高速飞防:是造概念还是效率革命?
高速飞防:是造概念还是效率革命?
极飞农业智能
2022-11-02 18:01
20480
官方新闻
极飞农业智能
2022-11-02 18:01
高速飞防:是造概念还是效率革命?

农业无人飞机的作业效率由什么决定?

极飞 P100 Pro 农业无人飞机

如何实现 13.8 米/秒的高速飞防?

我们一起来看看


农业无人飞机的作业效率,一般指的是在单位时间内的作业亩数:效率 = 面积 ÷ 时间


而作业面积主要由无人飞机的飞行速度和作业幅宽来决定,也就是说,飞得越快、喷/播幅覆盖范围越大,作业效率越高,反之亦然。

微信图片_20221103162837.gif

农业无人飞机的作业效率主要由飞行速度和作业幅宽决定


熟悉极飞农业无人飞机结构的朋友应该知道,睿喷系统的喷头是安装在螺旋桨下方,意味着无人飞机的喷幅取决于两个喷头安装的距离差,那么无人飞机的尺寸和结构则成了喷幅的决定性因素。

微信图片_20221103162858.png

同为四旋翼设计的 50 公斤级 P100 Pro 最大喷幅为 10 米,比 20 公斤级的 P40 大了 67%


那么,如果在机身结构不变的基础上,飞行速度则成了决定作业效率的关键因素。但如果想要通过提高飞行速度来提升作业效率,有一道大坎需要迈过:

高速飞行时,如何减少药雾飘移?如何保证作业效果?


喷洒的质量取决于速度吗


过去,我们的用户普遍使用 6-8 米/秒的速度进行植保作业,取得了不错的喷洒效果和口碑,所以很多人都认为无人飞机植保作业的速度不能过多超过此数值,否则就可能会影响喷洒效果或产生药害。


的确,这种认知是有一定科学依据的:


农业无人飞机雾化粒径一般在100-120 微米,这样药液就被雾化得很细,重量很轻,如果飞行速度过快,无人飞机的下压风场对保护药液沉降的作用时间就变少了,细腻的雾化颗粒则更容易受到环境风的影响而产生飘移、蒸发等问题,从而影响喷洒效果,因此,用户为了保证效果,会使用一个相对合适的飞行速度来作业。


那么,如果从想要提升作业效率的本质问题出发,问题来了:


问:为什么不能把雾滴粒径加大?通过让药液颗粒增重,减少药雾飘移,从而达到提升飞行速度的目的?


答: 在睿喷 3 系统研发时,我们做了大量实际测试:在 2~3 级横向风(飞防常见环境风级别)的环境下,将亩用量设定至 2 升/亩, 验证不同雾滴颗粒大小和飞行速度之间的关系,得出结论:


当 P100 Pro 飞行速度在 13.8 米/秒、雾滴粒径 230 微米左右时,其雾滴重量比 110 微米粒径时重约 8 倍,目测沉降效果并没有显著差异,雾滴也没有到处乱飘。可见在许多不需要“强穿透”的植保场景中,这个方式可能是可行的。

微信图片_20221103162907.gif

P100 Pro 在不同飞行速度下的喷洒效果



大粒径雾滴虽然貌似解决了高速飞行作业时产生的飘移问题,但肯会又会有人问:


雾滴颗粒变大会不会影响着药效果?


答: 理论上说是会,但不能脱离实际场景来考虑这个问题。


因为药液粒径变大,体积就会变大,这意味着每平方厘米的着药量就减少了,从而可能影响着药效果。那么,是不是通过加大亩用量,来维持着药量呢,从而减少对效果的影响呢?


实际上也是可行的,我们可以去横向看其他的喷洒方式,比如有人飞机的喷洒,同样也是通过提升亩用量,用较大粒径的雾滴,实现更快的飞行速度,也能维持不错的喷洒效果。同理,农业无人飞机的喷洒也无非是在载重、喷洒量、粒径、速度之间取一个更好的平衡。

微信图片_20221103162919.png

有人飞机喷洒作业时的飞行速度普遍超过 200 公里/小时(55.6 米/秒)


如何提升飞行速度


我们都知道,在飞防作业中,如果想维持单位面积内着药量的恒定,想要提升飞行速度,无人飞机的泵药能力同样要跟上,要不然可能会出现药液还没来得及泵出来,无人飞机已经飞过了需要喷洒的区域。


以极飞 P100 2022 款搭载的睿喷 2 为例,12 升/分钟的泵药能力最多只能支持在 2 升/亩(大田场景)的亩用量下以 7.5 米/秒速度作业,或者 20 升/亩(果树场景)的亩用量下以 2 米/秒速度作业。


那么,搭载睿喷 3 的极飞 P100 Pro 2023 款农业无人飞机,可以实现同样的参数下,飞行速度接近翻倍,意味着作业效率也有成倍提升。

微信图片_20221103162925.jpg

另外,更大的流量,除了可以带来同样的亩用量下更快的飞行速度,同样,也可以在一定的作业速度下,支持更大的亩用量,这在果树植保上意义重大,进一步拓展了作业场景。


为了获得更大的喷洒流量,极飞 P100 Pro 农业无人飞机搭载的睿喷 3 为蠕动泵升级了功率更大的电机和支持更大流通量的双泵管,支持最大 22 升/分钟的泵药能力,雾化粒径在 60-400 微米区间内连续可调,配合 50 升智能药箱,即使在 13.8 米/秒的速度下作业,也能保障植保效果。


飞行速度提升后效率提升多少

微信图片_20221103162935.png

据实际测试验证,当航线长度在 400 米左右的大田地块,搭载睿喷 2 的极飞 P100 2022 款农业无人飞机作业效率大约在 195 亩/小时(亩用量 2 升/亩,航线间距 9 米,飞行速度 7.5 米/秒),而 P100 Pro 2023 则能达到 285 亩/小时(亩用量 2 升/亩,航线间距 9 米,飞行速度 13.8 米/秒),作业效率提升了 47%。


而在果树场景下,以芒果病虫害防治为例,P100 2022 款农业无人飞机作业效率大约在 20 亩/小时(亩用量 20 升/亩,航线间距 3.5 米,飞行速度 2 米/秒),而 P100 Pro 2023 能达到 30 亩/小时(亩用量 20 升/亩,航线间距 3.5 米,飞行速度 3.5 米/秒),作业效率提升了 50%。


从用户需求出发,以第一性原理从需求本质设计产品,一直是极飞科技实现不断创新方法论。把性能拉到需求的边界,把产品如何使用的选择权交还给用户,我们希望通过更多的思考,结合更多的实践经验,给用户带来更好用、可靠的产品,与用户一同带领行业实现农业生产效率的提升。