摘要
近年来，农用植保旋翼无人机以其体积小、操作灵活、不受地形限制及无需专门起降场地等特点，在我国被迅速的广泛应用起来。旋翼无人机进行植保喷施作业时的一个显著特征就是其高速旋转的旋翼除为机体提供动力外，还会产生强烈的下洗气流向下运动并与作物冠层相互作用，迫使作物冠层围绕风场作用位置向四周倒伏，形成一个锥形的涡旋形状。而药液雾滴自喷头喷出后在沉降过程中极易被卷入旋翼下洗气流场中，此时雾滴的运动状态几乎完全由其所处旋翼下洗气流场决定。当旋翼下洗气流场有效作用到作物冠层时，被卷入其中的雾滴才可能沉积到作物冠层上。而涡旋则是旋翼下洗气流场和作物冠层是否作用的直接表征。因此对于涡旋的研究对提升雾滴沉积效果具有重要作用。同时旋翼无人机气流作业下其雾滴沉积效果影响因素可以归结为涡旋形态、雾滴粒径和作物表型参数三个核心影响因素，关于三个核心影响因素的研究对提升旋翼无人机气流作业效果具有重要意义。 本课题主要以旋翼无人机气流作业为背景，以水稻为研究作物，基于对国内外雾滴沉积效果影响因素研究现状的分析，针对不同涡旋形态与雾滴沉积分布特性之间的关系进行了探究，并对旋翼无人机气流作业下涡旋形态、雾滴粒径和作物表型三个核心影响因素对雾滴沉积效果影响的重要程度进行了分析。主要从以下几个方面进行了试验研究： (1)设计相关试验探究涡旋形态与雾滴沉积效果之间的关系。首先在风洞中对喷头性能进行测试以增强试验结果的可靠性，之后进行相关田间试验，对明显涡旋、小范围涡旋及无涡旋三种状态下的雾滴沉积效果进行了探究。结果表明是否形成涡旋对雾滴沉积效果具有显著影响，且涡旋形态越明显，雾滴沉积效果越好。 (2)对旋翼无人机气流作业下影响雾滴沉积效果的三个核心影响因素：涡旋形态、雾滴粒径和作物表型参数进行了优选。设计正交试验探究了三个影响因素对雾滴沉积效果影响的重要程度，结果表明三种因素对雾滴沉积量影响的主次顺序为涡旋形态、雾滴粒径和作物表型参数，对雾滴沉积均匀性影响的主次顺序为涡旋形态、作物表型参数和雾滴粒径。涡旋形态对雾滴沉积量和沉积均匀性均为最重要的因素，且对两者影响均显著，但雾滴粒径和作物表型参数对雾滴沉积量和沉积均匀性影响的重要程度则存在一定差异。同时雾滴沉积量较佳的试验架次其雾滴沉积均匀性较差，而雾滴沉积均匀性较佳的试验架次其雾滴沉积量较差，因此旋翼无人机气流作业中要综合考虑雾滴沉积量和雾滴沉积均匀性以达到更好的雾滴沉积效果。
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