喷雾系统的荷电特性和喷雾特性,建立了喷雾雾滴荷质比和粒径预测模型。通过田间试验对大载荷无人直升机静电喷雾的沉积特性和飘移特性进行了分析,为发展高效施药技术提供了研究基础。主要研究成果如下:1.设计了适用于FR-200型大载荷无人直升机的航空静电喷雾系统。通过分析航空静电喷雾,结合FR-200型大载荷无人直升机自身性能参数设计了与之配套的感应式静电喷雾系统。该系统采用双极荷电的方式平衡机身电荷,即高压静电发生器的正负极分别与机身两侧静电喷嘴相连,将大小相等、极性相反的电压同时施加在两侧喷嘴上。2.对静电喷雾系统进行性能分析。采用法拉第筒和激光粒度分析仪测量了不同工况下的喷雾雾滴荷质比和粒径,获得了荷电电压和喷雾压力对雾滴荷质比和粒径的影响规律,为静电喷雾系统荷电电压和喷雾压力的选择提供依据。3.研究了FR-200型大载荷无人直升机静电喷雾的沉积特性。在正交试验的基础上,采用Box-Behnken响应面试验研究了荷电电压、飞行速度和飞行高度对大载荷无人直升机静电喷雾单位面积沉积量和沉积均匀性的影响。增加荷电电压、降低飞行速度和飞行高度有助于增加雾滴沉积量;而增加荷电电压和飞行高度、降低飞行速度有助于提高沉积均匀性。应用Design-Expert软件建立了雾滴单位面积沉积量和沉积均匀性关于荷电电压、飞行速度和飞行高度的函数关系式。在此基础上,提出了喷洒作业参数的优化方案,并进行了实验验证。4.研究了FR-200型大载荷无人直升机静电喷雾的飘移特性。采用正交试验法研究了荷电电压、飞行高度和侧风风速对大载荷无人直升机静电喷雾飘移的影响。增加荷电电压、降低飞行高度以及在侧风风速较小的时间段施药有助于减少雾滴飘移。以雾滴质量中心距和雾滴飘失率为目标函数建立起飘移模型,可用于预测实际作业时不同工况下的飘移情况。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S251;V279
【部分图文】：

1.主旋翼 2.油箱 3.支撑架 4.尾翼 5.萨沃尔 550 型发动机图 2.1 FR-200 型大载荷无人直升机Fig2.1 FR-200 type large-load unmanned helicopter2.1.2FR-200 型大载荷无人直升机主要性能参数

1.静电喷嘴 2.导线 3.喷杆 4.高压静电发生器 5.药箱图 2.2 FR-200 型大载荷无人直升机静电喷雾系统Fig2.2 Electrostatic spray system for FR-200 type large load unmanned helicopter.2.2 静电喷雾系统元件

图 2.5 环形电极布置示意图Fig2.5 Schematic diagram of annular electrode arrangement匀环状电极的中心与原点重合，电极环的半径为 a，电极电荷线密度为 a，如图 2.5 所示。在圆环上任意选取一微
【参考文献】

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本文编号：2872767