农业航空技术研究述评与新型农业航空技术研究1研究概况

农业航空技术研究述评与新型农业航空技术研究张国庆（安徽省潜山县林业局安徽，246300）摘要：本文分析了我国农业航空技术现状和存在的问题，并从作业器具、航空器的技术改进和航空管理改革三方面，提出了应对对策。首先，在我国目前现有飞机中，选择适合农业航空作业的机型，或者引进发达国家先进的农用飞机，逐步改造成适合我国国情的农业航空作业系列机型。在作业器具方面，尽快研发风送式静电航空喷雾器，以提高植保航空作业质量和作业效率；综合现有遥感和信息技术，建立先进的航测系统，实现的农林业生态系统实时监测。在新型农用航空器方面，开发起飞性能好、适应不同作业要求载重量的、使用普通燃油的飞机或者性能更好的碟形飞行器，以进一步降低农业航空作业成本，提高作业质量。在航空管理上，尽快制定农业航空管理法和有关作业、管理标准，规范农业航空管理与作业行为，扶持农业航空事业发展。关键词：农业；航空；碟形飞行器；风送静电喷雾；零成本维护1.研究概况农业航空作业突出优点，主要表现在速度快，效率高，质量好，尤其是在地面无法到达或无法进行地面作业的区域，或者突发事件的应急处理，进行航空作业，更加凸显了其优点。此外，与地面人工作也相比，其作业成本较低，特别适合大面积作业。我国每年粮食作物发生生物灾害面积达3.6亿h㎡，虽经防治挽回大量经济损失，但每年仍损失粮食4000万t。其他农作物如棉花损失率为24％，蔬菜和水果损失率为20％至20％。而据联合国粮农组织（FAO）估计，全世界每年因病虫草害损失约占粮食总产量的三分之一，其中因病害损失10％，因虫害损失14％，因草害损失11％。农作物病虫害除造成产量损失外，还可以直接造成农产品品质下降，出现腐烂、霉变等，营养、口感也会变异，甚至产生对人体有毒、有害的物质。我国每年林业生物灾害发生面积0.11亿h㎡，直接经济损失和生态服务价值损失880多亿元。因此，农业航空技术的研究与应用，除了施肥、播种、航测上外，主要是植保，尤其是在大面积暴发性生物灾害的航空防治作业上，防治效果十分明显，其优越性十分明显。1.1主要农用航空器目前，我国农业主要航空器具是Y-5、Y-5B、N-5A、N-5B、海燕、海鸥飞机等，其他飞机在部分地区也曾使用，如表1、表2所示[1～97,102]。除了N-5系列外，其它用于农业航空作业的航空器都是改装的，不是针对农业作业特点专门设计的，在作业过程中，都存在着一定的缺陷。Y-5即运5飞机，是新中国制造的第一架小型运输机，采用双翼布局，后三点式起落架，一台活塞式航空发动机和一具四叶金属螺旋桨，最大载重1500kg，是一种安全可靠、性能良好、多种用途的轻型飞机，并具有经济性好、使用维护简单、安全可靠等特点，不仅能低空飞行，用于植保、播种、施肥、森林消防、地质勘察、探矿等，而且加装涡轮增压器后，还能够进行高空飞行，用于探测高空大气和航空测量，如果加装水上飞行设备，又能作水上飞机使用。Y-5B继承了Y-5基本型飞机的机体结构和多用途适应性，并采用了抗腐蚀结构和专门研制的任务设备，包括具有应急抛投能力的大型药箱（或水箱）、高流率风动泵、各种规格的喷洒装置；换装了全新的波兰进口动力系统，延长了发动机和螺旋桨的使用寿命；更新并加装了现代化的通信、导航等设备，使通信质量、联络距离、导航能力等方面都达到了比较先进的水平；减轻了飞机的自重，提高了商载能力；采用了现代化的农业喷撒设备，逐步形成了Y-5B农林型、Y-5B(K)客机型、Y-5B(D)多用途型、Y-5B(C)军用跳伞型、Y-5B-100公务型系列飞机，使运-5B飞机成为能够广泛满足通用航空需要的系列化飞机。N-5系列，又叫农5飞机，具有操纵灵活、维护方便、使用经济、安全可靠等众多优点。N-5A飞机是我国第一架自行设计研制和生产的农林专用飞机，为单发动机、单驾驶、下单翼、固定式前三点起落架飞机，装用美国莱康明公司生产的400匹马力活塞式发动机和美国哈扎尔公司生产的恒速变距三叶金属螺旋桨，备有喷洒液体和播撒粉状或颗粒物料等两种农业设备，可进行播种、施肥、除草、农林业病虫害防治、森林防火等。N-5B型飞机是N-5A基础上，对结构、药箱载量、舒适度和作业设备等方面作了改进，配装捷克WalterEnginesa.s公司的M601F型涡轮螺旋桨发动机，起飞功率777马力，满载升限6000米，主要用于农田播种、施肥、除草、治虫、飞播造林、护林防火的等作业项目，经过改装，还可兼顾治安巡逻、救灾指挥、航测航摄、影视制作、宣传广告等。海燕飞机是洪都集团研制生产的串列双座教练机，该机为全金属硬壳式结构，全金属双梁式下单翼，机翼后缘装有襟翼和副翼：尾翼由水平安定面、升降舵、垂直安定面、方向舵和整流包皮组成；可收放前三点式起落架，前起落架为支柱式，主起落架为半摇臂式，主起落架的减震器适于在草地上起落，主轮可制动；装置一台活塞6星形冷气9缸活塞发动机，与发动机配套的是“奋发”-530自动变距双叶全金属螺旋桨；座舱分为前舱和后舱，前后舱有联动的双重操纵机构和各种指示仪器；飞机上装有高度表、速度表、升降速度表、地平仪、磁罗盘和发动机转速表等飞行仪表，超短波电台和无线电罗盘等无线电设备。该机性能价格比优、经久耐用、安全可靠、便于维护、能在土跑道上起降等，这些特点构成了海燕飞机在该领域强大的竞争优势。蛟龙-600是一款单船身四发涡轮螺旋桨式综合救援飞机，最大起飞重量为60吨，可以在陆地和水面上起降，拥有执行应急救援、森林灭火、海洋巡察等多项特种任务的强大功能，首架原型机将于2013年首飞。蛟龙-600用在森林防火和城市高层建筑救火上，在水面起降，一次汲水时间不大于20s，投水高度（相对树梢）30～50m，投水命中率大于98%，最大平飞速度为每小时555公里，起降抗浪高度达2.8米，最大航程为5300公里，可在水源与火场之间多次往返，投水灭火。海鸥300飞机是中国国内首款自主知识产权水陆两栖飞机，2010年8月首飞。海鸥300飞机从技术上已经达到了欧美国家同级别水陆两栖飞机的先进水平，该机选装高性能大功率发动机，配置综合显示仪、雷达和大气数据计算机等先进航空电子设备，可广泛用于公务飞行、客货运输、医疗救护、航空探测、旅游观光等，也可以进行水上巡逻，并有可能在农业领域有较大的应用前景。1.2限制性技术因子就目前技术水平而言，对农业航空作业限制性因子很多，有作业设备上的，有航空器上的，有管理上的。就航空器而言，目前主要限制性因子是农用专用机型少，农用飞机多是通用运输机改装的，商载量、飞行高度、飞行速度、起飞条件等都不适合恶劣的农业作业条件。农用飞机商载量普遍不大，再加上需要专用机场，调机效率和作业效率很低，直接导致作业成本增高。此外，绝大部分飞机使用的都是专用航空燃油，农业航空作业时加油不方便，同时又提高了作业成本。表1农业植保航空作业研究概况药液时间（年）地点机型喷头作业对象调机时间效率（%）药剂施药量（ml/h㎡）虫口减退率（%,检查时间[天]）成本（元/h㎡）1987安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫＞900.71988安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫＞901989安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫100杀灭菊酯，敌杀死109,35＞90、＜500.61,0.81990安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫10010%敌虫菊酯100.590左右0.91991安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫10%敌虫菊酯86.6,102980.741992安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫95,11994安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫10%杀灭菊酯150980.941996安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫17.120%杀灭菊酯%80%敌敌畏2.382003安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫34.220%杀灭菊酯%80%敌敌畏62.5+12.52010安徽潜山Y-5运输机马尾松毛虫72.34.8%高效氯氰菊酯+40.8%毒死蜱375+60＜5083.332001～2004广东梅州马尾松毛虫25%灭幼脲ⅢFW45030.4～81.6，282001～2004广东梅州马尾松毛虫50亿孢子/g白僵菌D750046.3～96.9，282001～2004广东梅州马尾松毛虫30%绿得宝FW60088.4～90.2，282001～2004广东梅州马尾松毛虫100亿活芽孢/g苏云金杆菌WP150048.0～86.2，282005辽宁凌源Y-5运输机油松毛虫赤松毛虫落叶松毛虫1.2%苦烟乳油EC33395.9,455.52005辽宁凌源蜜蜂-4超轻型机油松毛虫赤松毛虫落叶松毛虫1.2%苦烟乳油EC23397.4,4542003湖南R-44直升机DTM-481.471.91442001～2004福建沙县海燕超轻型机波纹杂毛虫2.5%溴氰菊酯EC+白僵菌超低量95.0～96.42001～2004福建沙县海燕超轻型机波纹杂毛虫2.5%溴氰菊酯EC超低量95.7～98.02001～2004福建沙县海燕超轻型机波纹杂毛虫1750亿/g白僵菌超低量84.6～86.92007四川米-17B7高原直升机7616-400西藏飞蝗4.5%高效氯氰菊酯EC70094.62007四川米-17B7高原直升机7616-400西藏飞蝗200亿/ml类·苏悬乳剂FW60088.52007四川米-17B7高原直升机7616-400西藏飞蝗100亿/ml杀蝗绿僵菌油悬乳剂FW60083.22004新疆巴音郭楞Y-5B运输机春尺蠖16000IU/mgBtWP+敌杀死1500+3097.92～99.74表1农业植保航空作业研究概况（续）药液时间（年）地点机型喷头作业对象调机时间效率（%）药剂施药量（ml/h㎡）虫口减退率（%,检查时间[天]）成本（元/h㎡）1987～1999福建三明A-1B超轻型飞机马尾松毛虫1100亿×85%孢子/g白僵菌7595.3,301987～1999福建三明A-1B超轻型飞机马尾松毛虫白僵菌粉375091.3,301987～1999福建三明A-1B超轻型飞机马尾松毛虫白僵菌粉150089.5,301987～1999福建三明A-1B超轻型飞机马尾松毛虫2.8%溴氰菊酯EC3099.5,71987～1999福建三明A-1B超轻型飞机马尾松毛虫2.8%溴氰菊酯EC3098,71987～1999福建三明蜜蜂-3超轻型机黑荆树卷叶蛾袋蛾、尺蛾20%氰戊菊酯53.7～97.11987～1999福建三明蜜蜂-3超轻型机毛竹枯梢病70%甲基硫菌灵WP21.41987～1999福建三明海燕650B超轻型机马尾松毛虫刚竹毒蛾白僵菌纯孢子150000个孢子72.5571987～1999福建三明海燕650B超轻型机马尾松毛虫刚竹毒蛾90%白僵菌纯孢子150000个孢子90571987～1999福建三明海燕650B超轻型机马尾松毛虫刚竹毒蛾菊酯类45～6076.6～95.7571987～1999福建三明Y-5运输机马尾松毛虫白僵菌粉82.952.051997北京AD-200N超轻型飞机麦蚜25%辛·氰EC105093.6,71997北京AD-200N超轻型飞机麦蚜25%辛·氰EC97578.9,71997北京AD-200N超轻型飞机麦蚜50%辟蚜雾+80%敌敌畏EC10+7098.7,71997北京AD-200N超轻型飞机麦蚜50%辟蚜雾+80%敌敌畏EC10+6591.8,71997北京AD-200N超轻型飞机麦蚜15%吡虫啉EC301997北京AD-200N超轻型飞机麦蚜80%敌敌畏EC+40%氧化乐果EC50+5085.1,71998北京AD-200N超轻型飞机麦蚜48%乐斯本EC2574.2,71998北京AD-200N超轻型飞机麦蚜80%敌敌畏EC+40%氧化乐果EC50+5098.1,71999浙江宁波海燕650CHY-1松墨天牛红太阳（倍硫磷+菊酯类）触破式CS90043.2～842004新疆沙雅Y-5B运输机春尺蠖16000iu/mgBtWP+4.5%高效氯氰菊酯1500+6094.35～96.82004新疆沙雅Y-5B运输机春尺蠖25%灭幼脲Ⅲ+4.5高效氯氰菊酯3750+6094