王瀟楠，何雄奎※，王昌陵，王志翀，李龍龍，王士林，Jane·Bonds，Andreas·Herbst，王志國

（1. 中國農(nóng)業(yè)大學理學院，北京100193；2. Bonds Consulting Group LLC，Panama City Florida 32408，USA；3. Institute for Chemical Application Technology of JKI，Messeweg 11/12 D-38104 Braunschweig，Germany；4. 安陽全豐航空植?？萍加邢薰荆碴?55001）

油動單旋翼植保無人機霧滴飄移分布特性

王瀟楠1，何雄奎1※，王昌陵1，王志翀1，李龍龍1，王士林1，Jane·Bonds2，Andreas·Herbst3，王志國4

（1. 中國農(nóng)業(yè)大學理學院，北京100193；2. Bonds Consulting Group LLC，Panama City Florida 32408，USA；3. Institute for Chemical Application Technology of JKI，Messeweg 11/12 D-38104 Braunschweig，Germany；4. 安陽全豐航空植保科技有限公司，安陽455001）

為了研究油動單旋翼植保無人機在精準作業(yè)參數(shù)（速度、高度）條件下的霧滴飄移分布特性，該文建立了霧滴飄移收集測試平臺，分別用霧滴飄移測試框架、等動量霧滴收集裝置和培養(yǎng)皿收集3WQF80-10型油動單旋翼植保無人機在作業(yè)時空中及地面飄移的霧滴。將測試結果分別與側風風速、飛行高度、飛行速度進行相關分析和回歸分析，結果表明：在平均溫度 3 1.5℃、平均相對濕度 3 4.1%的條件下，側風風速為霧滴飄移的主要影響因素；側風風速與等動量霧滴收集器和培養(yǎng)皿測得的霧滴飄移率呈正相關（相關系數(shù)r分別為0.97、0.93）；而與霧滴飄移測試框架測得的霧滴飄移率無相關性；側風風速為0.76～5.5 m/s時，90%飄移霧滴沉降在噴霧區(qū)域下風向水平距離9.3～14.5 m的范圍內(nèi)，因此在作業(yè)時要預留至少15 m以上緩沖區(qū)（安全區(qū)）以避免藥液飄移產(chǎn)生的危害。研究結果可為低空低量植保無人機施藥技術研究和建立植保無人機低空低量施藥田間霧滴沉積與飄移測試標準提供參考。

無人機；噴藥；風；霧滴；空中飄移；地面飄移；等動量霧滴收集器；分布

0 引 言

農(nóng)業(yè)是中國國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，是國家富強的根本保證[1]。然而中國農(nóng)藥使用技術發(fā)展特別是施藥機械發(fā)展相對滯后，在開展病蟲草害防治的過程中仍存在諸多問題[2]。航空植保能快速高效地完成病蟲草害的防治，應用超低容量施藥技術，具有噴霧藥量少、高工效的特點和廣闊的應用前景[3-8]。植保無人機不需要飛行員駕駛，風險??；不需要機場與跑道，機動靈活，適用于水田、丘陵等地面機械無法進入的地塊進行田間作業(yè)；應付突發(fā)災害能力強，能有效減少施藥過程中農(nóng)藥對人員的危害和環(huán)境的污染[9-12]。

由于空中作業(yè)條件與氣流的影響，植保無人機相對于地面機，航空作業(yè)中更易產(chǎn)生農(nóng)藥飄移[13-16]。霧滴飄移分為地面飄移（sediment spray drift）和空中飄移（airborne spray drift）[17]。地面飄移的測試方法主要使用培養(yǎng)皿、麥拉片、濾紙等接收霧滴[18-20]，相應的國際標準和測試方法較為成熟[21-24]；空中飄移的測試方法主要使用聚乙烯軟管、試管刷等接收霧滴[25-27]。曾愛軍[28]使用聚乙烯軟管收集飄移霧滴，用飄移潛在指數(shù)（drift potential index，DIX）作為評價指標，應用小噴量標準扇形霧噴頭在風洞條件下進行了霧滴飄移沉積特性試驗。Andrew等[29]進行果園智能精準施藥試驗時使用試管刷收集飄移霧滴。但目前關于植保無人機霧滴飄移方面研究較少，尚未建立相關測試標準。

張宋超等[30]使用計算流體力學（computational fluid dynamics，CFD）對N-3型無人直升機施藥作業(yè)中藥液的霧滴飄移進行了模擬，并與地面霧滴飄移量進行比較，結果表明計算流體力學能夠定性地模擬實際飄移情況。Xue等[31]研究了Z-3型植保無人機飛行高度為5 m、飛行速度為3 m/s、側風風速為3 m/s時的藥液飄移情況，結果表明該條件下90%的霧滴飄移量在8 m內(nèi)。但是，測試地面飄移霧滴或在特定環(huán)境參數(shù)與飛行參數(shù)條件下測試均不能全面闡述霧滴飄移規(guī)律，需要在不同側風風速、飛行高度、飛行速度等條件下測量地面及空中飄移量，以揭示植保無人機的霧滴飄移分布特性與規(guī)律。

因此，本文研發(fā)了一套霧滴飄移收集平臺，使用霧滴飄移測試框架收集無人機周圍飄移霧滴、使用等動量霧滴收集器收集下風向空中飄移霧滴，使用培養(yǎng)皿收集地面飄移霧滴；并將高精度北斗定位系統(tǒng)與帶全球定位系統(tǒng)（global position system，GPS）的無人機平臺結合獲取飛行速度和高度，結合霧滴飄移測試平臺分析精準作業(yè)高度和速度下無人機噴霧霧滴飄移分布，為建立植保無人機低空低量施藥田間霧滴沉積與飄移測試標準提供參考。

1 材料與方法

1.1 植保無人飛機參數(shù)

試驗用植保無人飛機為3WQF80-10型油動單旋翼植保無人機（河南安陽全豐航空植保技術有限公司），主要技術參數(shù)如表1 所示，無人機的飛行速度和高度根據(jù)測試要求調(diào)整。

表1 3WQF80-10型植保無人機主要技術參數(shù)Table 1 Primary technical parameters of 3WQF80-10 type UAV

1.2 試驗系統(tǒng)

本方法的試驗系統(tǒng)主要由霧滴飄移收集平臺、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)和田間氣象站等組成。

1.2.1 霧滴飄移收集平臺

霧滴飄移收集平臺（圖1）由霧滴飄移測試框架、等動量霧滴收集器（Leading Edge公司）和培養(yǎng)皿3部分組成。霧滴飄移測試框架用于收集無人機周圍飄移霧滴，尺寸為5 m×5 m×2 m，主體為8條5 m長的棱，采用規(guī)格為15 cm×15 cm的鋁合金型材（北京和平鋁型材有限責任公司），4條2 m長的棱為直徑2 cm不銹鋼管，5 m長的棱中點處均由直徑2 cm不銹鋼管相接以穩(wěn)定框架結構?？蚣苌鲜褂弥睆? mm聚乙烯軟管[14]深圳東正和塑膠有限公司）收集飄移的霧滴，在長方體的4個側面中，選擇下風向截面拉起9條長度為2 m的聚乙烯軟管，間距為50 cm。

等動量霧滴收集器用于收集空中霧滴飄移，在霧滴飄移測試框架邊緣下風向20 m處放置5個等動量霧滴收集器（圖1），距離地面高度1.5 m。每個收集器上有2個玻璃棒作為收集裝置，電源為 6 V直流，確保收集裝置在測試中勻速轉動。

培養(yǎng)皿用于收集地面飄移霧滴，根據(jù)國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）22866標準[22]，在霧滴飄移測試框架邊緣下風向1、3、5、10、15、20 m處每個距離水平布置5個培養(yǎng)皿（共計30個）。

圖1 霧滴飄移收集平臺布樣示意圖Fig.1 Spray drift sampling layout diagram

1.2.2 北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)

為了得到高精度的全球衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，采用差分北斗全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（上海司南衛(wèi)星導航技術股份有限公司）記錄無人機飛行高度、飛行速度和軌跡。該系統(tǒng)分為基準站和移動站 2 個部分，基準站用于接收衛(wèi)星信號確定地理位置信息和接收差分數(shù)據(jù)，高功率電臺傳輸差分信號至移動站。移動站安裝在待測無人機上（圖2），包括M600姿態(tài)定位定向型全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（global navigation satellite system，GNSS）接收機、AT300系列測量型天線、433 MHz數(shù)據(jù)傳輸模塊。移動站接收衛(wèi)星信號和差分數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊將無人機定位數(shù)據(jù)傳回接收模塊并通過串口轉USB接口數(shù)據(jù)線連接到筆記本電腦上，根據(jù)定位數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)可實時顯示、保存無人機飛行速度和高度等數(shù)據(jù)。基準站接收機水平靜態(tài)差分精度為±(2.5D+10-6D) mm，垂直靜態(tài)差分精度為±(5D+10-6D) mm，D指以基準站為中心的方圓直徑；移動站雙頻載波相位差分技術（real-time kinematic，RTK）水平定位精度為±(10+10-6) mm，雙頻RTK垂直定位精度為±(20+10-6) mm。

圖2 北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)移動站Fig.2 Beidou satellite navigation system moving station

1.2.3 田間氣象站與測試設備

通過ZENO-3200農(nóng)業(yè)/森林自動氣象站（美國原生態(tài)有限公司，圖3a）和Testo 350-XL環(huán)境分析儀（德國德圖儀器有限公司）獲取試驗地點氣象信息。測試前，將可溶性熒光示蹤劑磺基四羥酮醇（brillant sulfoflavin，BSF）（德國Chroma-Gesellschaft Schmid公司）配置成質量濃度為0.1%的水溶液作為噴霧液。測試后，采用Kontron SFM25熒光光譜儀（德國控創(chuàng)儀器公司，圖3b）檢測樣品熒光值。

圖3 測試所需相關設備Fig.3 Equipments applied in test

1.3 測試試驗

1.3.1 試驗地及設備安裝

試驗于2015年5月28日—6月20日在河南省安陽全豐航空植保技術有限公司小麥種植基地（114°39′E、36°15′N）10 m×10 m的正方形地塊進行。霧滴飄移測試框架擺放在地面上，如圖1a所示，按照待測無人機機身高度和穩(wěn)定性制定穿越裝置的飛行高度和水平位置，以距收集裝置邊緣1 m以上為安全距離。測試前，在試驗場地附近 2 00 m范圍內(nèi)固定北斗定位系統(tǒng)基準站，保持整個測試期間不再變動位置。檢查待測植保無人機，保證燃油量充足。將配置好的0.1% BSF示蹤劑水溶液加入藥液箱，同時在霧滴飄移測試框架上布置聚乙烯軟管，在地面處布置好培養(yǎng)皿，并打開等動量霧滴收集器開關，將定位數(shù)據(jù)無線模塊連接到筆記本電腦上，放置在距試驗場地20 m范圍內(nèi)。Testo 350-XL環(huán)境分析儀探頭架設高度為2 m，ZENO-3200自動氣象站架設高度為6 m，實時監(jiān)測試驗現(xiàn)場的自然側風風速和風向。場地布置完后，將北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)移動站安裝在待測無人機上備測。

1.3.2 試驗方法

測試時，無人機操控手通過機載GPS系統(tǒng)獲取實時航速、航高信息，以此控制無人機的飛行姿態(tài)。操控手遙控無人機在測試場地邊緣20 m處起飛，加速到試驗預定速度，打開噴霧系統(tǒng)，保持勻速并按照預定的高度和水平位置定點穿過霧滴飄移測試框架，繼續(xù)飛行 5m后關閉噴霧系統(tǒng)，繞過試驗場地返回出發(fā)點。測試中，從無人機距收集裝置框架邊緣 5m時開始測定風速數(shù)據(jù)，定位數(shù)據(jù)則從無人機起飛時即開始獲取。無人機測試共7組，每組測試過程中實測無人機飛行參數(shù)如表2 所示。測試期間平均溫度31.5 ℃、平均相對濕度34.1%。

表2 無人機工作時實測參數(shù)Table 2 Parameter values measured during working process of UAV

測試完畢后，收集聚乙烯軟管以及等動量霧滴收集器上的玻璃棒，裝入自封袋中標記待測，依次收集地面上的培養(yǎng)皿并蓋上蓋子。在測試場地附近有電源的室內(nèi)設立樣品檢測室，每組試驗后，將該組試驗收集的待測樣品運送到樣品檢測室，將聚乙烯軟管、玻璃棒、培養(yǎng)皿分別以一定體積去離子水洗脫，使用SFM25熒光光譜儀檢測洗脫液熒光值。設置 1個空白對照組以去除試驗材料等因素對測試結果的干擾。

1.4 計算方法

1.4.1 霧滴飄移測試框架

通過霧滴飄移測試框架獲得的數(shù)據(jù)，擬合得到測試垂直面內(nèi)飄移量分布曲線圖，再通過積分計算出測試平面內(nèi)的霧滴體積總通量。

式中y是水平距離，m；z是垂直距離，m；T為霧滴體積總通量，L/m2；v為通過測試截面內(nèi)任意一點的體積通量，L/m2。因此，相對體積飄移量V為

式中TN為噴頭噴液量，L/m2。

飄移量分布的特征高度h定義為

式中hN是噴頭高度，m。

飄移潛在指數(shù)DIX定義為

式中a、b為回歸系數(shù)，由大量風洞試驗與田間試驗回歸分析得到，a、b分別取值為0.88和0.78。DIX值越大，飄移損失的可能性越大。

1.4.2 等動量霧滴收集器

根據(jù)ISO22866標準[22]計算單位面積飄移量及飄移率。

式中βdep為單位面積霧滴飄移量，μL/cm2；ρsmpl為洗脫液的熒光儀示數(shù)；ρblk為空白采樣器的熒光儀示數(shù)；ρspray為噴霧液中示蹤劑濃度，g/L；Vdil為加入洗脫液的體積，L；Fcal為熒光儀示數(shù)與示蹤劑濃度的關系系數(shù)，（μg/L熒光劑刻度單位）；Acol為霧滴收集器面積，cm2；λ為飄移率，%；βV為施藥液量（L/hm2），βV=Q/(10w·s)，其中Q為噴霧流量（mL/s），w為噴幅（m），s為飛行速度，m/s。

1.4.3 培養(yǎng)皿

單位面積飄移量及飄移率計算方法同1.4.2。據(jù) I SO 22866標準[22]，累計飄移率βT和飄移百分比β%為

90%飄移距離X90定義為β%達90%時的距離，m。

2 結果與分析

2.1 霧滴飄移測試框架測試結果

在不同測試條件下霧滴飄移框架測得的霧滴飄移率如圖4，隨著高度（距離）上升，霧滴飄移率下降。由圖4可以看出，框架上聚乙烯軟管收集的飄移霧滴主要分布于0～2 m范圍內(nèi)，垂直距離2 m以下霧滴飄移量的平均值約占總飄移量的80%。無人機飛行參數(shù)為高度1.5～3 m，速度2.4～5 m/s時，垂直距離4 m以上霧滴飄移量的平均值約占總飄移量的8%。將霧滴飄移潛在指數(shù)DIX，分別與風速、飛行高度、飛行速度進行相關和回歸分析（表3）。結果表明，霧滴飄移測試框架的DIX與風速、飛行高度、飛行速度無顯著相關（P＞0.05），可能主要由于無人機飛行過程中部分霧滴受旋翼周圍氣流脅迫向上運動。

圖4 不同垂直距離霧滴飄移測試框架飄移率Fig.4 Application rate of spray drift on sampling frame of spray drift along vertical distance

表3 霧滴飄移測試框架漂移潛在指數(shù)與各因素的回歸分析結果Table 3 Regression result of each factor with drift potential index(DIX) of sampling frame

2.2 等動量霧滴收集器測試結果

等動量霧滴收集器在距離下風向20 m處接收空中飄移的霧滴，在不同環(huán)境與飛行參數(shù)條件下等動量霧滴收集器測得的霧滴飄移率，分別與側風風速、飛行高度、飛行速度進行相關和回歸分析（表4）。結果表明，等動量霧滴收集器的霧滴飄移率與側風風速呈極顯著正相關（r=0.97，P＜0.01），而與飛行高度、飛行速度無顯著相關（P＞0.05）。霧滴飄移率隨側風風速增大而增大（圖5）。當側風風速最大為5.5 m/s時，距離噴霧作業(yè)區(qū)下風向20 m處霧滴飄移率僅為5%，說明建立20 m緩沖區(qū)可以有效避免霧滴飄移產(chǎn)生的影響。

表4 等動量霧滴收集器飄移率與各因素的回歸分析結果Table 4 Regression result of each factor with application rate of spray drift based on rotary impactors

圖5 側風風速對基于等動量霧滴收集器獲得的霧滴飄移率的影響Fig.5 Effect of wind speed on application rate of spray drift based on rotary impactors

2.3 培養(yǎng)皿測試結果

培養(yǎng)皿在不同測試條件下測量的霧滴飄移率如圖6。

圖6 培養(yǎng)皿霧滴飄移率隨水平距離變化Fig.6 Change in application rate of spray drift based on petri dishes along horizontal distance

圖6表明，在噴霧作業(yè)區(qū)域下風向霧滴飄移率隨水平距離增大呈減小，并隨著距離增大，霧滴飄移率減小趨勢減緩。由表5可知，當側風風速為0.76～2.27 m/s時，累計飄移率（即非靶標區(qū)域霧滴飄移量占總噴灑量的比例）為14.3%～33.6%；當側風風速最大為5.5 m/s時，累計飄移率高達75.8%，因此無人機在風速過大時應盡量避免噴霧作業(yè)，以避免藥液飄移產(chǎn)生的危害；在側風風速0.76～5.5 m/s條件下，90%飄移距離為9.3～14.5 m，即在各側風風速時距離下風向15 m范圍內(nèi)均沉降了90%以上的飄移霧滴，因此在有風作業(yè)情況下，應設置15 m的緩沖區(qū)。累計飄移率βT和90%飄移距離X90分別與風速、飛行高度、飛行速度進行相關和回歸分析（表6），結果表明，培養(yǎng)皿的累計飄移率與側風風速呈極顯著正相關（r=0.93，P＜0.01），與飛行高度和飛行速度無顯著相關（P＞0.05）；90%飄移距離與側風風速、飛行高度和飛行速度均無顯著相關（P＞0.05）。

表5 不同測試條件下的累計飄移率和90%飄移距離Table 5 Cumulative drift rates and 90% drift distances under different conditions

表6 培養(yǎng)皿累計飄移率或90%飄移距離與各因素的回歸分析結果Table 6 Regression result of each factor with cumulative drift rate or 90% drift distance based on petri dish measurement

等動量霧滴收集器可以有效收集下風向20 m處空中飄移的霧滴。20 m處等動量霧滴收集器獲得的霧滴飄移率為0.89%～5.08%（圖5），20 m處培養(yǎng)皿測得的霧滴飄移率為0.09%～0.25%（圖6）?？梢?，在20 m處等動量霧滴收集器的霧滴飄移率明顯高于培養(yǎng)皿測得的霧滴收集率，說明等動量霧滴收集器收集效率更高。該方法測試耗時較短，測試簡單，受環(huán)境因素干擾較小，適合在田間測試時使用；培養(yǎng)皿可以收集下風向 1 ～20 m范圍內(nèi)地面飄移的霧滴，該方法是植物保護機械噴霧飄移測試標準中常用的方法，能較好地體現(xiàn)飄移霧滴隨水平距離的變化趨勢與規(guī)律，但測試耗時較長，測試過程相對復雜，且培養(yǎng)皿使用量大，造價昂貴，測試時培養(yǎng)皿必須放在空曠、平坦處，對環(huán)境要求較高；霧滴飄移測試框架上的聚乙烯軟管可以收集無人機周圍飄移的霧滴，該方法能較好地體現(xiàn)飄移霧滴隨垂直距離的變化趨勢與規(guī)律，但由于霧滴收到旋翼附近氣流脅迫運動，霧滴飄移潛力指數(shù)DIX與風速、飛行高度、飛行速度無顯著相關（P＞0.05）。在本試驗中，側風風速能夠顯著地影響等動量霧滴收集器和培養(yǎng)皿的霧滴飄移率（P＜0.05）并呈現(xiàn)較好的線性規(guī)律，為霧滴飄移率的主要影響因素。

3 結論與討論

本文對3WQF80-10型植保無人機進行田間霧滴飄移試驗并將北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)與無人機平臺結合獲取準確飛行速度和飛行高度，進行定位飛行。分別用霧滴飄移測試框架、等動量霧滴收集器和地面霧滴飄移收集裝置測試空中及地面霧滴飄移分布，得到以下結論：

1）通過無人機機載GPS系統(tǒng)和北斗定位系統(tǒng)控制和監(jiān)測飛行參數(shù)，獲得了精準飛行高度、速度下無人機施藥空間與地面霧滴飄移分布情況，試驗表明，側風風速與等動量霧滴收集器和培養(yǎng)皿測得的霧滴飄移率呈正極顯著正相關（相關系數(shù)分別為 0 .97、0.93）；而與霧滴飄移測試框架的霧滴飄移率無顯著相關（P＞0.05）。

2）在平均溫度31.5℃、平均相對濕度34.1%的條件下，在影響飄移率的因素中，側風風速的作用大于無人機飛行高度、飛行速度的因素。

3）側風風速為0.76～5.5 m/s時，90%飄移霧滴沉降在噴霧區(qū)域下風向水平距離9.3～14.5 m的范圍內(nèi)，因此在作業(yè)時要預留至少15 m以上緩沖區(qū)（安全區(qū)）以避免藥液飄移產(chǎn)生的危害。

建立霧滴飄移測試平臺能夠收集植保無人機施藥作業(yè)過程中地面及空中飄移的霧滴，但由于霧滴受到旋翼附近氣流脅迫運動，霧滴飄移測試框架方法僅能體現(xiàn)霧滴隨垂直距離的變化趨勢與規(guī)律；培養(yǎng)皿方法僅能體現(xiàn)飄移霧滴隨水平距離的變化趨勢與規(guī)律。等動量霧滴收集器效率高，但該研究中僅在距離下風向20 m處布點，因此還需要進一步研究該方法在距離下風向不同位置，距地面不同高度時霧滴飄移收集情況，優(yōu)化霧滴飄移測試方法，為低空低量植保無人機霧滴飄移測試標準的建立提供參考。

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Spray drift characteristics of fuel powered single-rotor UAV for plant protection

Wang Xiaonan1,He Xiongkui1※,Wang Changling1,Wang Zhichong1,Li Longlong1,Wang Shilin1,Jane·Bonds2,Andreas·Herbst3,Wang Zhiguo4
(1. College of Science,China Agricultural University,Beijing 100193,China;2. Bonds Consulting Group LLC,Panama City Florida 32408,USA;3. Institute for Chemical Application Technology of JKI,Messeweg 11/12 D-38104 Braunschweig,Germany;4. Quanfeng Aviation Plant Protection Technology Co.,Ltd.,Anyang 455001,China)

In recent years,the unmanned aircraft application techniques and equipments are rapidly developing in China. In order to evaluate spray drift characteristics and to find out the buffer areas of pesticide drift during aerial spraying by 3WQF80-10 unmanned aerial vehicle(UAV),spray tests were conducted using UAV at different working height and velocity in wheat field(114°39′E、36°15′N). Three measurement methods were used to test the sediment and airborne spray drift distribution of UAV in Anyang city,Henan,Province,respectively. Various collectors were used,including petri dishes,rotary impactors and 2-mm diameter polythene lines. A spatial spray deposition sampling frame(5 m by 5 m by 2 m) with such lines was made to collect droplets of UAV pesticide application from downwind direction. Five petri dishes were put at 1,3,5,10,15 and 20 m away from the frame on the ground according to ISO 22866 standard and 5 rotary impactors were set at 20 m to collect spatial fine droplets. Beidou navigation satellite system was used for controlling and recording the working height and velocity of UAV,ZENO-3200 meteorological station system was used to monitor wind speed of flight direction,as well as humidity and temperature. Brilliant sulphoflavine(BSF) solution with 0.1% concentration was used to spray wheat fields and the deposit of spraying droplets were analyzed by fluorescence spectrophotometer to study the drift distribution characteristics of droplet deposition. Drift potential index(DIX) was used to evaluate droplet drift on the spray drift sampling frame,cumulative spray drift was used to evaluate spray drift of petri dishes and application rate of spray drift was used to evaluate the rotary impactor method. The results showed that the influence of wind speed on spray drift was greater than flight height and flight velocity of UAV under the condition of the average temperature 31.5 ℃ and average relative humidity 34.1%. Wind speed was positively correlated with the application rate of spray drift based on rotary impactors and petri dishes(correlation coefficient was 0.97 and 0.93,respectively) while it was not well related to DIX of sampling frame. There were 8% droplet drift on the spray drift sampling frame above 4 m from the ground while about 80% droplet drift below 2 m when the parameters of UAV was flight height 1.5-3 m and flight velocity was 2.4-5 m/s. The droplet drift only occurred downwind of the spraying field,and as the wind speed was 0.76-5.5 m/s,the 90% drift droplets were located within a range of 9.3-14.5 m of the target area,so a 15 m buffer zone should be considered downwind the spraying field for safe aerial spraying. The rotary impactor sampler had a higher drift collect efficiency than petri dishes. This research would provide data support to spray drift control and to establishment of aviation spray standards.

unmanned aerial vehicles;spraying;wind;droplets;airborne spray drift;sediment spray drift;rotary impactor;distribution

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.01.016

S252+.3

A

1002-6819(2017)-01-0117-07

王瀟楠，何雄奎，王昌陵，王志翀，李龍龍，王士林，Jane·Bonds，Andreas·Herbst，王志國. 油動單旋翼植保無人機霧滴飄移分布特性[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2017，33(1)：117－123.

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.01.016 http:// www.tcsae.org

Wang Xiaonan,He Xiongkui,Wang Changling,Wang Zhichong,Li Longlong,Wang Shilin,Jane · Bonds,Andreas · Herbst,Wang Zhiguo. Spray drift characteristics of fuel powered single-rotor UAV for plant protection[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2017,33(1):117－123.(in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.01.016 http://www.tcsae.org

2016-04-21

2016-10-10

國家自然科學基金資助項目（31470099）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項資助項目（201503130，201203025）

王瀟楠，博士生，主要從事植保機械與施藥技術研究。北京 中國農(nóng)業(yè)大學理學院，100193。Email：404694775@qq.com

※通信作者：何雄奎，教授，博士生導師，主要從事植保機械與施藥技術研究。北京 中國農(nóng)業(yè)大學理學院，100193。Email：xiongkui@cau.edu.cn