气力式无人机水稻撒播装置的设计与参数优化

摘要：

当前用于无人机挂载的撒播装置通常为离心圆盘式,该方式的落种区为圆弧形,撒播均匀性不稳定,且在作业幅宽方向上的调控比较困难.为了改善撒播作业的效果,探究适合无人机挂载的水稻撒播装置,该文设计了一种气力式无人机水稻撒播装置,利用气流将种子沿不同的方向吹送出去.该文就种子颗粒在所用无人机平台风场中运动情况进行分析和归纳,对撒播装置的关键部件进行了仿真和测试试验,研究了分流箱气流出口尺寸与出口风速的关系,以及导流通道的锥角对导流通道内的气流与气压分布的影响及对撒播幅宽和撒播均匀性的影响.试验结果表明:分流箱气流出口尺寸与出口风速之间存在极强的负相关关系,根据设计需求选择φ32 mm作为较佳的气流出口直径.导流通道的锥角与撒播幅宽之间存在极强的线性相关关系,相关系数 R2=0.999.综合考虑通道内的气压和流速分布,以及锥角对幅宽和均匀性的影响,优选130°为导流通道的锥角.该文进一步研究了无人机作业高度对撒播幅宽和撒播均匀性的影响,结果表明:在1~2.8 m的范围内,作业高度与撒播幅宽的相关性显著系数为0.359>0.05,作业高度与撒播均匀性的相关性显著系数为0.197>0.05,在给定的高度范围内无人机作业高度对撒播幅宽和撒播均匀性的影响不显著,在实际作业中,综合考虑撒播幅宽和均匀性变异系数以及田间作业环境等因素,优选2 m作为该无人机平台的适宜作业高度.该研究为进一步样机的优化改进提供了参考.

关键词：无人机、设计、优化、谷物撒播、气力式、气固二相流、导流通道

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分类号：S251(农业航空)

资助基金：广东省科技计划项目2014B090904073,2014A020208103,2015B020206003;广东省现代农业产业技术体系创新团队2017LM2153;国家重点研发计划2016YFD0200700

在线出版日期：2018-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：80-88,后插1