Беспилотное воздушное судно вертолетного типа для внесения пестицидов и удобрений

Цифровое сельскохозяйственное производство основано на роботизированных агротехнологиях применения пестицидов и удобрений с использованием беспилотных авиационных систем, основу которых составляют беспилотные воздушные судна для мониторинга сельскохозяйственных угодий, внесения пестицидов, удобрений и других агрохимикатов. (Цель исследований) Разработать беспилотное воздушное судно на базе вертолета для внесения пестицидов и удобрений, обосновать его технологические параметры. (Материалы и методы) Использовали Методические рекомендации по применению средств химизации в системе точного земледелия, нормативно-техническую документацию на беспилотные авиационные системы. (Результаты и обсуждение) Определили основные летно-технические и технологические параметры беспилотного воздушного судна для выполнения технологического процесса внесения пестицидов и удобрений. Установили зависимости его производительности от норм внесения рабочих жидкостей пестицидов и удобрений, длины гона сельскохозяйственного поля, расстояния подлета к полю. (Выводы) Разработали беспилотное воздушное судно вертолетного типа соосной схемы со взлетной массой 280 килограммов и полезной нагрузкой 50-80 килограммов, диаметром несущего винта 5,3 метра, конструктивной шириной захвата штанги с распылителями 5 метров, рабочей высотой полета 1-5 метров, рабочей скоростью 40-60 километров в час, нормой внесения рабочей жидкости пестицидов 10-20 литров на гектар и азотных удобрений 30-120 литров гектар. Установили рациональные значения норм внесения пестицидов – 10-20 литров на гектар, длины гона сельскохозяйственного поля – не менее 0,8 километра, обеспечивающие максимальную производительность в летный час при обработке сельскохозяйственного поля. Показали, что минимизация расстояния перелета от взлетно-посадочной площадки к полю значительно увеличивает производительность внесения пестицидов и удобрений.

1. Шпаар Д., Захаренко А.В., Якушев В.П. и др. Точное сельское хозяйство (Precision Agriculture). СПб.: Пушкин. 2009. 397 с.

2. Измайлов А.Ю., Артюшин А.А., Колесникова В.А. и др. Методические рекомендации по применению средств химизации в системе точного земледелия. М.: ВИМ. 2016. 100 с.

3. Кузнецов Г.А., Кудрявцев И.В., Крылов Е.Д. Ретроспективный анализ, современное состояние и тенденции развития отечественных беспилотных летательных аппаратов // Инженерный журнал: наука и инновация. 2018. N9. С. 1-19.

4. Марченко Л.А., Мочкова Т.В., Курбанов Р.К., Краснобородько В.В. Основные требования к беспилотным летательным аппаратам для внесения удобрений и пестицидов // Вестник ВИЭСХ. 2018. N4(33). С. 107-112.

5. Izmaylov A.Yu., Lobachevskiy Ya.P., Smirnov I.G., Kolesnikova V.A., Marchenko L.A. Substantiation of parameters of unmanned aerial vehicles for pesticides and fertilizers application in precision farming system. International scientific journal mechanization in agriculture & conserving of the resources. 2017. N5. 168-171.

6. Спиридонов А.Ю., Курбанов Р.К. Обоснование параметров беспилотного летательного аппарата для дифференцированного внесения трихограммы // Вестник ВИЭСХ. 2018. N4(33). С.101-106.

7. Wang L.H., Lan Y.B., Yue X.J., Ling K.J., Cen Z.Z., Cheng Z.Y. et al. Vision-based adaptive variable rate spraying approach for unmanned aerial vehicles. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2019. 12(3). 18-26.

8. Faigal B.S., Freitas H., Pedro H.G., Mano L.Y., Pessin G., Carvalho A.C.P.L.F., Krishnamachari B., Ueyama J. An adaptive approach for UAV-based pesticide spraying in dynamic environments. Computers and Electronics in Agriculture. 2017. 138. 210-223.

9. Koç C. Design and Development of a Low-cost UAV for Pesticide Applications. Journal of Agricultural Faculty of Gaziosmanpasa University. 2017. 34(1). 94-103.

10. Huang Y., Hoffmann W.C., Lan Y., Wu W., Fritz B.K. Development of a Spray System for an Unmanned Aerial Vehicle Platform. Applied Engineering in Agriculture. 2009. Vol. 25. N6. 803-809.

11. Kale S.D, Khandagale S.V., Gaikwad S.S., Narve S.S., Gangal P.V. Agriculture Drone for Spraying Fertilizer and Pesticides. International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering. 2015. Vol. 5. Iss. 12.

12. Xue X., Lan Y., Sun Z., Chang C., Hoffman W.C. Develop an unmanned aerial vehicle based automatic aerial spraying. Computers and Electronics in Agriculture. 2016. 128. 58-66.

13. Никитин Н.В., Спиридонов Ю.Я., Шестаков В.Г. Научно-практические аспекты технологии применения современных гербицидов в растениеводстве. М.: Печатный Город. 2010. С. 122-123.

14. Кобзарь В.Ф., Шуляк И.И., Кобзарь М.И. Факторы, влияющие на качество авиационного опрыскивания многолетних насаждений // Защита и карантин растений. 2009. N10. С. 43-45.

15. Шумилин В.М., Агарков В.М., Белозеров В.В. и др. Авиация в сельском и лесном хозяйстве. М.: Колос. 1995. С. 132-135.