农用无人旋翼机最优作业参数测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种农用无人旋翼机最优作业参数测试装置及测试方法，其中无人旋翼机最优作业参数测试装置包括旋翼机、飞行姿态控制台、作业高度升降台、农药喷洒系统、风速流场测试系统及喷雾性能测试系统，其喷雾性能测试系统包括雾滴流场测试系统、雾滴粒径测量系统和喷雾沉降测试系统。本发明专利技术能够全面、系统、综合、量化地提供不同飞机结构(单旋翼、多旋翼)、农药喷洒参数(输药流量、输药压力、作业高度、喷头相对于机体中心的位置)、环境影响(风速、风向、温度、湿度)、飞机姿态参数(横滚角、仰俯角和偏航角)对雾滴和风速流场均匀性、雾滴粒径分布等施药效果和施药效率的影响，测试旋翼机农用喷洒作业的喷雾性能，研究最佳施药组合参数。

【技术实现步骤摘要】
农用无人旋翼机最优作业参数测试装置及测试方法
：本专利技术涉及一种农用无人旋翼机最优作业参数测试装置及测试方法，其用于在农林业无人旋翼机航空喷雾中测试不同作业参数条件下喷雾作业效果，属于农用航空植保机械装备

技术介绍
：利用无人旋翼机进行航空植物保护作业是植保技术的主要发展方向之一。航空喷洒农药可广泛地应用于林业、大田粮食作物的病虫草害防治，特别是能有效及时地防治大面积爆发性有害生物灾害；且旋翼机具有作业高度低、雾滴飘移少、可在空中悬停、无需专用起降机场、旋翼产生的向下气流有助于增加雾滴对作物的穿透性、防治效率高等诸多优点，可以远距离遥控操作，使喷洒作业人员避免暴露于农药中的危险，提高喷洒作业安全性。研究资料表明，航空植保作业效率是地面植保作业的3-10倍，同时，相对于有人航空喷雾，无人旋翼机喷雾具有高安全性和低成本的显著优点，特别适合在山地、丘陵等崎岖地形作业。特别地，随着中国低空开放，航空喷雾将会得到快速发展。在航空施药过程中，旋翼机的喷雾性能在很大程度上取决于旋翼风场、飞行姿态控制系统和农药喷洒系统。对于旋翼风场，现在在测试旋翼风场时，一部分是用流场软件模拟旋翼风场，与真实状态差异较大，难以确定修正指标；另一部分是用小型风速计布点测试风场范围和大小，再加以拟合，但布点的密度是有限的，所形成的风场状态是有限拟合的，不连续的，与真实旋翼风场差异明显。而采用烟雾发生器，由于烟雾粒子与空气粒子在密度等物理特性上的极大相似性和本身的可见性，可直观观察旋翼风场分布，在烟剂中加入示踪粒子，利用其对特定波长激光束的衍射特性，结合专业设备，可以对旋翼风场进行可视化研究，对其风场分布范围和风速矢量分布特性进行准确的测试。具体应用时，烟雾从旋翼上方喷入，经过旋翼下洗风场将烟雾卷吸往下吹出，激光束切入时，粒子图像测速系统拍摄含有特定示踪粒子的烟雾微粒激光衍射图像，进行图像处理可获取风场实际分布数据和粒子速度矢量场。在实际飞行作业时，由于气候、环境的实时变化及飞机自身振动的特性，无法定量研究其作业参数变化尤其是飞机自身姿态参数的变化对喷雾效果的影响，更无法明确影响喷雾效果的重要因素及影响因子而旋翼风场区域大小和风场空气粒子速度矢量分布对喷雾场的影响，由于其主要依靠流体软件模拟和风速传感器单点和阵列式测量后的有限数据分析，属于不可见分析，其真实性和准确性大受影响。因此，目前的旋翼机施药，更多的是依靠操作经验和地面沉积实验，主要研究高度变化对沉积效果的影响，而对飞机姿态(横滚角、仰俯角和偏航角)和施药效果的关系、旋翼风场对雾滴速度矢量影响、飞机姿态和农药喷洒参数(输药流量、输药压力、作业高度、喷头种类、喷头相对于机体中心的空间位置)对施药效果的综合影响都没有定量精确的研究。因此，开展离地一定高度的地面航空喷雾试验，在实验室和室外可控条件下结合可视化的检测技术，真实地测试旋翼机在可控定量的不同作业参数条件下的施药效果，风场的范围和速度矢量分布，确定规律和最优参数组合，可以为高效率的航空植保机械提供技术支持。因此，农用无人旋翼机最优作业参数测试装置的性能及测试方法的优劣直接关系到试验数据的可靠性和置信度，是保证航空施药作业性能和效率的基础，也是获取优化农用无人旋翼机设计依据的技术支撑。
技术实现思路
：本专利技术提供一种能够测试农用无人旋翼机在不同作业参数组合条件下农药喷洒作业性能的农用无人旋翼机最优作业参数测试装置及测试方法。本专利技术采用如下技术方案：一种农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，其包括飞行姿态控制台、安置在飞行姿态控制台上的旋翼机、作业高度升降台、农药喷洒系统、设有烟雾喷管口的烟雾发生器、悬挂装置、激光器、同步器、CCD相机、计算机及激光粒度仪，所述烟雾发生器通过悬挂装置安置在旋翼机中心位置处上部，所述烟雾发生器的烟雾喷管口垂直于中心位置向下，所述同步器分别与激光器、CCD相机相连以控制激光器、CCD相机同步工作，所述CCD相机与计算机相连，所述激光粒度仪与计算机相连，所述作业高度升降台包括电动缸、高度升降台及悬臂，所述高度升降台的顶部连接于悬臂的一末端，所述悬臂的另一末端的上端与飞行姿态控制台相连，下端连接有一支撑杆，所述农药喷洒系统包括长度可调的喷杆、设置在喷杆上的喷头、喷管及药箱，所述喷头通过喷管与药箱相连，在所述旋翼机或者飞行姿态控制台上设置有滑块，所述喷杆通过球铰与滑块相连。进一步地，所述飞行姿态控制台上固定有固定台，所述固定台的下部与飞行姿态控制台相固定连接，所述旋翼机安置在固定台上。进一步地，所述飞行姿态控制台包括底盘、x轴转台、y轴转台及z轴转台，在底盘上设置驱动y轴转台转动的y轴蜗轮蜗杆机构，在y轴转台上设置驱动x轴转台转动的x轴蜗轮蜗杆机构，在z轴转台上设置驱动z轴转台转动的z轴蜗轮蜗杆机构。进一步地，所述农药喷洒系统还包括有连接于喷管上的第一变径三通接头。进一步地，所述作业高度升降台的调节范围为0.6m～5m。进一步地，所述旋翼机包括单旋翼飞机和多旋翼飞机。进一步地，所述喷头的类型为扇形或者锥形。本专利技术采用如下技术方案：一种农用无人旋翼机最优作业参数测试装置的测试方法，其包括如下步骤：第一步、将旋翼机安装在能够带动旋翼机绕x轴、y轴和z轴转动的飞行姿态控制台上；第二步、将作业高度升降台和支撑杆调节到所需作业高度，安装悬臂，悬臂的一末端与作业高度升降台螺栓固定，另一末端与飞行姿态控制台及支撑杆固定；第三步、农药喷洒系统安装：把喷头设置在喷杆上，药箱中的模拟农药通过喷管到达喷头，喷杆通过球铰与滑块相连，滑块滑动设置在旋翼机或者飞行姿态控制台上；第四步、安装风速流场测试系统和雾滴流场测试系统：将烟雾发生器通过悬挂装置安置于旋翼机中心上方位置，烟雾发生器的烟雾喷管口垂直于中心位置向下，在烟雾发生器的烟剂药箱中加入示踪粒子，把同步器分别与激光器、CCD相机相连，把CCD相机与计算机相连；第五步、安装雾滴粒径测量系统：把激光粒度仪与计算机相连；第六步、布置喷雾沉降测试系统：按照喷洒有效覆盖面积布置地面靶标作物，按照一定的间距和高度布置试纸测点；第七步、将风速流场测试系统、雾滴流场测试系统和雾滴粒径测量系统按照功能设计和使用要求安置于正确检测位置，打开同步器，CCD相机和计算机，保证风速流场测试激光束与烟雾场径向面相切；打开激光器和计算机，保证所用激光粒度仪发射的激光与喷头轴线面垂直相交，并对系统进行试验前的软硬件调试、背景测试和参数校准；第八步、按照设计的试验方案，调整各项参数，启动作业高度升降台、飞行姿态控制台和农药喷洒系统，调整作业高度，静态或动态连续改变农用旋翼机飞行作业参数，包括飞机姿态参数、农药喷洒参数、旋翼机类型进行测试，使农药喷洒系统在无旋翼机风场条件下完成喷洒作业；利用雾滴流场测试系统和雾滴粒径测量系统分别测试无旋翼机风场影响下的雾滴流场、雾滴粒径场；利用喷雾沉降测试系统对地面布置的靶标作物的农药沉积效果、飘移、穿透进行测试；第九步、启动农用无人旋翼机，手动或者遥控启动烟雾发生器，利用风速流场测试系统完成旋翼机风场分布范围和风场粒子速度矢量分布测试；启动农用无人旋翼机，使农药喷洒系统在控制参数下的旋翼机形成的风场中完成喷洒作业，利用雾滴流场测试系统完成旋翼机风场下雾滴流场粒子速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，其特征在于：包括飞行姿态控制台(18)、安置在飞行姿态控制台(18)上的旋翼机(1)、作业高度升降台、农药喷洒系统、设有烟雾喷管口的烟雾发生器(19)、悬挂装置(20)、激光器(5)、同步器(4)、CCD相机(3)、计算机(7)及激光粒度仪(8)，所述烟雾发生器(19)通过悬挂装置(20)安置在旋翼机(1)中心位置处上部，所述烟雾发生器(19)的烟雾喷管口垂直于中心位置向下，所述同步器(4)分别与激光器(5)、CCD相机(3)相连以控制激光器(5)、CCD相机(3)同步工作，所述CCD相机(3)与计算机(7)相连，所述激光粒度仪(8)与计算机(7)相连，所述作业高度升降台包括电动缸(12)、高度升降台(13)及悬臂(14)，所述高度升降台(13)的顶部连接于悬臂(14)的一末端，所述悬臂(14)的另一末端的上端与飞行姿态控制台(18)相连，下端连接有一支撑杆(6)，所述农药喷洒系统包括长度可调的喷杆(16)、设置在喷杆(16)上的喷头(2)、喷管及药箱(9)，所述喷头(2)通过喷管与药箱(9)相连，在所述旋翼机(1)或者飞行姿态控制台(18)上设置有滑块，所述喷杆(16)通过球铰与滑块相连。...

【技术特征摘要】
1.一种农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，包括飞行姿态控制台(18)、安置在飞行姿态控制台(18)上的旋翼机(1)、作业高度升降台、农药喷洒系统、设有烟雾喷管口的烟雾发生器(19)、悬挂装置(20)、激光器(5)、同步器(4)、CCD相机(3)、计算机(7)及激光粒度仪(8)，所述烟雾发生器(19)通过悬挂装置(20)安置在旋翼机(1)中心位置处上部，所述烟雾发生器(19)的烟雾喷管口垂直于中心位置向下，所述同步器(4)分别与激光器(5)、CCD相机(3)相连以控制激光器(5)、CCD相机(3)同步工作，所述CCD相机(3)与计算机(7)相连，其特征在于：所述激光粒度仪(8)与计算机(7)相连，所述作业高度升降台包括电动缸(12)、高度升降台(13)及悬臂(14)，所述高度升降台(13)的顶部连接于悬臂(14)的一末端，所述悬臂(14)的另一末端的上端与飞行姿态控制台(18)相连，下端连接有一支撑杆(6)，所述农药喷洒系统包括长度可调的喷杆(16)、设置在喷杆(16)上的喷头(2)、喷管及药箱(9)，所述喷头(2)通过喷管与药箱(9)相连，在所述旋翼机(1)或者飞行姿态控制台(18)上设置有滑块，所述喷杆(16)通过球铰与滑块相连。2.如权利要求1所述的农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，其特征在于：所述飞行姿态控制台(18)上固定有固定台(17)，所述固定台(17)的下部与飞行姿态控制台(18)相固定连接，所述旋翼机(1)安置在固定台(17)上。3.如权利要求1所述的农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，其特征在于：所述飞行姿态控制台(18)包括底盘、x轴转台(21)、y轴转台(23)及z轴转台(22)，在底盘上设置驱动y轴转台转动的y轴蜗轮蜗杆机构，在y轴转台上设置驱动x轴转台转动的x轴蜗轮蜗杆机构，在z轴转台上设置驱动z轴转台转动的z轴蜗轮蜗杆机构。4.如权利要求1所述的农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，其特征在于：所述农药喷洒系统还包括有连接于喷管上的第一变径三通接头(15)。5.如权利要求1所述的农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，其特征在于：所述作业高度升降台的调节范围为0.6m～5m。6.如权利要求1所述的农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，其特征在于：所述旋翼机包括单旋翼飞机和多旋翼飞机。7.如权利要求1所述的农用无人旋翼机最优作业参数测试装置，其特征在于：所述喷头(2)的类型为扇形或者锥形。8.一种农用无人旋翼机最优作业参数测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下步骤第一步、将旋翼机(1)安装在能够带动旋翼机(1)绕x轴、y轴和z轴转动的飞行姿态控制台(18)上；第二步、将作业高度升降台和支撑杆(6)调节到所需作业高度，安装悬臂(14)，悬臂(14)的一末端与作业高度升降台螺栓固定，另一末端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾志成，郑加强，许林云，周宏平，张慧春，黄雅杰，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32