直升机航空喷施雾滴飘移分布特性(7)

1 材料与方法

1.1 试验机型及搭载设备

试验所使用的机型为AS350B3e（小松鼠）直升机（法国Eurocopter公司），喷施试验现场如图1所示。直升机安装有AG-NAV Guía系统（加拿大AG-NAV公司），用于精准变量喷施控制；同时搭载有华南农业大学自主研发的轻型机载北斗RTK差分系统，系统具有精准差分定位功能，数据采集间隔0.1 s，能够实时记录飞行参数并绘制出实际作业轨迹作为喷施效果的参考分析[25]。直升机技术参数及搭载设备的主要性能指标如表1所示。

直升机采用TR三号圆锥喷头（德国Lechler公司）进行喷施，各喷头等距均匀排布。试验开始前，预先进行了喷头流量测试。通过系统设定飞行速度90 km/h，单位面积喷施量12 L/hm2，用SC-1喷头流量测定仪（美国Rittenhouse公司）在喷杆两侧各选5个喷头进行单位时间单喷头流量测定，结合喷头数量计算喷洒药液总流量及单架次喷洒时间，检测是否分别达到设定喷施量要求。在设置单位面积喷施量为12 L/hm2的情况下，平均单个喷头流速为0.89 L/min，总喷头流量为67.64 L/min，喷雾时间为8.8 min。测定结果表明，各喷头喷施性能稳定，符合飞行试验要求。

图1 直升机喷施试验实物现场图Fig.1 Physical scene map of helicopter spraying test

表1 AS350B3e直升机技术参数及搭载设备的主要性能指标Table 1 Technical parameters of AS350B3e helicopter and main performance indexes of equipped equipment主要参数Main parameter规格及数值Norms and numerical value 机身长度Airframe length/m10.93 机身高度Airframe height/m3.34 主旋翼/尾旋翼直径Main rotor/Tail rotor diameter/m10.69/1.06 最大载药量Maximum load/L600-650 最大航速Maximum velocity/(km·h-1)287 空载质量Empty weight/kg1 237 最大起飞质量 weight/kg2 250 喷杆长度Boom length/m9 喷头个数Nozzle quantity76 (42个单喷头, 17个双喷头) 喷头朝向Nozzle orientation向下 喷幅宽度Spray width/m30-40 药箱尺寸Pesticide tank size/(m×m×m)2.2×1.1×0.3 单位面积设定喷施量Setting spray volume per unit area/(L·hm-2)12 工作效率Working performance/(hm2·h-1)350-500 喷施系统Spray systemAG-NAV Guía 北斗平面精度BeiDou plane accuracy/mm(10+5×D×10-7)[a] 北斗高程精度BeiDou elevation accuracy/mm(20+1×D×10-6)[a]

1.2 喷施试剂与雾滴采集卡

试验采用尿素现场配制成质量分数为1.25‰的水溶液400 L代替液体农药进行喷施；配有飞防专用助剂飞宝（山东瑞达有害生物防控有限公司），体积分数3‰，助剂主要成份为植物油类，功能为抗蒸发、促进沉降、减轻飘移等。雾滴采集卡为水敏纸（瑞士先正达作物保护有限公司），卡片尺寸为76 mm×26 mm。

1.3 试验地点及方案设计

试验地点为湖北省荆州市沙市机场，（112°17′03.30″E，30°19′09.20″N），试验场地开阔，长2 000 m，宽400 m，试验区域200 m内无遮挡。如图2所示，根据风向，作业区域设有2条110 m长的雾滴采集带，2条雾滴采集带之间间距80 m，布置与风向平行。各条雾滴采集带由上风向至下风向以-30～80 m依次标记，设置0 m处为直升机航线。在-30～40 m区域，雾滴采集带每间隔2 m布置一张水敏纸；40～80 m区域，雾滴采集带每间隔4 m布置一张水敏纸，所有水敏纸距地面30 cm，正面迎风向倾斜布置。

图2 试验方案示意图Fig.2 Schematic diagram of test

直升机航向设定为由南至北（S-N），直升机航线（0 m）下方喷施区域为高度15～25 cm的草地。在上风向远离航线、离地2 m处布置有Kestrel5500 Link微型气象站（美国Kestrel公司），记录间隔为5 s，用于实时记录试验过程中自然环境的温度、湿度、风速及风向等气象信息。

试验设置单向式喷施作业6架次（1#～6#），其中架次1#不添加航空助剂。依据实际作业经验设定飞行高度5 m，飞行速度70～120 km/h，在此作业参数范围内选择了不同的飞行参数进行喷施试验。

1.4 数据处理

1.4.1 气象数据

轻型机载北斗RTK差分系统可以精确记录各次飞行试验的时间，同时微型气象站试验全程中每5 s记录一次气象数据，将轻型机载北斗RTK差分系统记录的飞行时间与微型气象站数据相对应，如表2所示。在试验过程中环境温度、湿度及风速一直较为稳定，平均温度为22.0 ℃，平均湿度为72.2%，风速保持在1.1～2.3 m/s的范围内，风向虽有所变化，但风向偏差范围均在±30°内，符合ASAE S561.1 (ASAE Standards, 2009) 雾滴飘移测试标准[22]。

表2 各试验架次气象数据汇总Table 2 Summary of meteorological data for each test架次Test时刻Time温度Temperature/℃湿度Humidity/%风速Wind velocity/(m·s-1)风向Wind description风向偏差角Wind angle deviation[a]/(°) 1#10:14-10:东北25.7 2#10:26-10:东北16.1 3#10:32-10:东北14.9 4#10:37-10:东南8.6 5#10:42-10:东南15.5 6#10:47-10:东南6.1

文章来源：《航空动力学报》 网址: http://www.hkdlxbzz.cn/qikandaodu/2021/0316/682.html