固定翼飞机喷雾作业雾滴飘移规律研究

为了研究固定翼飞机喷雾作业雾滴飘移的规律,针对GP-81A航空喷头的3~#、4~#、5~#喷嘴,以农用航空常用的Y-5B飞机为平台进行航空喷雾作业试验,采用采样杯采样方法,通过改变雾滴粒径、航高、侧风风速3个因素开展雾滴的飘移沉积试验研究。通过SPSS软件对试验结果分析可知,3个因素对雾滴飘移均有显著性影响,对沉积量的影响权重大小为:雾滴粒径侧风风速航高;通过回归方程估算出不同试验条件下总沉积量的大小,进一步分析了3个因素对沉积量大小的影响;根据拟合结果及比较分析综合来看,当喷头型号为5~#,航高为5 m,侧风风速为1.5 m/s时作业喷洒效果最佳;通过AGDISP对不同雾滴粒径条件下雾滴的飘移轨迹及沉积量进行模拟分析,验证了雾滴粒径对航空喷雾飘移的显著影响。研究结果可为固定翼飞机实际喷洒作业中减少雾滴飘移、提高农药使用效率提供了科学依据。     

农药助剂对空中和地面防控林业有害生物的雾滴粒径影响

【目的】量化分析农药助剂对空中和地面防控林业有害生物的雾滴粒径影响,为农药助剂的生产应用、喷头的操作使用提供技术依据,为进一步研究新型农药助剂、设计新型喷头和喷雾设备提供理论支持。【方法】利用开路式风洞和激光粒度仪对农药助剂在空中和地面防治时不同风速、喷头类型、喷头孔径、喷施压力、喷雾介质等情况下的雾滴粒径、分布跨度进行研究,并根据美国S572. 1标准判断喷头雾谱等级,分析农药助剂配比、喷头结构参数、施药技术因素对雾滴粒径分布的影响。【结果】压力增大和喷头孔径减少,均会导致喷头的雾滴体积中径变小。相较于水作为喷雾介质,当以飘移抑制剂41A作为喷雾介质时,所有喷头的雾滴粒径变大,分布跨度增大,雾谱等级改变。当以表面活性剂LI700和润湿剂CHEMWET作为喷雾介质时,地面国产喷头的雾滴粒径稍变小,雾谱等级维持不变;对于空中CP系列扇形喷头,导流板设置的喷雾偏转角度增大,雾滴粒径减小,雾滴谱分布跨度变小,雾滴雾化均匀性更好。【结论】农药助剂与体积中径、分布跨度显著相关。进行空中施药时,为了降低雾滴飘移,需要添加合适的农药助剂(如飘移抑制剂41A)增大雾滴粒径,提高附着性;进行地面施药时,为了确保覆盖面积和冠层穿透性,需要添加合适的农药助剂(如表面活性剂LI700)降低雾滴粒径,增强沉积率。蜡质层较厚的树木叶片,其表面较难被药液润湿,对于此类靶标喷施农药时,应使用润湿剂CHEMWET,以增加药液在靶体表面的润湿性能和黏附性能。     

面向林业病虫害防治的生物农药喷施系统

【目的】面向林业病虫害防治,设计开发针对生物农药的专用雾化喷头和喷施技术,为确定专门喷施生物农药的风送转盘式离心雾化机构提供理论支持,为预测不同测试范围、操作技术参数和转盘喷头结构下的雾滴粒径尺寸提供科学依据。【方法】设计制造风送转盘式生物农药喷头,构建雾滴粒径性能测试系统,雾滴在植物中的穿透性测试系统以及生物农药活性测试系统,通过改变离心雾化转盘喷头的结构参数(转盘外径、斜角、齿数)以及操作技术参数(流量、转速、风送机构风速)进行雾滴粒径、生物农药活性试验。【结果】1)转盘齿数和转盘斜角对雾滴粒径的影响不显著,而转盘外径、输药流量、转速和喷雾距离与雾滴粒径相关,雾滴粒径随着输药流量增大、转盘外径减小、转速降低和喷雾距离增加而变大。2)构建以输药流量、转盘外径、转速、喷雾距离等参数为自变量,以转盘喷头雾化后的雾滴体积中径为应变量的回归模型,经检验,回归模型调整R~2为0.917,具有显著统计意义。3)通过放置在目标树木不同冠层的水敏纸分析雾滴覆盖率,转盘喷头与风送机构结合,使雾化后的雾滴借助风力的吹送作用,能够更好地穿过树木冠层,迎着喷施方向前层植物上的雾滴覆盖率明显高于中层和后层,且随着风速升高,各层的雾滴覆盖率显著增大。4)以白僵菌作为喷雾介质,测试孢子萌发率来衡量生物农药喷施后的活性损伤情况。转盘喷头的雾滴粒径与转盘齿数和斜角的相关性极弱,而与转盘外径、输药流量、转速和喷雾距离密切相关,影响生物农药活性的转盘喷头结构参数和操作技术参数因素次序为:风速转盘外径转速输药流量转盘斜角转盘齿数。【结论】转盘喷头在风送机构的吹送作用下,可提高喷雾覆盖率,增强防治效果。综合雾化性能和防治性能数据,转盘外径0.1 m、输药流量20 L·h~(-1)、转速314 rad·s~(-1)、风送机构风速5 m·s~(-1)为面向林业病虫害防治生物农药喷施系统的最佳参数设置。     

对冲喷头设计与雾化试验

【目的】针对植保机械扇形喷头雾滴粒谱较宽、雾滴粒径均匀度较差等不足,基于射流和撞击流耦合作用原理,提出一种新型喷头结构方案,以改善喷头雾滴粒径均匀性和雾滴谱。【方法】采用快速成型制造技术的光敏液相固化成型(SLA)工艺,选用C-UV9400立体光造型树脂材料,制造出喷头终端喷孔出水口形状相同、出水口孔径d_1=1 mm、切槽角α=30°的扇形喷头和新型对冲喷头;利用喷头雾化性能测试系统检测2种喷头的雾滴粒径和雾滴分布情况,使用分布跨度评价雾滴粒径均匀性。【结果】在距喷头终端喷孔出水口100 mm处,喷施压力在0.3～0.8 MPa范围内变化时,扇形喷头和新型对冲喷头的分布跨度分别在1.65～1.82和1.07～1.23之间,分布跨度小表明雾滴粒径均匀性好、雾滴谱窄,且从测得的雾滴分布图发现,新型对冲喷头的雾滴分布较集中;当喷施压力大于0.6 MPa时,扇形喷头雾滴粒径变化趋向稳定,而新型对冲喷头雾滴粒径随喷施压力增大还能不断减小,表明新型对冲喷头具有调压范围宽的良好调压特性;撞击后会形成较大雾滴,较大雾滴并有一定速度具备较好的穿透性能和抗飘移能力;为使喷头达到较佳的病虫害防治效果,建立了喷头雾滴粒径多项式回归模型,为喷头选用提供依据。【结论】基于射流和撞击流耦合作用的对冲喷头具有雾滴粒径均匀性较好、雾滴谱较窄、调压范围宽和抗飘性较强的特点,可为开发精准施药植保机械装备提供技术支持。     

苗木喷雾机风送系统优化设计及气流场试验

针对国内多风管苗木喷雾机风送距离短、机型体积与载重量大的问题,对苗木喷雾机风送系统中的多出口装置结构进行优化模拟和试验验证。设计了多排八出口、多排六出口和双排八出口3种多出口装置,采用模拟和试验相结合的方法,得出多出口装置型式对出口风速和风压的影响规律。结果表明:试验与模拟风速数据大致相似,3种装置出口风速试验值和模拟值的拟合优度分别为0.596 6,0.968 8,0.696 3,验证数值模拟方法的可行性;多排六出口装置出口风压最高,平均风压为662 Pa,各出口风压与风速变化趋势基本一致;多排六出口装置出口风速比八出口高,出口风速范围在29.52～34.85 m/s,各出口风速均匀性更好;在风机3 000 r/min转速下,风管出口风速在喷雾距离0～1.5 m范围内衰减较快,在5 m处风速衰减到1.5 m/s左右;在相同风管高度间隔时,风速边界随风管出口数量增多而增大,与出口风速无关;风送系统外流场在4 m距离内风场垂直面的雾滴沉积分布均匀性较好,5 m距离以上均匀性较差。综合考虑喷雾机整机尺寸和承载能力,多排六出口风送系统更合理,气流射程和雾滴沉积分布能满足5 m的作业要求。     

基于函数模型的喷杆式组合喷头雾滴沉积效果研究

大田喷杆式喷雾机在喷雾作业时,雾滴沉积均匀性会极大影响农药利用率和施药效果。目前对于喷头雾滴沉积的研究鲜见较为准确的分布预测模型。针对平面扇形喷头XR8002、XR8004和XR8006,探讨了不同喷雾高度下不同喷孔尺寸的喷头雾滴雾化规律,进而对单喷头雾滴沉积分布进行函数拟合,建立喷头雾滴沉积分布模型,研究单喷头及其组合喷头的雾滴沉积分布规律。结果表明:喷孔尺寸越小,雾滴完全雾化所需喷雾高度越大。当喷雾高度为50 cm时,3种喷头理想的安装间距均为65 cm;当喷雾高度为70 cm时,XR8002的最佳安装间距为70~75 cm,XR8004和XR8006则均为75 cm。本研究建立的单喷头及组合喷头的雾滴沉积分布模型具有较高的精度,为喷杆式喷雾机喷头最佳安装间距的选择提供了一种有效的方法。     

基于林木病虫害防治的移动喷雾参数对雾滴穿透性影响分析

林木病虫害防治过程中,常采用皮卡搭载喷雾系统进行移动喷雾,以达到快速高效的目的。为了研究移动喷施农药过程中喷雾技术参数对雾滴穿透性的影响,本研究构建了由供液模块、喷雾压力调控和速度实时显示模块、喷头高度和角度调节模块、速度控制调节模块和防冲撞限位模块5大部分组成的移动喷雾测试系统。通过研制的移动喷雾测试开展试验分析,分别设置了3种喷施压力、4种搭载平台行驶速度、国产和进口不同的多个喷头,对仿真树靶标进行了喷雾试验,在仿真树冠层内设置8个采样点铺放卡纸来测定雾滴沉积覆盖率,采用iDASPRO雾滴沉积分析数据,以此来测试喷雾技术参数对雾滴穿透规律的影响。经过统计分析,得到影响喷头穿透效果大小的因素次序:喷雾压力>搭载平台移动速度>喷头孔径,采用Design Expert试验分析软件,建立以喷头孔径、搭载平台移动速度和喷雾压力为自变量、以雾滴覆盖率为应变量的多元非线性回归模型。结果表明:雾滴沉积量随着喷雾压力的增加呈现增加的趋势,当移动速度为最小的0.25m/s时,雾滴沉积量明显高于移动速度为0.50m/s和0.75m/s时的值,研究结果对于植保作业中移动喷雾参数确定和器械选择提供了理论依据与应用参考。     

无人机雾化喷头对雾滴在竹林中沉降分布及害虫防效的影响

为明确不同喷头型号对无人机喷雾雾滴在竹林中沉积分布和防效的影响,揭示无人机喷雾的关键技术，研究选用不同型号雾化喷头，开展无人机喷雾雾滴检测和林间防治试验，分析不同喷头型号对雾滴的覆盖密度、沉降率、有效喷幅、密度变异系数和防治效果的影响。结果表明：无人机喷洒系统的雾化喷头对雾滴沉积分布的影响较大，在竹林喷雾中，无人机雾化喷头以SX110015VS型号为宜，其雾滴在竹林中的沉积分布状况最佳，雾滴穿透性最强，防治效果最理想。     

空中拖拉机喷雾系统及喷雾技术

摘要：空中拖拉机是当前我国农化作业效率最高的飞机之一。其先进的喷雾系统由药箱、高压泵、喷杆、喷头、加药设备及控制系统等部分组成。空中拖拉机飞行高度在平原和山区分别为树梢以上10～15m和20m以上,AT-504和AT-402B的有效喷幅分别为80m和60m。大多数雾滴直径100～200μm,雾化程度高,可以通过改变喷头角度来调整雾滴密度和大小。     

无人机作业航速对喷雾雾滴在竹林中沉降分布及害虫防效的影响

采用无人机开展竹林喷雾施药防治试验,通过设置5个不同无人机作业航速,分析雾滴在竹林中的沉降率、覆盖密度、密度变异系数、有效喷幅和防治效果,明确无人机的作业航速对喷雾雾滴沉积分布及防效的影响,为构建无人机喷雾施药关键技术体系提供技术支撑。结果表明：无人机作业航速对雾滴沉积分布和防效有较大的影响,当无人机作业航速为2.0 m/s时,竹冠水平与垂直方向雾滴的沉积分布最好,可获得较理想的防治效果。     

喷头雾化性能及雾滴沉积可视化模型研究

农药喷施是全球广泛使用的防治林木病虫害的方法,最有效的形式是让雾化后的雾滴能有效沉积在目标表面(如病菌、害虫、叶片或树木的其他部位)并减少非靶标区域的农药流失。目前,很少有人对林木病虫害防治过程中的农药喷施进行实景建模研究,无法通过改变参数的输入来对器械选择、参数控制对喷头雾化效果和雾滴沉积等做出实时的反应,单纯依靠试验分析它们之间的因果关系需要耗费大量的人力和物力,而且短期内难以获得令人信服的结果。依据不同类型和喷雾量的喷头,笔者选用AI 110015气吸扇形喷头、TT 11002广角扇形喷头及XR 11001~3延长范围扇形喷头,利用激光成像系统和激光粒度仪测定喷雾角和雾滴粒径,并研究了雾化机理。采用荧光素钠作为示踪剂,测定了不同喷施压力、不同收集距离、不同采样高度等对雾滴沉积量的影响。借助Visual C++和Open GL软件,运用调用数据库的方法对喷头雾化性能和雾滴沉积进行仿真模拟,根据粒子系统原理,能实现在不同输入参数下雾滴雾化情况和沉积效果的可视化显示,实现了系统的安全维护性和友好的人机对话性,为进行正确的施药技术与器械决策提供必要的理论支持、技术依据和直观演示,从而提高林木病虫害的防治效果。     

无人机喷雾作业定高对雾滴在竹林中沉降分布及防效的影响

为探究无人机低空喷雾不同作业高度对雾滴在竹林中沉降分布及防效的影响,揭示无人机喷雾施药关键技术,在福建省三明市沙县区建立试验区,运用无人机开展喷雾施药防治试验。结果表明：无人机喷雾作业定高对雾滴在竹林中的沉降分布影响较大,当无人机作业高度为6.5 m时,其雾滴在林冠的沉降率和覆盖密度的水平分布与垂直分布最佳,雾滴在林冠层的穿透性最强,有效喷幅最大,喷药后的防治效果最理想。无人机在竹林喷雾作业最佳定高为6.5 m。     

扇形雾喷头磨损对微生物农药施药性能的影响

农林病虫害防治中,微生物农药因其具有不污染环境、防治作用持久、无残留、杀伤特异性强等优点,已逐渐成为研究热点和重要方向,但因利用率较低、施药技术落后、专业施药器械匮乏等原因限制了其在农林病虫害防治中的应用。笔者分析了扇形雾喷头球头结构与雾滴尺寸、雾滴沉积量和农药中的活体微生物存活率等微生物农药活性衡量指标的相关性。建立了喷头磨损测试系统,雾滴沉积量和微生物农药活性测试系统,利用三维测量仪和激光粒度仪等试验测试了扇形雾喷头球头结构尺寸与雾滴沉积量和农药中活体微生物的存活率的变化关系。采用SPSS软件通过线性回归分析方法量化分析微生物农药活性各性能指标与扇形雾喷头球头尺寸之间的相关性,建立了线性回归数学模型。分析认为:目前沿用的喷头失效评估方法不适用于微生物农药施药,为保持微生物农药活性,满足其使用要求,TP11002型扇形雾喷头磨损率应小于6.74%,球头短轴尺寸不能超过0.5 mm,TP8004扇形雾喷头磨损率应小于6.91%,球头短轴尺寸不能超过0.45 mm。结果表明,微生物农药活性不能仅以农药中的活体微生物存活率为衡量指标,应考虑到雾滴沉积量和活体微生物存活率的综合影响。扇形雾喷头球头结构尺寸与雾滴沉积量和活体微生物存活率存在线性关系,根据扇形雾喷头球头结构尺寸的变化判断微生物农药活性是可行的。本研究结果为微生物农药施药时对施药器械的失效评估和提高微生物农药防治效果提供了理论和技术支撑。     

移动喷雾施药对杂草防治效果的风洞试验

设计并构建了一套移动喷雾施药对杂草防治效果的风洞试验平台,该试验平台能精确控制移动喷雾施药时的外部环境风速与喷雾移动速度。为了研究风速与喷雾移动速度对雾滴沉积量密度的影响,进行了2因素(风速、喷雾移动速度) 3水平的全面试验,分析了雾滴沉积量密度随风速、喷雾移动速度变化趋势及其原因。以杂草马齿苋为例,在不同风速与喷雾移动速度条件下,研究烟嘧磺隆对不同生长时期马齿苋的防治效果。采用配比为0.013 3%质量分数烟嘧磺隆药液对二叶、四叶和六叶一心生长时期马的齿苋喷雾施药,分析了风速、喷雾移动速度与烟嘧磺隆沉积量密度对不同生长时期马齿苋的防治效果。试验结果表明:从风速、喷雾移动速度对雾滴沉积量密度显著性分析结果可知,风速、喷雾移动速度均对雾滴沉积量密度有显著性影响,且风速对雾滴沉积量密度显著性影响程度高于喷雾移动速度。烟嘧磺隆沉积量密度分别至少达到1.52,3.22和6.09μL/cm2时,二叶、四叶和六叶一心生长时期的马齿苋鲜质量防治效果可达到80%以上,在相同烟嘧磺隆沉积量密度条件下,二叶、四叶和六叶一心生长时期的马齿苋鲜质量防效明显高于株防效。喷施烟嘧磺隆防治马齿苋的最佳时期是马齿苋生长的二叶至四叶时期。试验结果为移动喷雾施药防治杂草的应用中选择合适的喷雾参数、合理利用环境条件提供了参考依据。     

无人机(UAV)施药防控美国白蛾的飞行参数及防治效果

【目的】精准有效地解决常规森防器械难以进入林地核心区、施药量大、效率低等问题,掌握无人机防治美国白蛾的最佳施药飞行参数。【方法】在林间利用曙红水基染色法对YM-V6型无人机防治美国白蛾飞行施药的雾滴飘移距离、雾滴密度、穿透性、均匀度等进行测定。【结果】当无人机距离树冠顶端2.5~3.5 m施药时,无人机施药飞行速度在1.5~3 m·s~(-1)范围内,雾滴飘移距离较小,可控在2~3 m以内,施药穿透力可以达到10 m,雾滴密度较高,雾滴均匀度好,施药效果好。在无人机航高为距树冠顶端3.0 m,并以2.5 m·s~(-1)速度作业时,对林间上、中、下部靶标的雾滴沉积效果进行了分析,林间上部的雾滴直径较大,雾滴均匀度低,中、下部雾滴直径较小,但均匀度高,雾滴在上、中、下部的沉积密度差异显著。【结论】无人机在距树冠顶端2.5~3.5 m、飞行速度为1.5~3 m·s~(-1)时,施药效果好。使用无人机分别喷洒1.8%阿维菌素乳油和1.0%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油防治美国白蛾,施药后24、48和72 h虫口校正死亡率分别为30%、50%和70%左右,无人机喷洒1%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油的防效高于1.8%阿维菌素乳油。     

美国白蛾直升飞机防治中的雾滴分析及其对防治效果的影响

飞机防治是美国白蛾防控的最主要措施之一。为进一步明确飞行参数对林间雾滴密度分布和对美国白蛾幼虫防控效果的影响,该文通过检测、比较不同飞行方案下林间雾滴密度及雾滴穿透力等数据,发现航速和高度对林间喷幅、雾滴穿透力、雾滴密度、雾滴均匀度均产生显著影响。方案2(航速150 km/h,飞行高度40—45 m),地面喷幅宽度为59.35 m,高于方案1(航速120 km/h,飞行高度30—35 m)的地面喷幅宽度。飞行方案2的雾滴穿透性也相对较好,顶层、中层、下层雾滴密度相对均匀;而方案1不同高度雾滴密度差异相对较为显著,树冠顶层(高度11—12 m)雾滴密度较多,最高雾滴密度可达9.8/cm2,随高度降低,雾滴密度下降明显,到底层叶片位置(高度3 m)时,雾滴密度仅为2.07/cm2,下降了78.9%。观测试验表明,林间雾滴密度应高于5.093/cm2,防控效果才能确保达到90%。     

R-44直升机和DTM-4喷洒设备技术参数测定和使用效果

根据对R-44直升机和DTM-4农业喷洒设备技术参数测定,在10、15、20、25PSI压力下喷射角度符合要求;在相同压力下,静动态喷洒流量变化不大;雾滴数量直径在43～68μm之间,雾滴质量直径在63～90μm之间。R-44直升机飞行高度在离树梢5—10m时,有效喷幅为24m;飞行高度在离树梢1～5m时,有效喷幅为20m,雾化性能好,能满足超低容量喷洒需要。按每架次载药量150kg、作业时速为60节、飞行高度离树梢5～10m、喷洒压力为20PSI、作业面积60hm^2。参数下进行防治作业,具有较好的防治效果。     

空中拖拉机防治美国白蛾初报

运用空中拖拉机AT-402B和AT-504喷洒26%阿维.灭幼脲悬浮剂防治第1代和第3代美国白蛾1～7龄幼虫,其药剂用量为750g/hm2,结果表明:雾滴直径中值176μm;小于200μm的雾滴占58.05%以上,喷头流量36.95ml/s,雾化程度较高。飞机防治作业后第15d,虫口减退率达99%。     

新型背负式多用喷雾机问世

据《江苏林业信息》,由中国林科院木工所和江苏省镇江林机厂协作研制的3 MF—2B 型背负式多用喷雾机已于去年通过林业部技术鉴定,并由镇江林机厂投入批量生产。该机射程高,雾滴均匀,大小可控制。其出口风速比常用喷雾机提高16m/s,喷雾量在100～350ml/min 时,雾滴大小及均匀性不变。可用于超低容量和低容量喷雾,使     

基于Pro／E的植保喷头参数化设计基础研究

针对植保喷头试验研究特点,分析其参数化设计流程,依据影响喷头性能的规律选择和确定喷头可修改的结构参数,利用Pro/E的二次开发工具Pro／Toolkit开发出植保喷头参数化设计模块,从而满足植保喷头试验研究的要求。