■ 張亦弛 陽(yáng)湘暉

湖南博航聯(lián)合技術(shù)有限公司是我國(guó)最早研發(fā)超低空遙控飛行農(nóng)業(yè)植保機(jī)的企業(yè)之一。博航BH300系列是以燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的高性能農(nóng)業(yè)植保低空遙控飛行作業(yè)機(jī)產(chǎn)品，該系列集飛行控制和作業(yè)信息反饋一體化的綜合遙控器、計(jì)算機(jī)輔助人工導(dǎo)航系統(tǒng)、智能化農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)以及安全耐用的直升起飛器，能適應(yīng)各種復(fù)雜的飛行環(huán)境、起降場(chǎng)地以及氣候條件。裝備體積小，外場(chǎng)展開迅速，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)輸方便，轉(zhuǎn)場(chǎng)快捷。對(duì)大面積作業(yè)環(huán)境及專業(yè)植保合作社采用升級(jí)套件，包括一套便攜式或車載式地面控制站，通過(guò)簡(jiǎn)單的觸摸板進(jìn)行操作，存儲(chǔ)或調(diào)出需要作業(yè)的農(nóng)地信息，如飛行航路、飛行高度與速度、噴灑劑量等作業(yè)信息。在進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中，通過(guò)地面站可以實(shí)時(shí)監(jiān)視各項(xiàng)飛行參數(shù)，同時(shí)可以對(duì)飛行及噴灑系統(tǒng)進(jìn)行遙距控制。當(dāng)飛行遇到緊急情況能自動(dòng)返航，自動(dòng)著陸，大大提高了植保作業(yè)的安全性。

1 BH300系列主要性能參數(shù)

博航系列低空遙控飛行農(nóng)業(yè)植保機(jī)作業(yè)能力強(qiáng)、飛行質(zhì)優(yōu)良，超低空噴灑農(nóng)藥確保充分覆蓋，用最少的劑量達(dá)到最大的防治蟲害效果。BH300系列主要性能參數(shù)列表1。博航飛行農(nóng)業(yè)植保機(jī)除病蟲害監(jiān)測(cè)及噴灑農(nóng)藥治理的植物保護(hù)外，還可應(yīng)用于：植物施肥——植物的生產(chǎn)態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、施肥；作物成熟度監(jiān)測(cè)——為精準(zhǔn)收割提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)——為相關(guān)部門防災(zāi)減災(zāi)提供依據(jù)；地理測(cè)繪——利用航拍技術(shù)對(duì)農(nóng)田進(jìn)行地理測(cè)繪，推進(jìn)農(nóng)田基本資料數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。

2 遙控遙測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及性能

（1）綜合遙控器。①遙控器通道數(shù)：14通道（12個(gè)比例式，2個(gè)開關(guān)量）；②發(fā)射/接收頻率：2.4GH z FASST；③最大遙控距離：1km（視距）；④任務(wù)顯示器：7”高亮彩色液晶顯示器；⑤自動(dòng)增穩(wěn)儀：6自由度MEMS慣性測(cè)量單元；⑥硬件：GPS全球定位系統(tǒng)，氣壓傳感器，地磁傳感器，10通道舵機(jī)控制器包括4個(gè)專用任務(wù)舵機(jī)接口；⑦軟件優(yōu)化：魯棒算法及地專家系統(tǒng)；⑧懸停精度：垂直方向±0.5m，水平方向±1m；⑨其它：最大耗電功率5W，質(zhì)量150g。

（2）地面站（選件）。①系統(tǒng)要求：WindowsXP（32位），WindowsVista（32位），Windows7（32位或64位）；②硬件要求：CPU：IntelCore i3或以上，內(nèi)存1～4GB；③接口USB或R S232C；④顯示器1024×768或以上；⑤人機(jī)界面為鍵盤+鼠標(biāo)。

（3）無(wú)線通信鏈路（選件）。①通信接口：USB2.0或R S232C；②通信頻率：900MHz；③發(fā)射功率：1000mW；④通信寬帶：115.2Kbps；⑤通信距離：10km（視距）。

3 飛行器特色與功能

（1）動(dòng)力系統(tǒng)。采用自主研發(fā)的“混合動(dòng)力”，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的翼型和匹配的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)飛行器遇到陣風(fēng)或氣流時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)能夠作出快速響應(yīng)，保持飛行姿態(tài)的穩(wěn)定性，能在5級(jí)大風(fēng)等惡劣天氣下安全執(zhí)行任務(wù)。內(nèi)置減震結(jié)構(gòu)，集成鎖尾陀螺，且發(fā)動(dòng)機(jī)具有定速器功能。

表1 BH 300系列主要性能參數(shù)

（2）應(yīng)力結(jié)構(gòu)件。飛行器的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件全部采用航空規(guī)格的7075－T6鋁合金，經(jīng)過(guò)熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)、可靠耐用。利用玻璃鋼和蜂窩夾層等復(fù)合材料制作而成的堅(jiān)固外殼可以承受一般的外力撞擊，并對(duì)飛行器的航電系統(tǒng)起了初級(jí)保護(hù)。

（3）飛行控制系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括GPS、6自由度慣性測(cè)量單元、磁場(chǎng)計(jì)、氣壓高度計(jì)等精密傳感器。全自動(dòng)GPS定位、定高、姿態(tài)增穩(wěn)模式使飛行器的操作更為容易。系統(tǒng)升級(jí)后可實(shí)現(xiàn)全自主模式支持自動(dòng)起降、自動(dòng)執(zhí)行植保作業(yè)任務(wù)。具備失控保護(hù)和自動(dòng)返航功能。飛行控制系統(tǒng)采用優(yōu)化的高魯棒性H無(wú)窮算法模型，保持飛行姿態(tài)的穩(wěn)定性，即使在大風(fēng)天氣懸停的精度也不會(huì)受到影響。

（4）控制模式及綜合遙控器?；诰C合遙控器的全手動(dòng)模式，姿態(tài)示穩(wěn)模式和GPS巡航模式，基于自定義遙桿或半自動(dòng)駕駛模式，基于地面站系統(tǒng)的無(wú)人干預(yù)全自動(dòng)飛行模式。集成業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的Futaba RC遙控器，結(jié)合博航自主研發(fā)的植保作業(yè)控制系統(tǒng)，成為一套操作簡(jiǎn)便，功能齊全的植保作業(yè)操作系統(tǒng)。系統(tǒng)界面簡(jiǎn)單易用，除了關(guān)鍵信息即時(shí)顯示功能外還有同步的聲音提示，作業(yè)人員的目光不需要離開正在作業(yè)的飛行器能即時(shí)了解直升機(jī)的狀況。對(duì)以下異常情況作出及時(shí)報(bào)警：速度偏差，航線偏差，高度偏差，剩余作業(yè)時(shí)間不足2分鐘，剩余藥量不足1升，剩余油量不足0.5升，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，發(fā)動(dòng)機(jī)馬力過(guò)低，電池電壓過(guò)低等。

（5）系統(tǒng)展開迅速且作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。系統(tǒng)可使飛行器最短能夠在2分鐘內(nèi)從地面自主起飛，執(zhí)行任務(wù)。作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，可達(dá)25分鐘?？砂从脩粢笤黾佑拖淙萘恳蕴嵘m(xù)航能力。最大飛行速度根據(jù)作業(yè)要求可隨時(shí)調(diào)整，自主飛行速度最高可達(dá)90km/h。機(jī)載發(fā)電系統(tǒng)，省卻地面反復(fù)充電和電池管理等煩瑣工作。機(jī)載備用電池同時(shí)能確保高可靠供電。

（6）地面站系統(tǒng)（選件）。智能化人機(jī)操作界面，支持一鍵起飛，一鍵返航，一鍵著陸?？煽考用艿耐ㄓ崊f(xié)議，有效測(cè)控距離為10km（視距）。自動(dòng)檢查飛行路徑的正確性，實(shí)時(shí)反饋精確飛行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)改變飛行路徑。航點(diǎn)屬性設(shè)置：高度，經(jīng)緯度，轉(zhuǎn)彎模式，飛行速度，航點(diǎn)超時(shí)。飛行任務(wù)控制，航拍快門控制，空投控制。提供簡(jiǎn)單地圖測(cè)繪，正射攝影輔助工具包。

4 噴霧系統(tǒng)及作業(yè)流程

（1）噴霧設(shè)備。采用原裝進(jìn)口、高精密、抗磨損、航空作業(yè)專用的陶瓷噴霧噴霧部件，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定。聚丙烯噴嘴體由陶瓷噴孔材質(zhì)構(gòu)成，采用ISO顏色編碼，根據(jù)流量和霧滴大小提供多樣化噴嘴，最大工作壓力為3kg，噴霧角度為110°。

（2）適用農(nóng)藥。適用于殺蟲劑、防霉劑、脫葉劑和植被肥料等噴霧作業(yè)，用于苗后觸殺型除草劑、殺菌劑和殺蟲劑，細(xì)小霧滴和下瀉氣流確保藥劑達(dá)到施藥目標(biāo)區(qū)域。壓力為3kg及以上時(shí)，可與落葉劑和葉面肥配合。噴霧劑量自動(dòng)控制系統(tǒng)，能按照飛行高度與速度實(shí)時(shí)調(diào)整農(nóng)藥施放的劑量，確保最精確的噴灑作業(yè)及覆蓋面。

（3）作業(yè)流程。①到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)取出裝備，給飛行器注入汽油及作業(yè)用農(nóng)藥；②打開設(shè)備電源，檢查機(jī)器及噴霧系統(tǒng)工作是否正常；③通過(guò)綜合遙控器設(shè)定作業(yè)信息，如農(nóng)地編號(hào)、農(nóng)藥編號(hào)等并檢查各項(xiàng)預(yù)設(shè)定信息是否正確；④確保起飛場(chǎng)周邊安全后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；⑤打開綜合遙控器的自動(dòng)增穩(wěn)開關(guān)并緩緩提高飛行器的飛行高度，通過(guò)綜合遙控器的兩根遙桿控制直升機(jī)前、后、左、右、上、下告示動(dòng)作，把直升機(jī)移動(dòng)到預(yù)設(shè)高度和作業(yè)起點(diǎn)；⑥打開自動(dòng)噴霧系統(tǒng)開關(guān)，開始噴霧作業(yè)；⑦按照綜合遙控器任務(wù)顯示屏上的儀表信息和預(yù)設(shè)航路控制直升的前進(jìn)飛行，遇到嚴(yán)重偏航或高度誤差時(shí)任務(wù)顯示屏?xí)霈F(xiàn)報(bào)警信息，同時(shí)以圖標(biāo)和聲音的方式提示操作員對(duì)飛行姿態(tài)進(jìn)行修正；⑧當(dāng)油料或農(nóng)藥耗盡，任務(wù)顯示屏即時(shí)報(bào)警并自動(dòng)記錄飛行器當(dāng)時(shí)所在位置，操作員控制飛行器返回預(yù)設(shè)著陸點(diǎn)；⑨飛行器到達(dá)著陸點(diǎn)的上空，操作員拉動(dòng)下降遙桿，直升機(jī)平穩(wěn)緩緩下降；⑩當(dāng)飛行器起落架觸地后，操作員關(guān)掉遙控器的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火開關(guān)，進(jìn)行簡(jiǎn)單檢查后注入汽油和農(nóng)藥繼續(xù)作業(yè)。