精装农业航空作业装置及应用

第一章 绪论
第一节 精准农业航空技术概述 / 004
第二节 农用无人机装置研究背景 / 005
第二章 农用无人机喷头的研制与应用
第一节 农用无人机喷头施药技术发展 / 011
第二节 农用无人机变量施药部件国内外研究现状 / 012
一、变量施药部件国内研究现状 / 012
二、变量施药部件国外研究现状 / 014
第三节 基于磁流变液的农用喷头技术研究 / 015
一、磁流变液简介 / 015
二、磁流变液国内外研究现状 / 015
三、磁流变液的磁化特性 / 016
四、磁流变液喷头设计理论基础 / 018
第四节 传统液力式喷头喷施试验及分析 / 019
一、室内液力式喷头试验 / 020
二、田间液力式喷头试验 / 025
三、液力式喷头应用分析 / 037
第五节 基于磁流变液的变量喷头研发 / 038
一、喷头机械的结构设计 / 038
二、磁场数值分析 / 041
三、线圈磁场仿真模拟 / 044
四、线圈参数的确定 / 047
第六节 基于磁流变液的变量喷头研发的室内测试 / 049
一、磁流变液变量喷头流量特性 / 049
二、磁流变液喷头雾滴粒径特性测试 / 052
三、线圈电压对喷头雾滴粒径的影响 / 055
第七节 基于磁流变液的变量喷头研发的室外测试 / 057
一、试验材料 / 057
二、试验方法 / 059
三、试验结果 / 060
第三章 农用无人机静电喷雾系统的研制与应用
第一节 静电喷雾技术理论研究 / 067
一、静电喷雾技术简介 / 067
二、雾滴荷电理论 / 067
三、静电喷雾系统理论分析 / 082
第二节 国内外静电喷雾技术研究现状 / 088
一、国内静电喷雾技术的研究现状 / 088
二、国外静电喷雾技术的研究现状 / 091
第三节 农用无人机静电喷雾系统的设计 / 094
一、旋流式静电喷嘴结构设计 / 094
二、旋流静电喷嘴电极和电极座设计 / 096
三、高压静电连接方式 / 097
四、农用无人机静电喷雾系统设计 / 098
第四节 农用无人机旋流式静电喷雾系统的测试 / 098
一、旋流式静电喷嘴雾化性能测试试验 / 098
二、旋流静电喷嘴荷电效果测试试验 / 102
三、旋流静电喷嘴沉积效果试验 / 105
四、静电喷雾系统的室外作业效果试验研究 / 108
第五节 基于空中回路的农用无人机航空静电喷雾试验台构建 / 112
一、航空静电喷雾系统的基本组成 / 112
二、高压静电发生器 / 113
三、时间继电器与开关控制电路 / 115
四、水箱的选择 / 116
第六节 基于空中回路的农用无人机航空静电喷雾理论研究 / 117
一、空中回路航空静电喷雾静电学物理模型 / 117
二、理论验证试验 / 118
三、荷电雾滴轨迹探究试验 / 124
第四章 农用无人机作业效果室内检测平台搭建
第一节 农用无人机作业效果影响因素及检测方法 / 131
一、雾滴粒径 / 131
二、农用无人机航空喷施雾滴飘移影响因素分析 / 133
三、雾滴粒径检测方法 / 136
第二节　室内雾滴沉积效果试验平台的搭建和试验 / 140
一、雾滴沉积效果试验平台机械结构设计 / 140
二、雾滴沉积效果试验平台机械控制系统设计 / 150
三、雾滴沉积效果试验方案设计 / 162
四、室内外雾滴沉积效果试验极差分析 / 204
第三节　风洞风速及雾滴粒径对喷嘴雾滴飘移的影响 / 212
一、材料与方法 / 212
二、试验设计 / 215
三、结果与分析 / 218
第四节 风洞条件下风速及雾滴粒径对农用无人机雾滴飘移的影响 / 225
一、材料与方法 / 225
二、试验设计 / 227
三、结果与分析 / 230
第五章 基于风洞平台的无人机作业参数检测试验研究
第一节 风洞平台试验概述 / 243
第二节 国内外农用无人机风洞试验研究现状 / 243
一、国外农用无人机风洞试验研究现状 / 243
二、国内农用无人机风洞试验研究现状 / 244
第三节 两种类型喷头的风洞试验雾滴沉积效果 / 246
一、两种类型喷头的数值模拟仿真 / 246
二、两种类型喷头的风洞试验及与模拟结果的对比分析 / 269
三、四旋翼无人机数值模拟仿真 / 278
第四节 极飞P20 植保无人机大田试验 / 298
一、试验设计 / 299
二、试验结果及处理 / 301
第六章 农用无人机风场特性检测装置与应用
第一节 机械式测风法 / 309
一、风杯式测风仪 / 309
二、叶轮式测风仪 / 310
第二节 超声波式测风法 / 310
第三节 散热率式测风法 / 311
第四节 光学式测风法 / 312
一、激光多普勒测速 / 312
二、粒子成像测速 / 312
第五节 风压式测风法 / 313
第六节 基于皮托管的风速检测试验设计 / 314
一、风速检测系统总体布局 / 314
二、风速检测系统设计原理 / 315
三、风速检测系统设计目标 / 316
四、风速检测系统数据部分设计 / 316
第七节 基于皮托管的传感器设计与验证 / 319
一、传感器外廓风速干扰对比试验分析 / 319
二、传感器的误差来源分析与修正 / 321
三、传感器的标定试验 / 324
四、低风速测量模型的拟合优化 / 328
五、传感器的一致性检验 / 333
第八节 基于皮托管传感器的两种风场检测试验 / 335
一、无人机旋翼风场对比检测试验 / 335
二、田间风场检测试验 / 337
三、试验结果分析 / 339
第七章 农用无人机风幕式防飘移装置与应用
第一节 气流辅助式防飘移喷雾技术 / 347
一、机械式罩盖喷雾技术 / 347
二、风送式防飘移喷雾技术 / 347
三、风幕式防飘移喷雾技术 / 348
第二节 风幕式防飘移喷雾技术国内外研究现状 / 350
一、风幕式防飘移喷雾技术国内研究现状 / 350
二、风幕式防飘移喷雾技术国外研究现状 / 352
第三节 风幕式防飘移装置设计 / 353
一、风幕布置筒设计 / 353
二、风机选型 / 354
三、风幕装置连接件设计 / 356
四、电机调速器选型 / 360
五、装置零部件加工及装配 / 361
第四节 风幕布置筒的仿真分析 / 362
一、CFD 模拟技术 / 362
二、前处理和求解 / 365
三、后处理及结果分析 / 367
四、风幕布置筒结构优化及仿真分析 / 371
第五节 风幕装置性能试验和田间试验 / 373
一、风幕装置性能试验 / 373
二、田间试验 / 376
第八章 农用无人机授粉技术
第一节 国内外农用无人机水稻授粉技术研究现状 / 392
一、国内农用无人机水稻授粉技术研究现状 / 392
二、国外农用无人机水稻授粉技术研究现状 / 394
第二节 基于高速摄影机捕捉水稻花粉运动轨迹的试验 / 394
一、设置高速摄像机参数 / 396
二、粉笔灰运动图像的获取与处理 / 397
三、试验分析与总结 / 399
第三节 小型风洞试验分析理论环境下的花粉运动趋势 / 399
一、风洞气流特性对花粉的影响 / 399
二、试验方法 / 400
三、试验材料与设备 / 401
四、数据采集 / 402
五、数据分析与处理 / 405
第四节 田间小型无人机水稻花粉分布试验 / 412
一、无人机风场特性分析 / 412
二、花粉运动分析 / 413
三、试验方案设计 / 415
四、数据采集 / 417
五、小型风洞试验与田间小型无人机花粉分布试验简易分析 / 423
第九章　农用无人机撒播技术
第一节　农用无人机撒播技术的发展现状及发展趋势 / 429
一、国内农用无人机撒播技术的发展现状及发展趋势 / 429
二、国外农用无人机撒播技术的发展现状及发展趋势 / 431
第二节　农用无人机撒播装置的研发与设计 / 433
一、装置总体结构的设计 / 433
二、装置关键部件的设计 / 433
三、装置标准件选型 / 440
四、装置控制系统元件选型 / 441
五、装置零部件加工装配 / 443
六、装置工作原理 / 443
第三节　农用无人机撒播装置仿真技术的研发设计 / 445
一、仿真目的及仿真方法步骤 / 445
二、农业颗粒物料的仿真构建 / 445
三、装置运行状态仿真 / 448
四、装置定点撒播仿真 / 457
五、装置移动撒播仿真 / 465
第四节　农用无人机撒播装置研发的验证 / 471
一、试验方案设计 / 471
二、撒播装置移动撒播试验 / 476
第十章　多旋翼农用无人机能源载荷匹配技术
第一节　不同类型农用无人机简介 / 485
第二节　电动多旋翼农用无人机能源载荷匹配技术 / 486
第三节　多旋翼农用无人机能源载荷匹配技术国内外研究现状 / 486
一、多旋翼农用无人机能源载荷匹配技术国外研究现状 / 486
二、多旋翼农用无人机能源载荷匹配技术国内研究现状 / 488
第四节　多旋翼农用无人机能源载荷匹配技术模型构建 / 492
一、定载荷多旋翼农用无人机功率能耗模型的构建 / 492
二、变载荷飞行作业状态能源载荷匹配模型的构建 / 492
第五节　多旋翼农用无人机能源载荷匹配分析 / 493
一、能效最优电机选择 / 493
二、无人机能源载荷匹配优化设计 / 493
第六节　多旋翼农用无人机能源载荷匹配技术试验 / 497
一、能效最优电机选择 / 497
二、多旋翼农用无人机设计软件 / 499
三、无人机能源载荷匹配优化设计 / 500
四、功率能耗试验验证与结果分析 / 502
五、四旋翼无人机电机效率试验 / 510
六、定载荷多旋翼农用无人机耗电量试验 / 513
七、定载荷长航时八旋翼农用无人机续航试验 / 515
第十一章　农用无人机避障技术
第一节　农用无人机避障技术研究背景 / 523
第二节　农用无人机避障技术所涉难点、重点 / 524
一、农田作业环境复杂 / 524
二、农田障碍物类型复杂 / 524
三、作业视场避障分区 / 525
第三节　农用无人机避障技术的应用现状 / 526
一、国外农用无人机避障技术的应用现状 / 526
二、国内农用无人机避障技术的应用现状 / 527
三、农用无人机避障技术的应用 / 529
第四节　农用无人机避障技术的研究方向 / 533
一、多种传感器组合避障形式 / 533
二、实时性主动避障技术 / 533
三、避障辅助系统开发及避障流程标准化 / 533
第十二章　展望
第一节　我国植保无人机现阶段存在的问题 / 541
一、植保无人机相关技术研究滞后 / 541
二、植保无人机相关标准不足 / 542
三、植保无人机监督管理不足 / 543
第二节　植保无人机未来发展趋势分析 / 544
一、市场前景 / 544
二、植保无人机技术发展趋势 / 544
三、植保无人机作业服务模式 / 545
第三节　结语 / 545
  （见附件）