噴嘴對於飛防作業效果的重要影響(寰宏農業公司-大疆植保機總代理商) @ 寰宏農業科技股份有限公司-大疆植保機總代理商

無人機飛防植保最終作業效果由多種因素構成，有可控因素，如：作業參數、植保無人機性能，也有不可控因素，如：風速與風向。飛手往往比較關注植保無人機的性能與參數，而對於直接影響噴灑品質的噴嘴卻選擇漠視。

噴嘴雖然只是噴灑系統中一個小部件，卻對噴灑品質至關重要。在《植保新手如何樹立正確的作業觀念》中明確提到過，只有自身專業才能保障作業效果並獲得農戶信任。噴嘴是無人機飛防作業過程中繞不開的話題，是每一個飛防人都應該掌握的基礎知識。

植保無人機噴頭佈局與基本作業參數

一切都要從噴嘴的特性開始，我們知道大疆農業 MG 系列植保無人機是壓力式噴灑系統，標配採用 XR11001VS 系列噴嘴，下文內容也將以此作為分析的前提。

1.傳統的植保機械

以扇形噴頭為例，傳統的地面植保機械通過採用多組相隔一定距離的噴嘴，形成相互重疊且噴灑較為均勻的霧場。這是因為扇形噴嘴中心部分流量最多，並向邊部逐漸減少。合理設置噴杆高度與噴嘴間距後，通過相鄰噴頭的部分重疊，即可獲得均勻一致的噴灑分佈。

左：合理噴頭間距與高度下的噴灑情況
右：自走式植保機械噴灑情況

下圖是自走式植保機械的模擬霧場，下方是收集實際噴灑量的容器，請觀察紅色箭頭所指水線，實際噴灑量可做到基本均勻一致。

模擬霧場噴灑實驗

2.多旋翼植保無人機噴頭佈局方案

早期多旋翼植保無人機大多直接借鑒單旋翼植保無人機的單杆噴頭分佈方式，單旋翼植保無人機具有單一風場的特點，所以可以在使用類似於地面植保機械的佈局方式保障作業效果。

多旋翼植保無人機具有多個轉向相反的風場，以往的噴頭分佈方式會導致霧場混亂，甚至藥液被氣流吸入電機與螺旋槳。早期的植保無人機電機多採用開放式電機結構，最終電機往往因為進入藥液而損壞，縮短植保無人機使用壽命，實用價值降低。

開放外殼電機與封閉外殼電機的差別

2016 年甚至有些植保無人機產品橫杆比機身長一倍，邊上噴頭根本不在有效風場位置。在植保無人機發展史上，總會有一些野蠻生長的現象，這些都屬於歷史上插曲吧。

為了有效利用多旋翼植保無人機的下壓風場而不至於產生霧場紊亂，將噴頭安置於電機與螺旋槳下方成為更可靠有效的的設計，大疆農業 MG 系列植保無人機正是採用這樣的噴頭佈局。

噴頭位於電機下方的佈局方式

3.作業參數的形成

傳統的地面自走式植保機械噴頭與作物的距離一般在 50-75cm 之間，而多旋翼植保無人機則不能在這樣的高度下作業。一是因為植保無人機屬於飛行器，與地面高度過低飛行十分不安全；二是因為植保無人機兩個噴頭間距遠比地面自走式植保機械大，高度過低會導致兩個噴頭霧場不能形成有效重合造成漏噴。

第一章圖為高度過低霧場沒有重疊導致漏噴發生

以 MG-1P 為例，同側噴頭相鄰距離達到 1.3 米，大於地面自走式植保機械的 50-75 釐米，所以植保無人機必須在一定高度以上進行作業。如下圖，當 MG-1P 在 2 米高度進行靜態噴灑，兩側噴頭霧場重合噴灑均勻；而當 MG-1P 在 1 米高度進行靜態噴灑，兩側噴頭霧場未能重合，產生漏噴。

第二章的圖左：2 米高度噴灑；右：1 米高度噴灑

噴嘴與飄移蒸發問題之間的聯繫

藥液飛行飄移是農藥霧滴飛離飛防靶標的過程，最小霧滴飄移的距離可長達數千米，不僅造成農藥浪費，降低作業效果，更有可能造成經濟糾紛與損失。蒸發是霧滴由液體蒸發為氣體的過程，它直接減少了藥液的有效利用率。

1.飄移與蒸發的影響因素

影響藥液飄移與蒸發的主要因素有：

1）霧滴直徑尺寸：霧滴尺寸越小越容易產生飄移，直徑小於 150 微米的霧滴最容易產生飄移；

2）風速：風速越大，越容易產生飄移；

3）噴嘴與作物之間的距離：距離越遠越容易產生飄移與蒸發；

4）溫度：溫度越高，霧滴越容易產生蒸發。

離心噴頭相對於壓力噴頭,離心噴頭產生霧滴的飄移性更大。

從以上分析可以看出，在外界因素確定的情況下，霧滴尺寸是引起飄移問題最主要的原因。霧滴越小，順風飄移越遠，飄移風險性越高。小霧滴由於品質輕，到達作物靶標的時間長，飄移最嚴重。實驗表明，由於蒸發，100 微米的霧滴在 25℃、相對濕度 30% 的氣象條件下，移動 75 釐米後霧滴直徑會減少一半。

左：不同直徑霧滴落地時間；右：不同直徑霧滴飄移距離

2.多旋翼植保無人機的飄移與蒸發特性

植保無人機相對於地面植保機械：
1）霧滴尺寸更小，自走式植保機械多採用 3 號噴嘴，而植保無人機常用 1-1.5 號噴嘴；

2）噴嘴與作物之間的距離更遠，自走式植保機械噴嘴與作物之間的距離主要在 75 釐米以內，而植保無人機噴嘴與作物之間的距離則在 1.5 米以上。

所以，多旋翼植保無人機相對於地面植保機械飄移與蒸發問題更為嚴重。

不同型號噴嘴在不同壓力下的霧滴尺寸情況

3.霧滴直徑的博弈

霧滴尺寸較小直接導致飄移與蒸發問題加劇。但單從植保作業效果本身來說，霧滴越細藥液覆蓋面積越大，飛防植保作業效果越好。所以各種作業器具的設計與作業參數都是取決飄移與噴灑覆蓋面積之間的有效平衡值，以實現良好的噴灑效果。

左：霧滴越細同樣藥量下覆蓋面積更大
右：霧滴尺寸與作業品質的關係

4.不同類型作業對霧滴直徑的需求

1）當覆蓋非常重要時，如在一些苗後觸殺性的噴灑應用中，應使用小霧滴，以獲得良好的覆蓋。

2）噴灑觸殺性和內吸性除草劑、苗前封閉除草劑、殺蟲劑和殺菌劑時，最常用的是中等直徑霧滴。

3）噴灑某些內吸性除草劑時，可使用大霧滴，以最大限度地防止霧滴飄移量。

也就是說，噴嘴的使用不是一成不變，而是根據作業實際情況進行調整，以達到最佳的作業效果。許多植保飛手缺乏對噴嘴認識，經常一套噴頭打天下。舉一個極端的例子，以細霧滴打滅生性除草劑在 2 級自然風下，將帶來數十米的飄移藥害。

植保無人機飛防作業方案優化

1.高杆作物及密集作物

在噴灑諸如玉米、高粱、葵花等高杆作物時，使用 XR110015VS 噴嘴，可獲得較好的霧滴穿透性，作物中下層也覆蓋藥物，提升防治效果。

2.除草作業

除草劑分為封閉除草與莖葉除草，從減少飄移量降低作業風險角度考慮，應使用中等霧滴進行作業，莖葉處理劑應在不增加有效成分的前提下增加畝用藥量。

3.環境風力

在自然風較為頻繁區域，可適當提高霧滴直徑減少作業飄移量，保障作業效果。

4.作業高度

作業高度建議選擇在 1.8-2.5 米之間，在保證不產生漏噴、不壓倒作物的的前提下儘量降低作業高度，以減小飄移影響。

5.作業速度

一昧地提高飛行速度會導致風向反向，在植保無人機後方形成漩渦並卷起小霧滴，加劇霧滴的飄移與蒸發問題，所以植保無人機作業速度應控制在 3-6 米/秒範圍，並根據用藥量以及病蟲害的危害程度做適當調整。

總結

今年植保無人機飛防進入爆發期，各地的植保無人機銷售量相對於去年同期都大幅增長，許多新人加入這個行業，所以植保無人機操作的知識普及也就極為重要。

植保無人機飛防永遠圍繞著作業效果進行調整、改進與提升，每個合格的植保隊長一定要在作業間隙加緊自我學習，充實自身理論知識。最終實現提升植保團隊競爭力、提高作業效益、獲得持續發展的良性目標，用自身的實力來迎接植保無人機飛防的爆發式增長！

資料來源

大疆農業