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農(nóng)業(yè)植保無人機需在 “低空（1-3m）、作物冠層干擾” 環(huán)境下作業(yè)，風場特性（如近地面風速衰減、作物遮擋導致的亂流）與高空差異顯著。本文設(shè)計農(nóng)業(yè)植保專用抗風試驗裝置，通過模擬低空風場與作物冠層干擾，驗證植保無人機在作業(yè)高度的抗風能力與噴霧均勻性。由Delta德爾塔儀器聯(lián)合電子科技大學（深圳）高等研究院——深思實驗室團隊、工信部電子五所賽寶低空通航實驗室研發(fā)制造的無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置，正成為解決無人機行業(yè)抗風性能測試難題的突破性技術(shù)。

無人機風墻測試系統(tǒng)\無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置

一、農(nóng)業(yè)植保場景的抗風測試核心需求

植保無人機的抗風測試需聚焦 “低空作業(yè)” 與 “噴霧效果” 兩大核心：

低空風場特性：近地面（1-3m）風速受地面摩擦影響，比高空（10m）低 20%-30%，且風場更不穩(wěn)定（風速波動 ±1.2m/s），傳統(tǒng)裝置的 “高空風模擬” 無法貼合實際；

作物冠層干擾：小麥、水稻等作物的冠層會阻擋氣流，形成局部渦流（如冠層上方風速 8m/s，冠層內(nèi)僅 4m/s），渦流會導致無人機姿態(tài)波動，同時影響噴霧均勻性（如藥液飄移、漏噴）；

噴霧 - 抗風聯(lián)動測試：僅測試抗風穩(wěn)定性不夠，需同步驗證 “強風下的噴霧效果”，避免無人機穩(wěn)定但藥液無法精準噴灑的問題。

二、植保場景定制化裝置設(shè)計

（一）低空風場模擬系統(tǒng)

近地面風場生成：采用 “低置風機 + 地面摩擦板” 設(shè)計，風機出風口高度 1m（貼合植保作業(yè)高度），地面鋪設(shè)粗糙橡膠板（模擬土壤、草地的摩擦系數(shù)），生成 3-10m/s 的低空風場，風速衰減特性與實際農(nóng)田一致（高度每降低 0.5m，風速下降 10%-15%）；

風場波動控制：通過風機轉(zhuǎn)速的 PID 閉環(huán)調(diào)節(jié)，模擬農(nóng)田常見的 “陣風波動”（如 5m/s 穩(wěn)態(tài)風基礎(chǔ)上，疊加 ±1.5m/s 的隨機波動），波動頻率 0.5-2Hz，貼合自然風特性。

（二）作物冠層干擾模塊

縮尺作物模型：根據(jù)不同作物類型（小麥、水稻、玉米），制作 1:1 縮尺的作物冠層模型（高度 0.3-1.2m），采用柔性塑料材質(zhì)模擬作物莖稈的彈性（風吹時可彎曲，風停后復位），還原作物對風場的阻擋與擾動；

冠層風場監(jiān)測：在作物冠層上方、中部、下方分別布置微型風速傳感器，實時監(jiān)測不同高度的風速分布，確保冠層干擾風場與實際農(nóng)田的誤差≤8%。

（三）噴霧 - 抗風聯(lián)動測試單元

噴霧采集與分析：在試驗平臺下方布置 100 個均勻分布的噴霧采集杯（容量 10ml，精度 0.01ml），采集無人機在不同風況下的噴霧量，通過軟件計算噴霧均勻度（變異系數(shù) CV 值，CV≤15% 為合格）；

藥液飄移測試：在平臺周圍布置飄移捕捉紙，測試不同風速下（如 5m/s、8m/s）藥液的飄移距離，評估抗風性對環(huán)境影響的控制能力。

三、應(yīng)用案例與效果

某植保無人機企業(yè)采用該裝置測試其 4kg 級多旋翼植保機（針對小麥田作業(yè)）：

抗風穩(wěn)定性測試：在模擬 “6m/s 低空風 + 小麥冠層干擾” 場景下，無人機懸停姿態(tài)角波動≤±3°，滿足作業(yè)要求；若移除冠層模型，波動降至 ±2°，驗證了冠層干擾對姿態(tài)的影響；

噴霧效果驗證：5m/s 風速下，噴霧均勻度 CV 值為 12%（合格）；8m/s 風速下 CV 值升至 23%（不合格），提示需優(yōu)化噴頭設(shè)計（如增加防飄移噴頭）；

田間驗證：根據(jù)裝置測試結(jié)果優(yōu)化的無人機，在小麥田實際作業(yè)中，8m/s 風速下噴霧均勻度 CV 值降至 18%，漏噴率從 15% 降至 5%，作業(yè)效率提升 20%。

結(jié)語

農(nóng)業(yè)植保專用裝置通過低空風場與作物干擾的模擬，實現(xiàn)了 “抗風穩(wěn)定性” 與 “噴霧效果” 的聯(lián)動測試，為植保無人機的實戰(zhàn)優(yōu)化提供了精準依據(jù)。后續(xù)可增加更多作物類型的冠層模型（如棉花、果樹），提升裝置的場景適配范圍。