第10章 农业航空技术

213第10章农业航空技术研究农业航空技术是指应用飞机或航空器配备相应设备为农业提供各种服务的航空技术，主要包括航空植保(农田、林果、草原等的病虫害、鼠害防治、农田灭草)、飞机播种(稻麦、草场、造林)、施肥及植物生长调节剂、人工降雨、防雹、护林(防火、病虫害监测)、农业和渔业遥感、航空测量、资源调查等。10.1农业航空技术的发展农业航空起始于20世纪20年代，蓬勃发展于第二次世界大战之后，至20世纪末期，全世界已有农用飞机60多种，其中固定翼飞机40多种，旋翼(直升)飞机20多种，共约三万余架。经农业航空处理的耕地面积达2.4亿公顷，占世界耕地面积17%。其中，美国、前苏联、日本三国分别达到1亿公顷、7000万公顷、和180万公顷，分别占本国耕地面积的45%、35%和39%。世界主要农业发达国家都有一支可观的农业航空力量。其中，前苏联拥有l万多架农用飞机，美国有8千多架，加拿大、澳大利亚等国也有数百架。飞机机型主要是固定翼飞机。日本农用飞机大多是直升飞机。建国以来，在党和政府的关怀下，我国的农用航空事业也得到了一定的发展。1952年，我国首次在黑龙江大兴安岭和小兴安岭地区进行护林飞行，1956年开始用飞机防治水稻病虫害，1958年在泰来开始用飞机灭蝗。改革开放以来，各专业航空公司和地方航空公司应运而生，1983年我国第一个企业自办的农用航空服务队在新疆生产建设兵团成立，1986年黑龙江农场总局成立了农业航空作业服务站，1992年沈阳市苏家屯农用航空服务站成立。农机化生产技术研究的理论与实践214目前，我国除民航系统有17个飞行单位从事农业航空作业外，还有近30个专业航空公司和地方航空公司也从事航空作业，飞机机型超过10种，总数超过300架。其中隶属全国农机系统的农用航空作业服务站共9个，主要分布在辽宁、天津、山东、四川、江苏等省市。累计作业5l万小时，其中进行农化作业8133万公顷，播种造林1333万公顷，种草70.26万公顷。但我国有7000多万公顷宜林荒山、荒地，其中许多处于人烟罕至的地区，唯有应用飞播造林才能奏效。我国的草原、草坡等天然草场共3亿公顷，几乎需要全部播种改良。现有农业航空作业能力与实际需要相差甚远，市场需求潜力巨大。航空作业的独特优点是速度快、效率高、效果好、成本低。据测算，飞机防治农田病虫害与地面防治相比，用药节省20%~50%，效率提高50~100倍，成本降低50%以上。飞播造林作业与地面播种相比降低成本60%~80%，播种牧草降低成本50%，播种水稻降低成本60%~75%。随着农业现代化的发展，农业航空技术应用日益广泛，并在农业生产中发挥着越来越重要的、不可替代的作用，尤其在我国农业病虫害发生率高，危害大的条件下。据统计，有的地区病虫害造成的农作物减产，平均每年不低于10%，严重时达50%，甚至绝收。广泛地应用航空植保技术是提高农作物的产量和产品质量的有效手段，同时，由于航空植保具有高效、低耗、减少农药用量，降低生产成本，减少环境污染等优势，其广泛应用必将带来良好的社会效益、经济效益和生态效益。10.2农业航空项目、内容及特点10.2.1农业航空项目农业航空技术主要有以下作业项目：（1）飞播农作物、树木、牧草等；农业航空技术研究215（2）喷洒农药、肥料、化学除草剂、植物助长剂；（3）航测山脉流域、农田地貌、地下资源、产量评估；（4）消云防雹、人工降水、化雪、护林灭火、航爆河道冰排；（5）侦察鱼群、空投鱼苗以及投放治虫用的寄生蜂卵卡等；（6）探查灾情、治虫灭鼠除害、调查植被和野生动、植物资源。10.2.2农业航空的内容农业航空作业的具体内容包括：（1）农业用飞机进行播种、化学除草、施肥、防病、人工影响天气、空中灾情调查、脱叶催熟干化、喷洒生长调节剂、防治鼠害、航摄土地规划等（图10-1）。在国外，还用飞机进行农业资源调查、喷洒土壤增温剂、防霜冻等作业。（2）林业用飞机播撤树种造林、防治林木病虫鼠害、护林防火、化学灭火、机降伞降、空投急救、人工影响天气、森林资源调查等。（3）牧业播种、播撤草籽、草原施肥、灭鼠、治虫、化学除草、人工影响天气、防治家畜体外寄生虫和传染媒介昆虫等。在国外，还用飞机防治草原野兔、放牧畜群等作业。（4）副业防治蚕区食时性害虫、竹林竹蝗危害、果树病虫害防治等。在国外还用飞机投放野鸭等。（5）渔业运输和空投鱼、鱼苗、海洋侦察鱼鲜、渔业资源调查、海上救护等。（6）其它用飞机参加抗旱防汛、抢险救灾、运送物资、化雪引水、探测地下水资源、消灭寄生虫、野生动物调查、卫生防疫、输电线路安装及巡护等。在我国农业航空中，主要是农作物病虫害防治和森林防火占有很大比重。农机化生产技术研究的理论与实践216图10-1农用飞机飞防作业10.2.3农业航空的特点农业航空之所以能在许多国家迅速发展，并成为现代化农业生产的重要标志，是因为农业航空具有以下特点：（1）适应性由于飞机是在空中进行，不压实地表土层，不损伤农作物，因此无论是山地、平原、水田、旱地还是垄作、平作，高秆、矮秆以及不同作物生育期等均可作业。一般飞机不受什么限制，能完成地面农业机械无法完成的重大任务。（2）及时性由于飞机速度快，作业效率高，能满足时间性较强的作业项目。特别是用飞机喷洒农药，能在短期内防治、控制和消灭突发性以及毁灭性的大面积病虫害，减少经济损失。（3）综合性飞机作业采用先进的技术设备，可满足综合性的生产要求。安装夜视仪和雷达，可在夜间进行某些作业；应用遥感技术可探测水源；通过安装专用设备，可进行农作物播种、施肥、治虫等连续性机械化作业；可喷液、喷粉、喷颗粒以及施肥、治虫并行混喷，体现了一机多具、多能、多效的功能。（4）可靠性飞机作业喷洒均匀、雾化好、覆盖面积大，作业效果好，能在最佳期限内达到作业的目的，收到预期效果。（5）高效性以运一5飞机为例，每架次低量喷洒作业可达53.3公顷，每天完成作业面积1333.3公顷，可收到较好的社会效益和较高的经济效益。农业航空技术研究21710.3农用飞机的选型与配备10.3.1农用飞机的选型与设施配备（1）农用飞机选型的原则一般农用飞机作业以选择运一5、运—B、运—11、农林—5为好，小面积作业可选择成本低的海燕、蜜蜂轻型飞机。选择农用飞机实施作业要突出飞机的安全性、实用性和经济性，一般要掌握以下几个原则：1)以专业性为主，兼顾多种用途；2)以中型机为主，适当配备小型和轻型等不同量级飞机；3)以固定翼飞机为丰，配备部分直升飞机；4)以农业作业型为主，兼顾林业飞行；5)以国产机型为主，在可能条件下适度引进外国机型。对农用飞机的基本性能要求是起飞、着陆距离短，对起降场地要求不高，操纵性能好，超低空性能优越，爬升率大、加速性能好、转弯半径小，载荷大，加载方便，维护保养方便，安全性能好等。（2）农用飞机主要机型目前国产农用飞机主要有Y—5型、Y—5B型、Y—11型、Y—12型、N5A型，此外还有HU一2型(海燕650B)，超轻型飞机主要有M—3C（蜜蜂3号）等。进口农用飞机有：PLl2—T400型(空中农夫)、赛斯纳—l88型、M—18A型(单峰骆驼)、GA200型(画眉鸟)等。国内直升机参与农林作业项目不多，主要是护林飞行。主要机型有Z—9型(国产)、米8、小松鼠、贝尔212等。进口机型性能先进，但因价格、航材供应等问题制约，数量很少，目前国内农业航空仍以国产机型为主。目前仍在生产的固定冀机型有：Y一5B型、N5A型、Y—12型、HU一2C(海燕650C型)、蜜蜂3C型等。农机化生产技术研究的理论与实践218（3）农用航空作业配套设备航空作业配套设备主要有为不同飞机配套的喷雾、喷粉设备、播种设备等。航空喷雾设备分为常量、低量和超低量喷雾设备。Y—5B型、Y—11型、N5A型等飞机可选配各种喷雾设备，而HU-2型和超轻型飞机受载重量的限制只进行超低量喷雾作业。一般航空作业常量喷雾每公顷喷施量为30L以上，雾滴直径300m以上；低容量喷雾每公顷喷施量为5~30L，雾滴直径120~300m；超低容量喷雾每公顷喷施量为5L以下，雾滴直径80~120m。不同喷施技术具有不同的特点和适用范围。常量喷雾主要用于喷施除草剂，低容量和超低容量喷雾主要用于病虫害防治。目前，低容量喷雾应用最广泛。国产主要农用飞机性能参数如表10-1所示。10.3.2县级航空站设施配备（1）县级航空站基本设施配备选型依据县级农业航空站作为区域农业航空服务网的组成部分，主要用于补充骨干大网的空白区和较小面积、较复杂地形以及应急的农业航空作业。从其使用范围和县级地方技术、经济条件角度出发，应选择配备技术要求相对较低、投资较少的轻型及超轻型飞机。这样，便于尽快建设、自行管理、尽早见效。目前可供选择的国产轻型或超轻型飞机主要有：超轻型飞机，如M—3C型(蜜蜂3C型)；轻型飞机，如HU一2C型(海燕650C型)。这类飞机可配备超低量喷雾设备完成植保作业。（2）基本设施配备1）蜜蜂3C型飞机配备方案蜜蜂3C型飞机（图10-2）超低量喷雾作业，作业范围以机场为中心10公里以内，每小时作业面积约40公顷(两架次)，每天作业约334公顷。一般一轮作业(5~7天)可完成1667~2334公顷。按低限，一架飞机可负担1667公顷的植保任务。县级农航站可配农业航空技术研究219备4架飞机，达到6668公顷飞防能力。需配备飞行员6人，机械师2人(每2架飞机配备飞行员3人、机械师1人)。每架飞机价格约14万元(包括农业设备、通讯设备等)，飞行员(具有高中以上文化程度)培训费3万元(由厂家负责培训)，机械师培训费0.5万元。以上各项共需投资75万元。蜜蜂3C型飞机对起降场地要求不高，可在压实、平坦的土地和草坪上起降，跑道宽度20米，长度200米。常设机场，有条件最好铺设沥青或水泥跑道，有利于提高飞机使用寿命，减少降雨对飞机起降的影响，提高机场利用率。起降场地周围净空条件要好，特别是沿飞机起降方向无高大障碍物。设计跑道方向应与当地作业期间主风向相一致，并尽可能避开日出、日落方向。可建设简易房舍作为指挥台、休息室、机库及维修保养间、物料仓库等。2）海燕650C型飞机配备方案海燕650C型飞机（图10-3）超低量喷雾作业，作业范围以机场为中心20公里以内，每小时作业面积约120公顷(两架次)，每天作业约867公顷。一般一轮作业(5~7天)可完成4333~6003公顷。按低限，一架飞机可负担4333公顷的植保任务。县级农航站可配备2架飞机，达到8667公顷的飞防能力。需配备飞行员3人，机械师2人。每架飞机约60万元(一般配置，包括农业设备、通讯设备等)，飞行员(具有高中以上文化程度)培训费5万元(由厂家负责培训)，机械师培训费0.5万元。以上各项共需投资136万元。海燕650C型飞机对起降场地要求不高，可在压实、平坦的土地和草坪上起降，跑道宽度20~30米，长度500米。常设机场，有条件最好铺设沥青或水泥跑道，有利于提高飞机使用寿命，减少降雨对飞机起降的影响，提高机场利用率。起降场地周围净空条件要好，特别是沿飞机起降方向无高大障碍物。设计跑道方向应与当地作业期间主风向相一致，并尽可能避开日出、日落方向。可建设简易房合作为指挥台、休息室、机库及维修保养间、物料农机化生产技术研究的理论与实践220仓库、备有10t以上的储油罐等条件，如图10-4所示。表10-1农用航空技术配套机具技术参数机型项目Y-5BN5AHU-2C(海燕650C)Y-12M-3C(蜜蜂3C)生产厂家石家庄飞机制造公司江西洪都航空工业有限公司沈阳中体轻型飞机有限公司哈尔滨飞机制造公司北京航空航天大学机械厂发动机功率(kw)73529484.52*367.530.9翼展(m)18.17613.41814.9517.2358.6机长(m)12.68810.4877.6414.8606.1机高(m)5.3503.7822.145.5752.0空机重量kg)339013285302840150最大起飞重量(kg)525022508505000320商载(kg)13267632501700100最大平