柔翼無人機(jī)在農(nóng)業(yè)航空的發(fā)展前景論文
摘要：隨著我國土地流轉(zhuǎn)、土地集約化管理趨勢加快，農(nóng)業(yè)航空無人機(jī)將成為近兩年藥械行業(yè)內(nèi)最吸引人的產(chǎn)品。但隨著土地流轉(zhuǎn)和每畝噴灑收入的提升，高載藥量、高智能的無人機(jī)需求逐步顯現(xiàn)出來。闡述了柔翼無人機(jī)有效載荷大、飛行速度低、可超低空飛行等特點(diǎn)，同時表明柔翼無人機(jī)具有安全可靠，操作簡單、成本低廉等特點(diǎn)，用于農(nóng)業(yè)航空播撒具有較大的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：柔翼無人機(jī)；農(nóng)業(yè)航空；智能播撒
1前言
中國有1.2億hm2基本農(nóng)田，每年農(nóng)藥中毒人數(shù)有10萬之眾。同時，農(nóng)村青壯年勞動力逐漸稀缺，都不愿意進(jìn)行農(nóng)藥噴灑。“農(nóng)業(yè)航空無人機(jī)可遠(yuǎn)距離實施操作，避免噴灑作業(yè)人員暴露于農(nóng)藥的危險，保障噴灑作業(yè)的安全。”如今，隨著我國土地流轉(zhuǎn)、土地集約化管理趨勢加快，農(nóng)業(yè)航空無人機(jī)將成為近兩年藥械行業(yè)內(nèi)最吸引人的產(chǎn)品。
2農(nóng)業(yè)航空播撒的國內(nèi)外現(xiàn)狀分析
農(nóng)業(yè)航空發(fā)達(dá)國家以美國和日本為典型代表。目前美國有農(nóng)用航空相關(guān)企業(yè)2000多家，已成立國家農(nóng)業(yè)航空協(xié)會和近40個州級農(nóng)業(yè)航空協(xié)會，NAAA有來自于46個州的會員1800個。全國目前在用農(nóng)用飛機(jī)4000多架，以有人駕駛固定翼飛機(jī)為主，在冊的農(nóng)用飛機(jī)駕駛員3200多名，年處理40%以上的耕地面積。日本目前用于農(nóng)業(yè)方面的無人機(jī)，以YAMAHARMAX系列為主，該機(jī)被譽(yù)為“空中機(jī)器人”，播撒作業(yè)效率為7～10hm2/h，一架RMAX每天可噴灑農(nóng)藥80hm2。采用農(nóng)用無人駕駛輕型直升飛機(jī)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已成為發(fā)展趨勢之一。農(nóng)業(yè)航空作業(yè)面積253萬hm2，在農(nóng)藥制劑方面，日本有水稻、小麥、玉米作物專用的'無人機(jī)噴灑農(nóng)藥制劑。我國開展農(nóng)業(yè)航空在50年代就開始了，目前有400多架飛機(jī)在大面積的墾區(qū)和農(nóng)場從事農(nóng)業(yè)航空工作。以通用的農(nóng)業(yè)航空噴灑為主，在大面積的墾區(qū)和農(nóng)場運(yùn)用國產(chǎn)的“農(nóng)業(yè)5”，“Y5B”，“Y11”等固定翼機(jī)型進(jìn)行農(nóng)業(yè)航空作業(yè)，但受機(jī)場和專用跑道限制，不能推廣。而無人機(jī)不受起降場地限制，因此，近些年無人機(jī)施藥技術(shù)與裝備受到國家高度重視，現(xiàn)在處于起步階段，是未來病蟲害防治的主要趨勢。
3農(nóng)業(yè)航空無人機(jī)的需求特點(diǎn)分析及柔翼無人機(jī)的特點(diǎn)
農(nóng)業(yè)航空播撒作業(yè)要求無人機(jī)具有低空、低速、平穩(wěn)飛行、耐用性、操作簡易性、經(jīng)濟(jì)性好特點(diǎn)。現(xiàn)在常見的可低空飛行的無人機(jī)主要是直升機(jī)式和多旋翼式，載重量都在20kg以下，因受機(jī)體和載質(zhì)量限制，田間作業(yè)時無法完全實現(xiàn)智能化。但隨著土地流轉(zhuǎn)和每畝噴灑收入的提升，高載藥量、高智能的無人機(jī)需求會逐步顯現(xiàn)出來。柔翼無人機(jī)是無人機(jī)家族新成員。它是一種帶動力的精確導(dǎo)航翼傘系統(tǒng)，由動力裝置與柔性翼相結(jié)合，借助螺旋槳發(fā)動機(jī)的推力和柔性翼的升力升空，可自主飛行，或在目標(biāo)區(qū)安置超高頻無線電信標(biāo)，通過獲取無線電信號實施自主尋跡飛行，可隨時切換為手動控制模式，通過電子伺服系統(tǒng)操縱降落傘繩來控制其飛行方向，實現(xiàn)精確著陸。采用柔翼無人機(jī)作為飛行平臺，按照預(yù)定航線飛行至任務(wù)目標(biāo)點(diǎn)，到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)后根據(jù)地面控制人員的指令，實施智能播撒作業(yè)。目前，其最大有效載荷150kg；最大續(xù)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(dǎo)航控制系統(tǒng)，可根據(jù)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)并自動返回；地面手控功能，并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(yè)1人，輔助3人。
4柔翼無人機(jī)在農(nóng)業(yè)航空無人機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景
4.1柔翼無人機(jī)的飛行特點(diǎn)
柔翼無人機(jī)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(shè)置好飛行區(qū)域航線，放飛后只要在地面進(jìn)行監(jiān)控，必要時進(jìn)行人工操縱干預(yù)，整個播撒過程簡單可行，安全可控。
4.2柔翼無人機(jī)低空播撒的安全性
1）無人化作業(yè)：由于是無人駕駛，可以不考慮對人的安全，使用風(fēng)險低。2）系統(tǒng)本身安全可靠：翼傘系統(tǒng)本身具有滑翔緩降功能，即使在動力發(fā)生故障，發(fā)動機(jī)停機(jī)無動力的情況下，也可緩緩滑翔降落，對設(shè)備和人員均不會造成損傷。3）系統(tǒng)具有應(yīng)急備份傘：柔翼無人機(jī)系統(tǒng)配備有應(yīng)急備份傘，在異常情況下可強(qiáng)制降落，不會發(fā)生由于失去控制而飛走，系統(tǒng)具有自動判別是否受控，如果失控，則自動打開應(yīng)急備份傘，就地降落。
4.3應(yīng)用前景分析
柔翼無人機(jī)對比其他類型的無人機(jī)具有有效載荷量大、飛行速度低、飛行平穩(wěn)、飛行時間長、安全可靠、起飛降落方便等特點(diǎn)，是對低空及超低空飛行作業(yè)的補(bǔ)充，將彌補(bǔ)我國農(nóng)業(yè)播撒能力、飛行安全及防治農(nóng)藥污染上的不足，填補(bǔ)了利用超低空飛行器攜帶播撒裝備進(jìn)行大規(guī)模、大面積農(nóng)業(yè)播撒飛行作業(yè)等諸多方面的空白。柔翼無人機(jī)在農(nóng)業(yè)航空領(lǐng)域的應(yīng)用意義重大，必將進(jìn)一步推動我國農(nóng)業(yè)航空技術(shù)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1] 溫源，張向東，沈建文，等.中國植保無人機(jī)發(fā)展技術(shù)路線及行業(yè)趨勢[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2014（，5）：35-38.