扑救点球数学分析:猜对方向配合足够加速度

<正>据国外媒体报道,2014年巴西世界杯正如火如荼地进行着。在八分之一决赛第一场比赛中,巴西和智利以残酷的点球方式决胜负,守门员塞萨尔两次神奇扑救立下汗马功劳,最终巴西点球大战胜出。点球看上去很难扑救,因此有人认为塞萨尔靠的仅仅是运气。那么塞萨尔是真的靠运气呢,还是依靠科学分析呢?针对这一问题,近日有研究人员通过科学方法分析守门员能否扑出点球的可能性,该研究结果可能在未来的足球比赛中会对守门员有所帮助。     

植保无人机动态变量施药系统设计与试验

针对我国植保无人机施药系统控制方式单一,施药流量无法根据飞行参数自动调整造成的雾滴分布不均匀、重喷、漏喷等问题,设计了基于ARM架构单片机的施药控制系统,提出基于PWM(脉宽调制)的施药流量控制方法,采用多传感器融合技术,实现施药参数的实时动态监测。设计了基于LabVIEW的地面站控制软件,实现对施药系统的远程控制和作业数据存储。基于3CD-15型单旋翼无人机平台对动态变量施药系统实际作业性能及施药效果进行了测试。试验结果表明,在飞行速度为0.8~5.8 m/s时,该动态变量施药系统可实现施药流量与飞行速度自动匹配,实际流量与理论流量之间平均偏差为1.9%,实际施药作业优选飞行速度为3.91~5.10 m/s,此时有效喷幅为5 m,雾滴覆盖密度为18~41个/cm~2,变异系数为34%~75%,雾滴沉积量为42.1~52.4μg/cm~2。     

飞行速度对无人机喷雾流场影响规律数值分析

为了解单旋翼无人机飞行速度对于其喷雾流场和雾滴沉积分布的影响,采用ANSYS FLUENT开展了单旋翼无人机喷雾作业气液两相流场的数值分析研究,重点分析了单旋翼无人机的飞行速度对于其喷雾流场的影响规律。数值分析的结果表明:单旋翼无人机下方的旋翼风场沿主旋翼的旋转方向具有一定的旋转分量,气流流速随离地高度的增大而增大;随着单旋翼无人机飞行速度由3m/s增加至5m/s,雾滴轨迹与水平线的夹角由25°减小到17°,沉积采样带上的变异系数CV均值由0.95减小到0.3;随着飞行速度的增大,雾滴沉积均匀性随之提高,单旋翼无人机的飞行速度对于其雾滴沉积均匀性具有显著影响。本文采用了更为贴近于实际的CFD模拟方法,可以比较准确地模拟出实际的雾滴沉积情况,为单旋翼无人机实际作业提供具有参考价值的指导。     

大载荷无人直升机静电喷雾沉积特性试验研究

为探索在大载荷植保无人直升机下洗气流作用下各因素对静电喷雾沉积特性的影响规律,将正交试验与Box-Behnken响应面试验相结合,在定性分析的基础上,建立起沉积特性参数与荷电电压、飞行参数等影响因素之间的数学预测模型,定量地分析了各因素对沉积特性的影响.结果表明:大载荷无人直升机静电喷雾沉积特性受施药过程中荷电电压和飞行参数的影响显著.雾滴单位面积沉积量与荷电电压成正相关,与飞行速度、飞行高度成负相关.相同飞行参数下(飞行速度5m/s、飞行高度4m),荷电电压8kV的静电喷雾单位面积沉积量为0.3180μL/cm²,比非静电喷雾单位面积沉积量提高了1.17倍.与此同时,沉积量变异系数与飞行速度成正相关,与荷电电压、飞行高度成负相关,即增加荷电电压、降低飞行速度或者提高飞行高度能有效改善雾滴的沉积均匀性.     

蜂箱摆放位置大有讲究

我家住在一个小山包上,2箱蜂置放在门前走廊阁楼上,离地面约3 m高(图1),每天可看蜂群飞进飞出,出去十分方便。蜜蜂回来像飞机起飞那样爬升,特别是在负重的情况下飞行速度缓慢,而且振翅的“嗡嗡”声刺耳,好像很艰难,而且都是到箱前10 m多一点才由低向高飞向巢门,有的还须稍作歇息后才爬行入箱。     

军舰鸟:飞得最快的“空中海盗”

中国西沙群岛分布有军舰鸟。军舰鸟,绝对是海鸟的象征和最佳代言者。它们是世界上飞得最快的鸟之一,半年就能绕赤道飞行一圈。它们极其强悍,美好生活主要靠劫掠其他鸟类口中的美食。它们也有一个致命的弱点:不会游泳,"入水必亡"。军舰鸟的翅膀兼具"滑翔型"和"高速型"的特征,不仅滑翔能力出众,飞行速度也极快,俯冲速度超过300公里/小时。     

赛道魅影

在电影《阿凡达》中，男主角征服了潘多拉星球上的空中霸主——被Na’vi人称为“魅影”的巨大飞行生物，其庞大的身躯和惊人的飞行速度令人瞠目。在上海F1国际赛车场的赛道上，我也有幸见识了速度同样惊人的陆地“魅影”——科尼赛克Koenigsegg Agera R。     

无人机飞行高度和速度对喷药效果的影响分析

为深入分析无人机进行施药作业过程中飞行高度和飞行速度对喷药效果带来的影响,对无人机喷药系统进行了设计。以无人机整体施药运作机理为载体,结合作业过程中的喷雾流量、雾滴粒径及飞行速度等核心参数,选择雾滴沉积密度、雾滴沉积覆盖率、雾滴沉积均匀度为衡量指标,建立喷药系统理论控制模型,并进行喷药系统的硬件系统设计和软件程序编写,展开无人机施药效果试验。结果表明:在一定的施药流量控制条件下,不同飞行高度的雾滴沉积平均覆盖率整体呈现出下降趋势,且当无人机选择飞行高度H=1.4m、飞行速度V=0.5m/s组合参数条件下,该喷药系统的雾滴沉积覆盖率为26.9%,雾滴粒径分布均匀度达90%以上,雾滴沉积密度保持在70%以上,为最佳施药参数组合。     

多旋翼无人机飞行载荷对雾滴沉积规律的影响

为研究植保无人机从满载到空载的超低空巡航作业中,飞行载荷下降对雾滴沉积规律的影响,以红旗n-10型四旋翼植保无人机为研究对象,建立其飞行载荷与旋翼转数、飞行载荷与仰俯角的函数关系。以此为基础,运用CFD仿真软件模拟计算飞行速度为0、1、2、3m/s,作业高度为2m,无人机在各飞行载荷作业下的雾滴有效沉积,并进行试验验证。结果表明:等速作业时,由于更强的旋翼风场及更小的机身仰俯角,前、后喷头在大飞行载荷作业时的雾滴有效沉积率优于小飞行载荷;且作业速度越快,有效沉积率相差越大,作业速度为3m/s时,相差达11%。本研究得出雾滴有效沉积率随无人机飞行载荷下降会减小,即雾滴漂移增大的结论,对实际生产具有重要指导意义。     

无人飞机低容量喷雾中影响药剂对水稻纹枯病和二化螟防治效果的因素分析

以广东极飞无人飞机P20为喷雾器械，以240 g/L噻呋酰胺悬浮剂和5%阿维菌素乳油为防治药剂，开展了无人飞机低容量喷雾中作业参数 (飞行高度和飞行速度)、喷雾用水量及喷头类型4个因素对水稻纹枯病、二化螟防治效果的影响评价。结果表明:在飞行速度的4个处理 (3、4、5、6 m/s) 中，药剂对水稻纹枯病、二化螟的防治效果均表现为飞行速度越慢，防效越高；在飞行高度的4个处理 (1.5、2.0、2.5、3.0 m) 中，药剂对水稻纹枯病、二化螟的防治效果均表现为作业高度为2.0和2.5 m的防效较高，且均显著高于作业高度为1.5和3.0 m的防效；在用水量的3个处理 (7.5、15.0、22.5 L/hm2) 中，药剂对水稻纹枯病、二化螟的防治效果均表现为用水量越多，防效越高，且三者之间的差异均达显著性水平；在两种类型的喷头中，离心式喷头 (极飞P20) 与压力式喷头 (大疆T16) 对水稻纹枯病、二化螟防效的影响均无显著性差异。根据以上结果优化的作业参数为:飞行速度3~4 m/s，飞行高度2~2.5 m，喷雾用水量为15.0~22.5 L/hm2。