柔翼無人機在農業航空的發展前景論文
柔翼無人機在農業航空的發展前景論文
摘要：隨著我國土地流轉、土地集約化管理趨勢加快，農業航空無人機將成為近兩年藥械行業內最吸引人的產品。但隨著土地流轉和每畝噴灑收入的提升，高載藥量、高智慧的無人機需求逐步顯現出來。闡述了柔翼無人機有效載荷大、飛行速度低、可超低空飛行等特點，同時表明柔翼無人機具有安全可靠，操作簡單、成本低廉等特點，用於農業航空播撒具有較大的優勢。
關鍵詞：柔翼無人機；農業航空；智慧播撒
1前言
中國有1.2億hm2基本農田，每年農藥中毒人數有10萬之眾。同時，農村青壯年勞動力逐漸稀缺，都不願意進行農藥噴灑。“農業航空無人機可遠距離實施操作，避免噴灑作業人員暴露於農藥的危險，保障噴灑作業的安全。”如今，隨著我國土地流轉、土地集約化管理趨勢加快，農業航空無人機將成為近兩年藥械行業內最吸引人的產品。
2農業航空播撒的國內外現狀分析
農業航空發達國家以美國和日本為典型代表。目前美國有農用航空相關企業2000多家，已成立國家農業航空協會和近40個州級農業航空協會，NAAA有來自於46個州的會員1800個。全國目前在用農用飛機4000多架，以有人駕駛固定翼飛機為主，在冊的農用飛機駕駛員3200多名，年處理40%以上的耕地面積。日本目前用於農業方面的無人機，以YAMAHARMAX系列為主，該機被譽為“空中機器人”，播撒作業效率為7～10hm2/h，一架RMAX每天可噴灑農藥80hm2。採用農用無人駕駛輕型直升飛機進行農業生產已成為發展趨勢之一。農業航空作業面積253萬hm2，在農藥製劑方面，日本有水稻、小麥、玉米作物專用的'無人機噴灑農藥製劑。我國開展農業航空在50年代就開始了，目前有400多架飛機在大面積的墾區和農場從事農業航空工作。以通用的農業航空噴灑為主，在大面積的墾區和農場運用國產的“農業5”，“Y5B”，“Y11”等固定翼機型進行農業航空作業，但受機場和專用跑道限制，不能推廣。而無人機不受起降場地限制，因此，近些年無人機施藥技術與裝備受到國家高度重視，現在處於起步階段，是未來病蟲害防治的主要趨勢。
3農業航空無人機的需求特點分析及柔翼無人機的特點
農業航空播撒作業要求無人機具有低空、低速、平穩飛行、耐用性、操作簡易性、經濟性好特點。現在常見的可低空飛行的無人機主要是直升機式和多旋翼式，載重量都在20kg以下，因受機體和載質量限制，田間作業時無法完全實現智慧化。但隨著土地流轉和每畝噴灑收入的提升，高載藥量、高智慧的無人機需求會逐步顯現出來。柔翼無人機是無人機家族新成員。它是一種帶動力的精確導航翼傘系統，由動力裝置與柔性翼相結合，藉助螺旋槳發動機的推力和柔性翼的升力升空，可自主飛行，或在目標區安置超高頻無線電信標，透過獲取無線電訊號實施自主尋跡飛行，可隨時切換為手動控制模式，透過電子伺服系統操縱降落傘繩來控制其飛行方向，實現精確著陸。採用柔翼無人機作為飛行平臺，按照預定航線飛行至任務目標點，到達預定地點後根據地面控制人員的指令，實施智慧播撒作業。目前，其最大有效載荷150kg；最大續航時間3h；最大飛行航程100km；最大飛行速度50km/h；低空飛行高度7～10m；具有快速裝載、拆卸功能；自主導航控制系統，可根據任務規劃系統執行任務並自動返回；地面手控功能，並與自動控制可隨意切換；用輪式車輛或拖車放飛；人員配備：“1+3”模式，專業1人，輔助3人。
4柔翼無人機在農業航空無人機領域中的應用前景
4.1柔翼無人機的飛行特點
柔翼無人機具有超低空飛行的特性，飛行高度可低至7～10m，且飛行速度低（40～50km/h），適合播撒殺蟲藥劑等播撒物。事先設定好飛行區域航線，放飛後只要在地面進行監控，必要時進行人工操縱干預，整個播撒過程簡單可行，安全可控。
4.2柔翼無人機低空播撒的安全性
1）無人化作業：由於是無人駕駛，可以不考慮對人的安全，使用風險低。2）系統本身安全可靠：翼傘系統本身具有滑翔緩降功能，即使在動力發生故障，發動機停機無動力的情況下，也可緩緩滑翔降落，對裝置和人員均不會造成損傷。3）系統具有應急備份傘：柔翼無人機系統配備有應急備份傘，在異常情況下可強制降落，不會發生由於失去控制而飛走，系統具有自動判別是否受控，如果失控，則自動開啟應急備份傘，就地降落。
4.3應用前景分析
柔翼無人機對比其他型別的無人機具有有效載荷量大、飛行速度低、飛行平穩、飛行時間長、安全可靠、起飛降落方便等特點，是對低空及超低空飛行作業的補充，將彌補我國農業播撒能力、飛行安全及防治農藥汙染上的不足，填補了利用超低空飛行器攜帶播撒裝備進行大規模、大面積農業播撒飛行作業等諸多方面的空白。柔翼無人機在農業航空領域的應用意義重大，必將進一步推動我國農業航空技術的發展。
參考文獻:
[1] 溫源，張向東，沈建文，等.中國植保無人機發展技術路線及行業趨勢[J].農業技術與裝備，2014（，5）：35-38.