无人油动力直升机用于水稻制种辅助授粉的田间风场测量VIP专享VIP免费

第29卷第3期农业工程学报Vol.29No.3542013年2月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringFeb.2013无人油动力直升机用于水稻制种辅助授粉的田间风场测量汪沛1,2，胡炼1,2，周志艳1,2※，杨维顺3，刘爱民4，罗锡文1,2，薛新宇5，何杰1,2，严乙桉1,2（1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州510642；2.华南农业大学工程学院，广州510642；3.中国人民解放军总参谋部第六十研究所，南京210016；4.湖南隆平种业有限公司，长沙410006；5.农业部南京农业机械化研究所植保机械重点实验室，南京210014）摘要：无人驾驶直升机具有机动灵活、不需要专用机场等特点，目前已在农业航空植保中得到应用。杂交水稻制种中，利用无人直升飞机飞行时其旋翼产生的风力能使父本花粉传播更远，可扩大父本和母本相间种植的宽度，实现父本和母本的机械化耕种和收割，从而实现制种全程机械化。杂交稻制种辅助授粉的效果(母本异交结实率)、作业效率及经济效益与无人直升机飞行时产生的风速、风向和风场宽度等参数密切相关，但迄今尚不明确。该文采用风场无线传感器网络测量系统组成三向风速测量线阵和单向风速面阵在水稻田里对无人油动单旋翼直升机飞行时的风场进行了测量试验，目的在于探明无人直升机在辅助授粉作业时不同方向的风速和风场宽度等参数，以便决策出较佳的飞行作业参数，包括飞行高度、作业航向等。无人直升机授粉作业的飞行速度设置为3m/s，作业载荷为3.75kg，飞行高度为：9、8、7和6m，测量的风向为：平行于飞行方向（X）、垂直于飞行方向（Y）、垂直于地面方向（Z）。测量试验结果表明，上述3个风向的风速值大小排序为VX>VY>VZ，且风速持续稳定，因此，在直升机辅助水稻授粉作业时，平行于飞行方向的风力（即沿着直升机前进方向的飞机尾风）更有益于辅助授粉作业；随着飞行高度不断降低，风场宽度亦有所增加，在飞行高度为6～8m时，达到3级风的风场宽度最大可达到9m，飞行高度为9m时，达到3级风的风场宽度最大仅为4m，明显缩小，综合考虑农艺要求、作业效率及安全性等因素，该文建议无人驾驶油动单旋翼直升机Z3机型的较佳飞行作业高度为7m；直升机逆自然风方向飞行作业时到达水稻冠层的风力较小，很难形成能满足水稻制种授粉所需的风场宽度和风速，而顺风方向飞行时的风场宽度和风速较大，因此采用油动力无人直升机辅助水稻制种授粉时，宜避免逆自然风方向飞行作业。该研究可为无人直升机水稻制种辅助授粉技术的发展提供参考。关键词：无人机，测量，试验，风速，风场，水稻制种，辅助授粉doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.03.008中图分类号：S252+.9文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-03-0054-08汪沛，胡炼，周志艳，等.无人油动力直升机用于水稻制种辅助授粉的田间风场测量[J].农业工程学报，2013，29(3)：54－61.WangPei,HuLian,ZhouZhiyan,etal.Windfieldmeasurementforsupplementarypollinationinhybridricebreedingusingunmannedgasolineenginesingle-rotorhelicopter[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(3):54－61.(inChinesewithEnglishabstract)0引言水稻是世界的主要粮食作物，随着世界人口的收稿日期：2012-10-03修订日期：2013-01-17基金项目：“十二五”国家“863”计划项目(SS2013AA100303，2012AA101901-3)；国家自然科学基金-广东省联合基金项目（U0931001）；教育部科学技术研究重点项目(212128)；广东省科技计划项目（2009B020314003）作者简介：汪沛（1983－），女（汉族），江苏徐州人，博士生，主要从事农业航空应用技术研究。广州市天河区五山路华南农业大学工程学院，510642。Email:wangpei830624@163.com通讯作者：周志艳（1972－），男（汉族），湖南永州人，博士，副教授，中国农业工程学会会员（E042100021M），主要从事农业航空应用技术研究。广州市天河区五山路华南农业大学工程学院，510642。Email:zyzhou@scau.edu.cn增加和粮食需求的大幅增长，杂交水稻的推广和增产是满足世界粮食需求的主要途径[1]。在杂交水稻生产过程中，制种是其重要组...