Беспилотные вертолеты придут на помощь сельхозпроизводителям
Для оптимизации фитосанитарной обстановки на территории России, по словам специалистов, мероприятия по защите и подкормке растений нужно ежегодно проводить на площади 80 миллионов гектар, из них с применением авиации должно обрабатываться около 20 миллионов гектар. Сегодня эту работу выполняют древние Ан-2 и более новые, в основном импортные самолеты.
Не так давно был разработан и предложен для реализации проект беспилотного воздушного судна (БВС). Аппарат представляет собой беспилотник вертолетного типа соосной схемы с взлетной массой 280 килограмм и полезной нагрузкой до 100 килограмм, нормой внесения рабочей жидкости пестицидов 10-20 л/га и азотных удобрений 30-120 л/га.
На вопрос, зачем это надо, ответ простой. Ядохимикаты, которыми опыляют поля, по самому своему названию - яды. И несмотря на то, что пилот воздушного судна, ведущего химобработку, облачен в специальный защитный костюм, токсичные пестициды и гербициды в его организм попадают, а это чревато развитием серьезных заболеваний, вплоть до онкологических. Соответственно роботизация химической обработки полей и лесов значительно снижает для человека риск непосредственного соприкосновения с ядохимикатами.
Не менее важно и существенное повышение эффективности химобработки. При опылении с помощью самолетов вполне естественно сбрасываемые вещества ложатся не совсем равномерно. На некоторые участки они вообще не попадают, на других образуется их избыток. Использование вертолетных систем позволяет вести распыление более точно и дифференцированно - на какие-то участки сбрасывать больше, а на какие-то меньше удобрений или ядохимикатов.
Представленный на выставке "Золотая осень-2019" макет БВС получил диплом министра сельского хозяйства о награждении золотой медалью.
Реализации систем точного земледелия является частью цифрового сельского хозяйства. Такое понятие, как цифровизация, появилось в отрасли сравнительно недавно благодаря созданию глобальных систем позиционирования, геоинформационных и автоматизированных систем управления процессами, наличию программного обеспечения. Беспилотное воздушное судно вертолетного типа полностью просчитано и может быть передано в серийное производство. Называется БВС-137ВИМ. Это небольшой беспилотный вертолет, выполняющий автоматический полет по заданной траектории и осуществляющий технологический процесс дифференцированного внесения рабочих жидкостей пестицидов и удобрений на каждый элементарный участок сельскохозяйственного поля в соответствии с электронной картой-заданием, составленным с учетом внутрипольной вариабельности фитосанитарного состояния посевов и азотного питания растений.
Это новый уровень развития беспилотников для сельского хозяйства и, как следствие, новый тренд развития роботизированных систем в цифровом сельском хозяйстве.
Несущая система БВС-137ВИМ выполнена по соосной схеме с двумя двухлопастными несущими винтами диаметром 5,3 метра без оперения. Лопасти имеют прямоугольную форму и сделаны из полимерных и композиционных материалов. Фюзеляж БВС-137ВИМ выполнен полусферической формы радиусом 0,625 метра и состоит из обшивки и каркаса (балок, пола и шпангоутов). Выбор такой аэродинамической компоновки воздушного судна диктуется необходимостью реализовать имеющиеся у соосной схемы потенциальные возможности при висении, перемещении и маневрировании в диапазоне углов скольжения плюс-минус 180 . Фюзеляж включает в себя отсеки: редукторный, моторный, для электрооборудования. Главный редуктор, привод генератора с постоянным током, трансмиссия, агрегаты управления несущих винтов, топливный бак и блок оборудования расположены в редукторном отсеке. Моторный отсек изолирован от остальных частей фюзеляжа специальными перегородками противопожарного типа. Отсек главного оборудования размещен в центральной части фюзеляжа. Шасси сделано четырехопорное с рессорами для подпружинивания при посадке. Опорные узлы крепления расположены в местах, где состыковываются силовые балки и шпангоуты. Для стоек шасси использовали композиционные материалы. Двигатель двухтактный, инжекторный, жидкостного охлаждения.
В нижней части фюзеляжа закреплен модуль опрыскивателя, который включает бак для рабочей жидкости, насос с электроприводом, блок электрогидравлического пропорционального управления расходом рабочей жидкости, трехсекционную штангу с форсунками для распыления рабочих жидкостей пестицидов.
Бортовое оборудование БВС-137ВИМ включает систему автоматического управления взлетом, полетом и посадкой, интегрированную навигационную систему, контроллер управления работой модуля опрыскивателя, комплексированный с автопилотом.
Симметричная аэродинамическая соосная схема несущих винтов в отличие от традиционной схемы исключает протяженную механическую трансмиссию рулевого винта и, как следствие, сам рулевой винт. Это позволяет БВС-137ВИМ взлетать с площадок небольшого размера при ветровой нагрузке с любого направления, обеспечивает высокую маневренность и стабильность на полетах на разных высотах, что, в свою очередь, повышает безопасность применения БВС-137ВИМ.
Беспилотное воздушное судно может работать на малой высоте полета 1,0-5,0 метра с небольшой рабочей скоростью полета до 60 км/ч, что обеспечивает качественное распределение пестицидов и удобрений, минимизирует риски загрязнения окружающей среды пестицидами.
Определено, что с уменьшением скорости полета вертолета направление образующейся воздушно-капельной волны препарата приближается к отвесному, при этом вертикальная составляющая скорости осаждения капель рабочей жидкости при малых скоростях полета вертолета (30-40 км/ч) становятся значительной и способствуют лучшему осаждению распыляемой рабочей жидкости пестицида на обрабатываемую площадь.
Появление первого в отечественной, а возможно, и в мировой практике беспилотного вертолета сельскохозяйственного назначения - поистине революционный шаг в направление максимальной цифровизации сельского хозяйства и повышению экологичности химических работ.
Результаты внедрения цифровой технологии в агропромышленные холдинги трудно переоценить. Теперь слово за ними.