3种喷头雾滴输运沉积参数的试验与分析

为了研究在感应荷电状态下高电压对雾滴输运沉积参数的影响,选用3种德国Lechler公司生产的不同流量的TR80-01c、TR80-02c、TR80-03c型喷头,在相同的喷雾压力和液体介质条件下进行试验。利用显微图像结合数字图像处理技术对荷电雾滴输运沉积面积、覆盖率、沉积密度、分布均匀性等状态参数进行取样和分析。试验结果表明:随着输运距离的增加,3种喷头的雾滴覆盖率δ先上升后下降,最高峰值分别达到52.04%、54.89%和57.31%;而雾滴沉积密度ρ先下降后上升,最低值分别为241、268、283个/mm~2。随着静电电压的增大,3种喷头的雾滴沉积区域面积随之增大,最大值分别达到4 462、7 170、8 280 cm~2;而雾滴分布均匀性有所下降,最低值分别为33.23%、31.91%和30.47%。根据具体喷雾施药场合,调节适当的电压,是增加药液沉积和分布均匀的重要措施。     

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。     

喷雾液动态表面张力与雾滴粒径关

为了描述喷雾液的动态表面张力与雾滴粒径的关系，用粒度分析仪对不同表面张力喷雾液喷雾时形成的雾滴体积中径D50进行了研究，重点考察了喷头尺寸、喷雾压力对D50的影响。结果表明：喷雾液0.023s时的动态表面张力值γ0.023越低，所形成的雾滴D50越小，D50与γ0.023呈线性相关；喷雾压力相同时，随着喷头尺寸的增大，喷雾液动态表面张力的改变对雾滴粒径的影响增大；喷头尺寸相同时，随着喷雾压力的增大，喷雾液动态表面张力的改变对雾滴粒径的影响减小。     

高效植保机械与精准施药技术进展

农药、植保机械（又称药械）与施药技术是影响农药喷施效果、防治效果和农药利用效率的3个同等重要的因素。药械与施药技术随着农药学科的发展而发展，整体来讲药械发展经历了人背机器、机器背人、人机分离、喷雾机器人4个典型时代。我国现有耕种面积大小不同的各类农场3.2亿个，总耕地面积1.2亿hm2，年均植保防治作业面积4亿～5亿hm2次，至今我国连续10多年的粮食连年增产，新型植保装备与高效施药技术的研发应用推广功不可没。与20世纪相比，在新千年前20年，国内外药械和施药技术与高速发展的绿色农药生产相互适应、相互促进，进入了快速发展的轨道，至2020年我国植保机械社会保有量突破2.5亿台，自走式喷杆喷雾机260多万台，各类果园喷雾机150多万台，植保无人机10多万台；新型植保装备与高效施药技术为农药减量提供了手段，助推了农药利用率的提高和农药的减量计划的实施。2020年全国水稻、玉米、小麦三大粮食作物的农药利用率达到40.6%，较2015年提高了4个百分点，新型植保装备与高效施药技术为解决诸如农药有效利用率低、操作人员中毒、农药残留超标和环境污染等问题做出了突出贡献。特别是在我国自走式喷杆喷雾机、...     

不同助剂对无人机喷雾雾滴在竹林中沉降和飘移的影响

为探究不同助剂对无人机喷雾雾滴沉降和飘移的影响，评价其作为喷雾助剂的可行性，破解无人机喷雾的关键技术，该研究以无添加助剂为对照，在喷雾药液中分别添加不同用量的5种助剂，开展雾滴检测和野外防治试验，分析不同助剂及其不同用量对雾滴的沉降分布、飘移及防效的影响。结果表明：与对照相比，添加U伴、加加乐等5种助剂均能显著降低雾滴的飘失，最适用量均为90mL/hm²，助剂可大幅提高雾滴在靶标区域的沉积量，提升防治效果。     

大田对靶施药雾滴定向沉积控制方法研究

针对植保机械在大田对靶施药过程中雾滴沉积偏移导致准确率低的问题，本文基于大田对靶施药机器人，开展了雾滴定向沉积控制方法研究。以对靶喷施雾滴群体为研究对象，阐述对靶施药工作原理和作业特点，剖析雾滴群体沉积偏移成因；根据机器人空间结构位置关系，建立基于GNSS/IMU卡尔曼滤波信号的喷头运动状态感知模型与沉积位置预估模型，确定喷头响应控制准则；在此基础上以机车作业速度、喷头控制方法为试验因素，以对靶喷施准确率和沉积偏移距离为试验指标，开展平整场地对靶喷施模拟试验；选取满足作业需求的组别进行大田对靶施药作业验证。试验表明：作业速度0.5、1.0、1.5、2.0 m/s下的平整地面对靶施药平均准确率分别为99.8%、98.4%、95.9%、76.5%,沉积偏移距离分别为3.8、5.4、7.5、10.0 cm;作业速度0.5、1.0、1.5 m/s下的田间对靶施药准确率分别为98.7%、96.7%、95.3%。结果表明，基于GNSS/IMU卡尔曼滤波的雾滴沉积位置预估喷头控制方法，满足大田对靶施药作业需求。     

植保无人机喷药沉积分布及对苹果褐斑病防效比较试验

为探索无人机喷药沉积分布及对苹果褐斑病的防效，采用极目E-A2021植保无人机和欧森OS-30型高压机动喷雾器进行药效对比试验。结果表明，无人机采用十字交叉作业法喷施的雾滴密度，以树冠上层叶片最高，平均95.85～100.12个/cm²，中层叶背最低，平均39.59个/cm²。覆盖率以树冠上层最高，平均为13.94%～23.71%，中下层覆盖率相近，仅为上层的1/5左右。无人机低空常规喷雾健攻(每667 m26 L)安全无药害，末次喷药后18 d防效71.80%，与高压机动喷雾器相比差异不显著，但树冠密闭将严重影响无人机施药效果。     

远射程喷雾机喷雾参数优化与试验

针对远射程喷雾机作业参数选择不当导致施药过程中药液在果树冠层附着率低及浪费等问题，以3WF-100型远射程喷雾机为试验平台，研究喷雾距离、喷射角度、喷雾压力3个因素对果树药液附着性能的影响。通过单因素试验确定3个因素取值范围，利用三因素三水平的Box-Behnken Design响应面试验分析得到了优化的远射程喷雾机喷雾参数。结果表明：当喷雾压力为0.3～0.5MPa时，雾滴沉积覆盖率达到峰值，叶面为52.5%～71.8%,叶背为27.6%～32.4%;喷射角度为30°～60°时，雾滴流可覆盖果树冠层范围；喷雾距离为2.5～3.5m时，果树药液附着均匀性及雾滴沉积密度均较高。响应面试验方差分析得知：3个因素与喷雾效果呈极显著相关(P<0.01),远射程喷雾机对果树施药作业的优化参数组合为喷雾距离2.5m、喷射角度54°、喷雾压力0.48MPa时雾滴沉积量为7.09μL/cm²,提升了远射程喷雾机的施药效果。     

机采棉种植模式对植保机械化学脱叶作业效果的影响

种植模式优化是实现新疆棉花高产优质的重要途经，但其对机采棉化学脱叶环节农机农艺融合的影响还不明确。该研究开展了"矮密早"（1膜6行，66 cm + 10 cm宽窄行，R6）、"宽早优"（1膜3行，76 cm等行距，R3）2种机采棉种植模式下多旋翼植保无人机和自走式喷杆喷雾机2种植保机械的化学脱叶田间试验，通过测定叶片尺度脱叶剂雾滴粒径分布和沉积参数，系统分析了不同种植模式和植保机械组合对棉花冠层脱叶剂雾滴沉积特性、行间地面雾滴损失以及最终脱叶效果的影响。结果表明无人机作业的雾滴粒径分布、覆盖率、沉积量及行间地面损失与喷雾机相比均有显著差异（P<0.01）。喷雾机和无人机作业的100～300 μm粒径有效雾滴占比分别为2.60%和61.00%，无人机较喷雾机提高了58.40个百分点，雾滴粒径分布更均匀；雾滴覆盖率分别为42.05%和3.22%，喷雾机作业的雾滴覆盖率是无人机的13倍；沉积量分别为0.49和0.69 μg/cm2，喷雾机作业的雾滴沉积量仅为无人机的71.00%，这是因为无人机喷雾具有高浓度、低容量的特点。喷雾机喷施后棉花冠层下部较冠层上部的雾滴覆盖率和沉积量相对降低17.99%和17.63%，无人机作业后冠层下部的雾滴覆盖率和沉积量较冠层上部相对降低35.45%和53.71%，说明无人机喷施的雾滴穿透性不足；喷雾机作业后行间地面雾滴沉积损失量为无人机的1.91倍。种植模式对雾滴沉积特性有显著影响（P<0.01），与"矮密早"相比，"宽早优"模式冠层下部雾滴覆盖度提高18.59个百分点（相对提高117.60%），变异系数降低43.73个百分点（相对降低43.83%）；冠层下部雾滴沉积量提高0.33 μg/cm2（相对提高125.60%），变异系数降低31.63个百分点（相对降低36.00%），提高了雾滴的穿透性和均匀性。无人机二次喷施作业后，脱叶率在90%～94%间，满足棉花机采作业要求。综上，采用无人机进行化学脱叶作业雾滴粒径分布合理但穿透性不足，而采用"宽早优"模式可以改善无人机雾滴穿透性不足的问题，提升冠层内雾滴分布均匀性，在满足棉花机采对化学脱叶要求的前提下，降低作业过程对棉花生长和土壤环境的潜在影响。     

无人机作业参数对伸长期甘蔗雾滴沉积分布的影响研究

为优化无人机喷施甘蔗的作业参数，试验开展了四旋翼电动无人机喷施对伸长期甘蔗雾滴沉积分布特性的影响研究。设置五因素三水平正交试验，研究了化学调控剂种类、作业高度、飞行速度、喷药量和助剂种类对甘蔗冠层雾滴沉积量和雾滴均匀性的影响。结果表明，影响雾滴沉积量的因素按主次顺序依次为助剂种类、飞行速度、喷药量、作业高度和化学调控剂种类；影响雾滴均匀性的因素按主次顺序依次为助剂种类、飞行速度和作业高度。无人机最佳作业参数中化学调控剂喷药量为30L/hm²，作业高度为4m，飞行速度为6m/s，使用加加力有机硅农用专业喷雾助剂。本文研究结果可为无人机在甘蔗上进行高效作业的发展奠定理论依据。