無人駕駛飛機簡稱“無人機”,是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機,無人機作業(yè)具有節(jié)省勞力、效率高、效果好等特點。一般飛行員的極限飛行時間是8h,但是無人機在動力充足的情況下可連續(xù)飛行100h多。
農(nóng)用無人機是用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要應用在植保作業(yè)、林業(yè)監(jiān)測、作物授粉及牧群定位等方面。
由飛行平臺(固定翼、單旋翼、多旋翼)、GPS飛控、噴灑機構三部分組成,通過地面遙控或GPS飛控,來實現(xiàn)噴灑藥劑、種子、粉劑等。
農(nóng)用無人機按旋翼的不同可分為固定翼式、單旋翼式及多旋翼式。
固定翼無人機由機翼產(chǎn)生升力,機翼位置和掠角等參數(shù)在飛行過程中保持不變;
單旋翼無人機由主槳切割空氣產(chǎn)生推力,尾槳保證平衡,可垂直起降和穩(wěn)定地懸停;
多旋翼無人機以3個或者偶數(shù)個對稱非共軸螺旋槳產(chǎn)生推力上升,以各個螺旋槳轉速改變帶來的飛行平面傾斜實現(xiàn)前進、后退和左右運動,以螺旋槳轉速次序變化實現(xiàn)自轉垂直起飛降落,場地限制小,可在空中穩(wěn)定地懸停。
按照農(nóng)用無人機功能的不同,可將其分為農(nóng)事操作及農(nóng)田信息搜集兩大類。農(nóng)事操作即利用無人機來代替一些人力的農(nóng)事作業(yè),來解決人工作業(yè)在質(zhì)量、效率和勞力上的的不足,以及作業(yè)的安全問題等。農(nóng)田信息搜集即利用遙感探測技術及時、準確地收集田間信息,包括光合作業(yè)質(zhì)量、土壤濕度和作物群體生長情況等。
農(nóng)用無人機按照動力系統(tǒng)的不同可分為電池動力和燃油動力兩類。以電力為動力的無人機能起降迅速,并具有操作靈活的優(yōu)點,但單次飛行時間一般只有10~15min;燃油動力系統(tǒng)無人機以燃油發(fā)動機為動力,機身大,靈活性相對較差,需要一定的起降時間,且維護較為復雜,但單次飛行時間可超過1h。
世界上第1臺農(nóng)用無人機出現(xiàn)在1987年的日本,經(jīng)過將近20多年的發(fā)展,目前日本是世界上無人機飛防最為成熟的國家。因為日本是一個典型的人多地少的國家,加之農(nóng)戶的平均耕地擁有量和種植規(guī)模均較小,所以日本的作物施藥方式主要還是小型機動噴霧和直升飛機航空噴霧。最近幾年,輕型超低空的農(nóng)用無人機憑其在作業(yè)效率、單位面積需藥量和農(nóng)藥聚附等方面的優(yōu)勢,在日本迅速地發(fā)展了起來。目前,日本有近3000多架的農(nóng)用無人機應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,飛手的數(shù)量達14000多人,農(nóng)林航空作業(yè)面積占總耕地面積54%。日本的航空植保操作規(guī)范完善,且專用航空藥劑多,僅無人機水稻施藥專用登記農(nóng)藥就有133種,成為世界上農(nóng)用無人機噴藥第一大國。
美國1949年開始研制專門用于農(nóng)業(yè)的農(nóng)用飛機。
據(jù)統(tǒng)計,美國農(nóng)業(yè)航空對農(nóng)業(yè)的直接貢獻率為15%以上,水稻施藥作業(yè)100%采用航空作業(yè)方式。
此前,美國因農(nóng)業(yè)勞動人工成本太高一度放棄國內(nèi)的水稻種植,大米全部依靠進口;
使用農(nóng)用航空作業(yè)后,到20世紀70年代末,已一躍而成為了全球主要的稻米出口國之一。
除此之外,俄羅斯、加拿大及韓國等國的農(nóng)用無人機發(fā)展也較為迅速,技術體系也較為完善。
我國對無人機的研究始于20世紀50年代后期,60年代中后期投入無人駕駛飛機的研制。
前期的無人機研究主要涉及軍事領域,研制經(jīng)費以國家投入為主。
1951年5月22日,一架C-46型飛機連續(xù)2天在廣州市上空執(zhí)行了41架次的滅蚊蠅飛行任務,揭開了我國農(nóng)業(yè)航空發(fā)展的歷史篇章。
截至2015年底,我國已有3000多臺農(nóng)用無人機投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn),飛控手的人數(shù)已超過2500人,相關產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)有400多家,加之農(nóng)用無人機的各種作業(yè)優(yōu)勢,我國農(nóng)用無人機的發(fā)展前景很好。
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