農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置及測試方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置及測試方法，其中無人旋翼機最優作業參數測試裝置包括旋翼機、飛行姿態控制臺、作業高度升降臺、農藥噴灑系統、風速流場測試系統及噴霧性能測試系統，其噴霧性能測試系統包括霧滴流場測試系統、霧滴粒徑測量系統和噴霧沉降測試系統。本發明專利技術能夠全面、系統、綜合、量化地提供不同飛機結構(單旋翼、多旋翼)、農藥噴灑參數(輸藥流量、輸藥壓力、作業高度、噴頭相對于機體中心的位置)、環境影響(風速、風向、溫度、濕度)、飛機姿態參數(橫滾角、仰俯角和偏航角)對霧滴和風速流場均勻性、霧滴粒徑分布等施藥效果和施藥效率的影響，測試旋翼機農用噴灑作業的噴霧性能，研究最佳施藥組合參數。

【技術實現步驟摘要】
農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置及測試方法
：本專利技術涉及一種農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置及測試方法，其用于在農林業無人旋翼機航空噴霧中測試不同作業參數條件下噴霧作業效果，屬于農用航空植保機械裝備

技術介紹
：利用無人旋翼機進行航空植物保護作業是植保技術的主要發展方向之一。航空噴灑農藥可廣泛地應用于林業、大田糧食作物的病蟲草害防治，特別是能有效及時地防治大面積爆發性有害生物災害；且旋翼機具有作業高度低、霧滴飄移少、可在空中懸停、無需專用起降機場、旋翼產生的向下氣流有助于增加霧滴對作物的穿透性、防治效率高等諸多優點，可以遠距離遙控操作，使噴灑作業人員避免暴露于農藥中的危險，提高噴灑作業安全性。研究資料表明，航空植保作業效率是地面植保作業的3-10倍，同時，相對于有人航空噴霧，無人旋翼機噴霧具有高安全性和低成本的顯著優點，特別適合在山地、丘陵等崎嶇地形作業。特別地，隨著中國低空開放，航空噴霧將會得到快速發展。在航空施藥過程中，旋翼機的噴霧性能在很大程度上取決于旋翼風場、飛行姿態控制系統和農藥噴灑系統。對于旋翼風場，現在在測試旋翼風場時，一部分是用流場軟件模擬旋翼風場，與真實狀態差異較大，難以確定修正指標；另一部分是用小型風速計布點測試風場范圍和大小，再加以擬合，但布點的密度是有限的，所形成的風場狀態是有限擬合的，不連續的，與真實旋翼風場差異明顯。而采用煙霧發生器，由于煙霧粒子與空氣粒子在密度等物理特性上的極大相似性和本身的可見性，可直觀觀察旋翼風場分布，在煙劑中加入示蹤粒子，利用其對特定波長激光束的衍射特性，結合專業設備，可以對旋翼風場進行可視化研究，對其風場分布范圍和風速矢量分布特性進行準確的測試。具體應用時，煙霧從旋翼上方噴入，經過旋翼下洗風場將煙霧卷吸往下吹出，激光束切入時，粒子圖像測速系統拍攝含有特定示蹤粒子的煙霧微粒激光衍射圖像，進行圖像處理可獲取風場實際分布數據和粒子速度矢量場。在實際飛行作業時，由于氣候、環境的實時變化及飛機自身振動的特性，無法定量研究其作業參數變化尤其是飛機自身姿態參數的變化對噴霧效果的影響，更無法明確影響噴霧效果的重要因素及影響因子而旋翼風場區域大小和風場空氣粒子速度矢量分布對噴霧場的影響，由于其主要依靠流體軟件模擬和風速傳感器單點和陣列式測量后的有限數據分析，屬于不可見分析，其真實性和準確性大受影響。因此，目前的旋翼機施藥，更多的是依靠操作經驗和地面沉積實驗，主要研究高度變化對沉積效果的影響，而對飛機姿態(橫滾角、仰俯角和偏航角)和施藥效果的關系、旋翼風場對霧滴速度矢量影響、飛機姿態和農藥噴灑參數(輸藥流量、輸藥壓力、作業高度、噴頭種類、噴頭相對于機體中心的空間位置)對施藥效果的綜合影響都沒有定量精確的研究。因此，開展離地一定高度的地面航空噴霧試驗，在實驗室和室外可控條件下結合可視化的檢測技術，真實地測試旋翼機在可控定量的不同作業參數條件下的施藥效果，風場的范圍和速度矢量分布，確定規律和最優參數組合，可以為高效率的航空植保機械提供技術支持。因此，農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置的性能及測試方法的優劣直接關系到試驗數據的可靠性和置信度，是保證航空施藥作業性能和效率的基礎，也是獲取優化農用無人旋翼機設計依據的技術支撐。
技術實現思路
：本專利技術提供一種能夠測試農用無人旋翼機在不同作業參數組合條件下農藥噴灑作業性能的農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置及測試方法。本專利技術采用如下技術方案：一種農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，其包括飛行姿態控制臺、安置在飛行姿態控制臺上的旋翼機、作業高度升降臺、農藥噴灑系統、設有煙霧噴管口的煙霧發生器、懸掛裝置、激光器、同步器、CCD相機、計算機及激光粒度儀，所述煙霧發生器通過懸掛裝置安置在旋翼機中心位置處上部，所述煙霧發生器的煙霧噴管口垂直于中心位置向下，所述同步器分別與激光器、CCD相機相連以控制激光器、CCD相機同步工作，所述CCD相機與計算機相連，所述激光粒度儀與計算機相連，所述作業高度升降臺包括電動缸、高度升降臺及懸臂，所述高度升降臺的頂部連接于懸臂的一末端，所述懸臂的另一末端的上端與飛行姿態控制臺相連，下端連接有一支撐桿，所述農藥噴灑系統包括長度可調的噴桿、設置在噴桿上的噴頭、噴管及藥箱，所述噴頭通過噴管與藥箱相連，在所述旋翼機或者飛行姿態控制臺上設置有滑塊，所述噴桿通過球鉸與滑塊相連。進一步地，所述飛行姿態控制臺上固定有固定臺，所述固定臺的下部與飛行姿態控制臺相固定連接，所述旋翼機安置在固定臺上。進一步地，所述飛行姿態控制臺包括底盤、x軸轉臺、y軸轉臺及z軸轉臺，在底盤上設置驅動y軸轉臺轉動的y軸蝸輪蝸桿機構，在y軸轉臺上設置驅動x軸轉臺轉動的x軸蝸輪蝸桿機構，在z軸轉臺上設置驅動z軸轉臺轉動的z軸蝸輪蝸桿機構。進一步地，所述農藥噴灑系統還包括有連接于噴管上的第一變徑三通接頭。進一步地，所述作業高度升降臺的調節范圍為0.6m～5m。進一步地，所述旋翼機包括單旋翼飛機和多旋翼飛機。進一步地，所述噴頭的類型為扇形或者錐形。本專利技術采用如下技術方案：一種農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置的測試方法，其包括如下步驟：第一步、將旋翼機安裝在能夠帶動旋翼機繞x軸、y軸和z軸轉動的飛行姿態控制臺上；第二步、將作業高度升降臺和支撐桿調節到所需作業高度，安裝懸臂，懸臂的一末端與作業高度升降臺螺栓固定，另一末端與飛行姿態控制臺及支撐桿固定；第三步、農藥噴灑系統安裝：把噴頭設置在噴桿上，藥箱中的模擬農藥通過噴管到達噴頭，噴桿通過球鉸與滑塊相連，滑塊滑動設置在旋翼機或者飛行姿態控制臺上；第四步、安裝風速流場測試系統和霧滴流場測試系統：將煙霧發生器通過懸掛裝置安置于旋翼機中心上方位置，煙霧發生器的煙霧噴管口垂直于中心位置向下，在煙霧發生器的煙劑藥箱中加入示蹤粒子，把同步器分別與激光器、CCD相機相連，把CCD相機與計算機相連；第五步、安裝霧滴粒徑測量系統：把激光粒度儀與計算機相連；第六步、布置噴霧沉降測試系統：按照噴灑有效覆蓋面積布置地面靶標作物，按照一定的間距和高度布置試紙測點；第七步、將風速流場測試系統、霧滴流場測試系統和霧滴粒徑測量系統按照功能設計和使用要求安置于正確檢測位置，打開同步器，CCD相機和計算機，保證風速流場測試激光束與煙霧場徑向面相切；打開激光器和計算機，保證所用激光粒度儀發射的激光與噴頭軸線面垂直相交，并對系統進行試驗前的軟硬件調試、背景測試和參數校準；第八步、按照設計的試驗方案，調整各項參數，啟動作業高度升降臺、飛行姿態控制臺和農藥噴灑系統，調整作業高度，靜態或動態連續改變農用旋翼機飛行作業參數，包括飛機姿態參數、農藥噴灑參數、旋翼機類型進行測試，使農藥噴灑系統在無旋翼機風場條件下完成噴灑作業；利用霧滴流場測試系統和霧滴粒徑測量系統分別測試無旋翼機風場影響下的霧滴流場、霧滴粒徑場；利用噴霧沉降測試系統對地面布置的靶標作物的農藥沉積效果、飄移、穿透進行測試；第九步、啟動農用無人旋翼機，手動或者遙控啟動煙霧發生器，利用風速流場測試系統完成旋翼機風場分布范圍和風場粒子速度矢量分布測試；啟動農用無人旋翼機，使農藥噴灑系統在控制參數下的旋翼機形成的風場中完成噴灑作業，利用霧滴流場測試系統完成旋翼機風場下霧滴流場粒子速度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，其特征在于：包括飛行姿態控制臺(18)、安置在飛行姿態控制臺(18)上的旋翼機(1)、作業高度升降臺、農藥噴灑系統、設有煙霧噴管口的煙霧發生器(19)、懸掛裝置(20)、激光器(5)、同步器(4)、CCD相機(3)、計算機(7)及激光粒度儀(8)，所述煙霧發生器(19)通過懸掛裝置(20)安置在旋翼機(1)中心位置處上部，所述煙霧發生器(19)的煙霧噴管口垂直于中心位置向下，所述同步器(4)分別與激光器(5)、CCD相機(3)相連以控制激光器(5)、CCD相機(3)同步工作，所述CCD相機(3)與計算機(7)相連，所述激光粒度儀(8)與計算機(7)相連，所述作業高度升降臺包括電動缸(12)、高度升降臺(13)及懸臂(14)，所述高度升降臺(13)的頂部連接于懸臂(14)的一末端，所述懸臂(14)的另一末端的上端與飛行姿態控制臺(18)相連，下端連接有一支撐桿(6)，所述農藥噴灑系統包括長度可調的噴桿(16)、設置在噴桿(16)上的噴頭(2)、噴管及藥箱(9)，所述噴頭(2)通過噴管與藥箱(9)相連，在所述旋翼機(1)或者飛行姿態控制臺(18)上設置有滑塊，所述噴桿(16)通過球鉸與滑塊相連。...

【技術特征摘要】
1.一種農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，包括飛行姿態控制臺(18)、安置在飛行姿態控制臺(18)上的旋翼機(1)、作業高度升降臺、農藥噴灑系統、設有煙霧噴管口的煙霧發生器(19)、懸掛裝置(20)、激光器(5)、同步器(4)、CCD相機(3)、計算機(7)及激光粒度儀(8)，所述煙霧發生器(19)通過懸掛裝置(20)安置在旋翼機(1)中心位置處上部，所述煙霧發生器(19)的煙霧噴管口垂直于中心位置向下，所述同步器(4)分別與激光器(5)、CCD相機(3)相連以控制激光器(5)、CCD相機(3)同步工作，所述CCD相機(3)與計算機(7)相連，其特征在于：所述激光粒度儀(8)與計算機(7)相連，所述作業高度升降臺包括電動缸(12)、高度升降臺(13)及懸臂(14)，所述高度升降臺(13)的頂部連接于懸臂(14)的一末端，所述懸臂(14)的另一末端的上端與飛行姿態控制臺(18)相連，下端連接有一支撐桿(6)，所述農藥噴灑系統包括長度可調的噴桿(16)、設置在噴桿(16)上的噴頭(2)、噴管及藥箱(9)，所述噴頭(2)通過噴管與藥箱(9)相連，在所述旋翼機(1)或者飛行姿態控制臺(18)上設置有滑塊，所述噴桿(16)通過球鉸與滑塊相連。2.如權利要求1所述的農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，其特征在于：所述飛行姿態控制臺(18)上固定有固定臺(17)，所述固定臺(17)的下部與飛行姿態控制臺(18)相固定連接，所述旋翼機(1)安置在固定臺(17)上。3.如權利要求1所述的農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，其特征在于：所述飛行姿態控制臺(18)包括底盤、x軸轉臺(21)、y軸轉臺(23)及z軸轉臺(22)，在底盤上設置驅動y軸轉臺轉動的y軸蝸輪蝸桿機構，在y軸轉臺上設置驅動x軸轉臺轉動的x軸蝸輪蝸桿機構，在z軸轉臺上設置驅動z軸轉臺轉動的z軸蝸輪蝸桿機構。4.如權利要求1所述的農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，其特征在于：所述農藥噴灑系統還包括有連接于噴管上的第一變徑三通接頭(15)。5.如權利要求1所述的農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，其特征在于：所述作業高度升降臺的調節范圍為0.6m～5m。6.如權利要求1所述的農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，其特征在于：所述旋翼機包括單旋翼飛機和多旋翼飛機。7.如權利要求1所述的農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置，其特征在于：所述噴頭(2)的類型為扇形或者錐形。8.一種農用無人旋翼機最優作業參數測試裝置的測試方法，其特征在于：包括如下步驟第一步、將旋翼機(1)安裝在能夠帶動旋翼機(1)繞x軸、y軸和z軸轉動的飛行姿態控制臺(18)上；第二步、將作業高度升降臺和支撐桿(6)調節到所需作業高度，安裝懸臂(14)，懸臂(14)的一末端與作業高度升降臺螺栓固定，另一末端與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈志成，鄭加強，許林云，周宏平，張慧春，黃雅杰，
申請(專利權)人：南京林業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32