小型無人直升機(jī)噴霧試驗(yàn)研究.pdf

1、目前針對固定翼飛機(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。雖然我國針對固定翼飛機(jī)制定了試驗(yàn)方法和規(guī)范，但對于小型無人直升機(jī)田間噴霧還沒有相應(yīng)的試驗(yàn)方法和規(guī)范。本文以CD-10型農(nóng)藥噴灑無人直升機(jī)為飛行平臺，對其噴霧系統(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)藥噴灑無人直升機(jī)為飛行平臺，分析無人直升機(jī)參數(shù)，完成了噴霧系統(tǒng)動力源的選擇，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，并對噴霧系統(tǒng)的噴霧粒徑進(jìn)行了測量試驗(yàn)，分析了五種噴霧壓力和五種噴霧高度對粒徑譜的影響，確定了CD-10型農(nóng)藥噴灑無人直升機(jī)噴霧高度為100cm，噴霧壓力為0.3MPa。同時(shí)監(jiān)測了噴霧系統(tǒng)在五種壓力下的流量。
　　 (2)采用熱線風(fēng)速儀研究了飛行過程中不同飛行高度

3、和不同飛行速度下風(fēng)場對噴霧的影響;分析噴霧系統(tǒng)不同工作參數(shù)對速度場的影響，并對測量過程中適應(yīng)于該噴霧系統(tǒng)測量的關(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號監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)速最大，沿主旋翼兩側(cè)分布的5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)垂直方向的風(fēng)速呈減小趨勢，且在三種飛行速度下的1號6號監(jiān)測點(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號監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)速最大，沿主旋翼兩側(cè)

4、分布的5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)垂直方向的風(fēng)速呈減小趨勢，在不同飛行速度下的5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)垂直風(fēng)速分別在0.5m/s和1m/s左右波動。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速度場試驗(yàn)中，對適用于噴霧系統(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速度測試。

5、r>　　 對兩種扇形噴頭在不同噴霧壓力下進(jìn)行了速度場測量試驗(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)測量試驗(yàn)，測量了噴霧系統(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)藥噴灑無人直升機(jī)上進(jìn)行田間測量試驗(yàn)，研究了無人直升機(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)