航时可延展水稻辅助授粉无人飞机设计与作业参数优选

来源：农业机械学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：姜锐，林键沁，林宗辉，刘爱民，邓孔洪，周志艳

单位：华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,袁隆平农业高科技股份有限公司,华南农业大学,华南农业大学,

摘要：无人飞机在杂交水稻制种辅助授粉领域得到广泛应用,但现有电动农用无人飞机续航时间短,换电频次高,难以充分利用短暂的有效授粉时间窗口,影响授粉效率。为解决无人飞机辅助授粉续航时间短的问题,同时优选作业参数以提高辅助授粉作业效果,本文设计了一种采用多电池组分时并联配电方案的航时可延展辅助授粉无人飞机,最大续航时间达到50min。采用基于LBM(Lattice Boltzmann method)的数值模拟方法对样机旋翼产生的下洗风场进行了仿真,优选出飞行速度4.5m/s和飞行高度2m(距离父本冠层)的作业参数。为验证样机辅助授粉效果和优选作业参数的有效性,设计了样机、四旋翼、六旋翼3种机型杂交水稻制种田间辅助授粉对比试验,并通过采集单视野平均花粉粒数、结实率、制种产量以及续航时间4个维度数据进行离差标准化分析。试验结果表明,样机试验续航时间(42min)、辅助授粉作业效率(10.5hm2/架次)、单视野平均花粉粒数(6.98粒,农艺上要求至少3粒)和制种产量(1996.5kg/hm2)以及综合评分均优于另外两种对照机型。研究结果可为提高杂交水稻制种无人飞机辅助授粉效率提供参考。

关键词：无人飞机;杂交水稻制种;辅助授粉;续航时间;风场仿真

基金资助：岭南现代农业实验室科研项目(NT2021009)和广东省科技计划项目(2023B10564002)