摘要
近年来植保无人机在全球发展迅速，但是目前仍存在喷洒系统安装不合理，喷洒质量参差不齐且缺少整体评价指标等问题，为此本文以沉积率、喷雾均匀性、雾滴穿透性以及雾滴飘移率作为植保无人机喷雾质量评价的四个指标，并设计试验对植保无人机喷洒质量各影响因素进行系统研究；试验同时针对植保无人机与传统喷洒设备最大的差异-喷液量对雾滴沉积及田间药效的影响进行试验分析，主要研究结论如下： 喷洒系统是决定喷雾质量的关键。室内试验采用激光粒度仪测定国内植保无人机安装的典型液力式喷头和离心式喷头的雾滴谱分布情况发现，植保无人机上安装的喷头在额定喷洒条件下，喷洒雾滴粒径基本处于于细-非常细（F-VF）范围，具有极高的飘移风险，同流量下采用IDK喷头粒径更大，具有较好的防飘移效果，离心喷头雾滴粒径与转盘转速呈现幂指数函数关系；不同喷雾助剂和药剂对液力式和离心式喷头的影响不同，且绝大部分喷雾助剂和药剂对液力式喷头具有显著增加雾滴粒径的作用，对离心式喷头具有显著降低雾滴粒径的作用。 在喷雾均匀性方面，分别进行了室内及田间试验，室内采用喷头综合性能试验台测定了不同开口角、喷雾压力以及喷洒高度对液力式喷头雾量分布的影响，并对不同喷头间隔进行了模拟叠加后的变异系数计算。当安装有两个LU12002喷头时，随喷头的间距的增加，雾量分布变异系数先降低后增加，当喷头间距为125cm，具有最佳的均匀性。田间试验分析喷洒高度对单喷幅雾滴沉积分布的影响，并对比多种评价方法，创新性的提出模拟叠加法+适宜变异系数（CV＜30%）计算植保无人机的有效喷幅，并对评价方法进行了多喷幅验证试验。 在雾滴穿透性方面，试验以棉花为供试作物，在新疆田间试验分析极飞P20植保无人机不同飞行高度，飞行速度以及雾滴粒径对雾滴穿透性的影响，并通过对雾滴在不同冠层内的沉积和棉花冠层不同高度的脱叶率进行调查研究，确立了新疆地区150μm雾滴为最适宜的棉花脱叶剂喷洒粒径。 在雾滴飘移方面，分别通过风洞及田间试验分析了包括雾滴粒径、风速、喷雾溶液等对雾滴飘移产生影响的主要因素，并确立风洞内的雾滴飘移运动方程。风洞内研究表明，相同粒径范围内，三种喷头的飘移率分别为：离心喷头飘移率>LU液力式喷头飘移率＞IDK液力式喷头飘移率。针对于液力式喷头，对雾滴飘移率和雾滴粒径、飘移位置以及风速进行三元函数拟合，拟合结果为Qh=2.28-1.20ln(Dl)-0.0057Ds+0.89Ws（R2=0.61），其中Dl为水平飘移位置，m，Ds为雾滴粒径，μm，Ws为风速m/s，Qh为飘移率%。喷雾助剂对飘移具有显著的降低作用，其中对于液力式喷头，添加喷雾助剂与清水相比可以减少飘移24.1-66.4%，对于离心式喷头，添加喷雾助剂可以减少飘移0.68-50.8%，其中以改性植物油为主要成分的倍达通?效果最好。 田间对极飞P20植保无人机在高温干燥环境下（新疆地区）对不同的雾滴粒径（100,150,200μm）以及环境风速（0-3.81m/s）下的雾滴飘移规律进行了研究，发现雾滴飘移量与环境风速、雾滴粒径以及飘移位置之间符合Dp=exp(-Dt/4.4)×(0.042Ws-7.2×10-4Ds+0.20)函数关系，其中Dp:雾滴飘移量(μg/cm2)；Dt:距离下风向有效喷幅边缘的距离(m);Ds:雾滴粒径(μm)；Ws:风速(m/s)，R2=0.83，拟合效果较好。 植保无人机喷洒田间药效是喷洒质量最重要的评价指标，同时，喷液量也是植保无人机与常规植保机械施药最大的差别。针对这一因素，试验分别在河南新乡小麦田和新疆石河子棉花田分别进行了不同喷液量对雾滴沉积和田间药效的影响研究。小麦田采用3WQF120-12植保无人机防治小麦白粉病和麦蚜，当喷洒内吸性药剂时，喷液量＞16.8L/ha即具有较好的防治效果，但是对于触杀性药剂来说需要适当提高喷液量＞28.1L/ha。在新疆棉花田采用极飞P20植保无人机，发现新疆地区棉花脱叶时应当按照15.0L/ha的喷液量进行喷洒，脱叶率为81.0%，可同时保证作业效率和作业质量。
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