植保无人机的药箱技术研究进展

摘要：随着现代农业的快速发展，植保无人机得到了广泛应用，药箱作为植保无人机的载药容器，是喷雾系统必不可少的组成部分。本文从药箱的容积、外观结构、材质和内部结构等方面综述了目前植保无人机药箱的研究进展和发展趋势。

关键词：植保无人机；药箱；植保机械化

近年来，植保领域无人机应用发展迅速，采用无人机喷洒农药作业的农田面积越来越大，应用的农作物种类也日益增多，尤其在地面喷杆喷雾机不易进地作业的区域具有较强优势。尤其是对于生长季中后期的玉米、水稻、种植在丘陵的经济作物等，在地面机械进地喷雾农药作业困难的情况，能实现生长期全程植保机械化喷雾作业。

雾化装置、药箱、液泵及其附件（稳压调压装置）等是植保无人机喷雾系统的主要组成部分，在液泵的压力下，药箱中的药液经过管路到达喷头，经离心式喷头或液力式喷头的雾化后，均匀喷洒到靶标作物上。药箱是植保无人机装载药液的容器，是喷洒系统的重要组成部分。植保无人机喷洒系统配备药箱要考虑以下几个因素。

第一，要在飞机承重范围内，容量大小一般为5～30升。直升机平台起飞载荷大些，多旋翼无人机平台载荷较小。

第二，药箱的结构要对称，以利于飞机的基本平衡，同时考虑安装拆卸结构、快速更换药箱或灌药方便。极飞P20药箱采用分体式设计，支持竖向插拔，3秒快速换装。药箱采用“7”字型结构设计，药嘴居于药箱中部，有利于P20机身结构的平铺式布局设计，使无人机的结构更简单、更紧凑。目前，市售大部分多旋翼植保無人机的药箱都是直接固定在无人机机身的下方。多数单旋翼植保无人机效仿雅马哈无人机（日本），采用双药箱设计，在主旋翼下方机身两边对称位置各设置1个药箱，通过管路连通2个药箱确保液面高度一致，如安阳全丰3WQF120-12型。

第三，一个合格的植保无人机药箱一定要具备轻质、防腐蚀、不漏水、与其他部件结合紧密等多种特性。我国研发的植保无人机药箱多采用工程塑料材质，耐腐蚀、耐酸碱，自动密封的开闭药嘴，当药箱安装到位时，药嘴会自动导通。拔出后，药嘴会自动闭合，防止药液滴漏。“吸管”式设计，即使药箱内药液液面低于药嘴时，仍可通过一头安装在药箱底部、带有过滤网的药管将药液从药箱的底部汲取到药嘴上。但由于药箱在输入或输出药液时，会改变药箱内空气的体积，从而使药箱内外产生气压差。为有效解决这个问题，透气阀的设计使药箱不单是简单的在药箱上开一个排气口，而是采用U形管双通结构隐藏在药箱盖中。

第四，药箱内还需根据药液的不同，配备不同尺寸的过滤网，用来过滤药液中的杂质或大分子固定物质，防止堵塞管路和喷嘴。当前，植保无人机的药箱常缺乏过滤装置。在药箱口（注入药液处）和药箱中药液进入管路的出口处，应安装过滤装置（滤网等），以防药剂中混入的固体颗粒堵塞喷头，或损坏管路、液泵等部件。另外，应采用适于无人机喷雾系统的药液搅拌装置，以防药液在药箱中出现分层、凝絮和沉淀，导致药效降低。

第五，药液在植保无人机飞行过程中会出现动荡现象。因此，药箱内还需配备防药液动荡装置。药箱主体结构可以通过设置含隔板结构、异形结构和变容式结构来防止药液晃动，提高稳定性。市场上大多数植保无人机药箱均没有防浪涌与防振荡功能。而植保无人机在作业过程中常有加速和减速操作，爬升、下降和转弯等也是经常性操作，这些操作对药液的振荡会影响无人机的飞行安全。有时会造成机身因飞行不平稳而重喷和漏喷。因此，防浪涌与防振荡装置在药箱中具有十分必要的作用。

作者简介：乔军（1978-），男，讲师。研究方向：植保无人机应用。