小型無(wú)人直升機(jī)噴霧試驗(yàn)研究.pdf

1、目前針對(duì)固定翼飛機(jī)和直升機(jī)噴霧的沉積效果及漂移特性開展的研究主要考慮的因素有;霧滴粒徑，噴頭類型，噴霧壓力，噴頭安裝角度，風(fēng)速等。雖然我國(guó)針對(duì)固定翼飛機(jī)制定了試驗(yàn)方法和規(guī)范，但對(duì)于小型無(wú)人直升機(jī)田間噴霧還沒(méi)有相應(yīng)的試驗(yàn)方法和規(guī)范。本文以CD-10型農(nóng)藥噴灑無(wú)人直升機(jī)為飛行平臺(tái)，對(duì)其噴霧系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究，并找出影響噴霧質(zhì)量的因素，同時(shí)為小型無(wú)人直升機(jī)試驗(yàn)方法和規(guī)范的制定提供指導(dǎo)。
　　 主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:

2、　　 (1)以CD-10型農(nóng)藥噴灑無(wú)人直升機(jī)為飛行平臺(tái)，分析無(wú)人直升機(jī)參數(shù)，完成了噴霧系統(tǒng)動(dòng)力源的選擇，藥箱的設(shè)計(jì)，連接管路等元件的選型，噴桿固定器設(shè)計(jì)及噴霧系統(tǒng)安裝，并對(duì)噴霧系統(tǒng)的噴霧粒徑進(jìn)行了測(cè)量試驗(yàn)，分析了五種噴霧壓力和五種噴霧高度對(duì)粒徑譜的影響，確定了CD-10型農(nóng)藥噴灑無(wú)人直升機(jī)噴霧高度為100cm，噴霧壓力為0.3MPa。同時(shí)監(jiān)測(cè)了噴霧系統(tǒng)在五種壓力下的流量。
　　 (2)采用熱線風(fēng)速儀研究了飛行過(guò)程中不同飛行高度

3、和不同飛行速度下風(fēng)場(chǎng)對(duì)噴霧的影響;分析噴霧系統(tǒng)不同工作參數(shù)對(duì)速度場(chǎng)的影響，并對(duì)測(cè)量過(guò)程中適應(yīng)于該噴霧系統(tǒng)測(cè)量的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，主要結(jié)論如下:
　　 當(dāng)飛行高度為0.5m時(shí)，直升機(jī)在4號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)速最大，沿主旋翼兩側(cè)分布的5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直方向的風(fēng)速呈減小趨勢(shì)，且在三種飛行速度下的1號(hào)6號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直風(fēng)速保持在1m/s范圍內(nèi)。
　　 當(dāng)飛行高度為1.5m和2.5m時(shí)，飛機(jī)飛行姿態(tài)較平穩(wěn)，直升機(jī)4號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)速最大，沿主旋翼兩側(cè)

4、分布的5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直方向的風(fēng)速呈減小趨勢(shì)，在不同飛行速度下的5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直風(fēng)速分別在0.5m/s和1m/s左右波動(dòng)。且兩種飛行高度下，直升機(jī)飛行速度為5m/s時(shí)，垂直方向的風(fēng)速最小，分別為1.17m/s和0.93m/s，此時(shí)直升機(jī)飛行傾角較適宜霧滴的沉積。
　　 在PIV速度場(chǎng)試驗(yàn)中，對(duì)適用于噴霧系統(tǒng)的PIV關(guān)鍵參數(shù)選擇進(jìn)行試驗(yàn)研究，最終確定采用64×64像素進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用雙曝光時(shí)間間隔△t=20μs進(jìn)行PIV速度測(cè)試。

5、r>　　 對(duì)兩種扇形噴頭在不同噴霧壓力下進(jìn)行了速度場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)研究，可知噴頭出口處出現(xiàn)了氣核，且隨著壓力的增大，速度場(chǎng)出現(xiàn)了明顯的二次和三次分層。
　　 (3)以設(shè)計(jì)的噴霧系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行了室內(nèi)測(cè)量試驗(yàn)，測(cè)量了噴霧系統(tǒng)四種噴頭在不同壓力下霧化角，分析噴霧系統(tǒng)不同工作參數(shù)對(duì)霧量分布的影響，最終完善噴霧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要結(jié)論如下:
　　 采用最小二乘法測(cè)量了四種噴頭在不同壓力下的霧化角，發(fā)現(xiàn)扇形噴頭F110-01和扇形噴頭F11

6、0-01.5在0.2MPa～0.4MPa范圍內(nèi)霧化角變化較小，霧化角并未隨壓力的增大而增大或減小，兩種扇形噴頭不同壓力下霧化角變異系數(shù)分別為4.18％和3.78％。錐形噴頭TXVK-3和TR80-005C在0.2MPa～0.4MPa范圍內(nèi)霧化角隨壓力的增大而增大，呈近似線性關(guān)系，分別對(duì)兩錐形噴頭霧化角曲線進(jìn)行直線擬合，其決定系數(shù)的平方分別為0.94和0.96。
　　 噴霧系統(tǒng)在壓力為0.3MPa，噴霧高度為100cm時(shí)進(jìn)行噴霧系

7、統(tǒng)霧量分布測(cè)量，最終選擇扇形噴頭F110-01和扇形噴頭F110-01.5的噴頭間距為100cm。錐形噴頭TXVK-3和錐形噴頭TR80-005C的噴頭間距為25cm。
　　 (4)將設(shè)計(jì)好的噴霧系統(tǒng)安裝至CD-10型農(nóng)藥噴灑無(wú)人直升機(jī)上進(jìn)行田間測(cè)量試驗(yàn)，研究了無(wú)人直升機(jī)噴霧沉積特性與飛機(jī)飛行參數(shù)之間的關(guān)系。主要結(jié)論如下:
　　 飛行速度和飛行高度及兩因素間的交互作用對(duì)沉積濃度影響非常顯著，表征飛行速度和飛行高度及兩因素

8、間的交互作用的P-value值分別為2.0684×10-4，8.2190×10-5,9.7052×10-5。
　　 飛行速度和飛行高度對(duì)沉積均勻性影響非常顯著，表征飛行速度和飛行高度的P-value值分別為9.8410×10-3，1.1550×10-3;兩因素間的交互作用對(duì)沉積均勻性影響顯著，表征兩因素間的交互作用的P-value值為2.5594×10-2。
　　 建立了沉積濃度與飛行速度，飛行高度及兩因素間交互作用的關(guān)