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世界農(nóng)用飛機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)創(chuàng)新簡述

2013-09-21 08:01:02張亦弛
時代農(nóng)機(jī) 2013年4期
關(guān)鍵詞:農(nóng)用藥量飛機(jī)

■張亦弛

農(nóng)用飛機(jī)是指為了農(nóng)業(yè)目的而制造或改造的固定翼飛機(jī),配駕駛員1位,有的可搭載乘員。通常執(zhí)行空中噴灑農(nóng)藥、施肥、插種、森林滅火等任務(wù),在一些發(fā)達(dá)國家農(nóng)用航空已經(jīng)發(fā)展成一門產(chǎn)業(yè)。據(jù)報道,全世界擁有農(nóng)林飛機(jī)3萬余架,每年作業(yè)面積1億hm2(15億畝)以上,飛機(jī)作業(yè)面積占總耕地面積的17%,其中美國、俄羅斯等國家的飛機(jī)作業(yè)面積高達(dá)50%以上。

1 農(nóng)用飛機(jī)基本技術(shù)

1921年8月3日,約翰·麥克雷迪(John A.Macready)駕駛一架美國空軍“珍妮JN4”飛機(jī)進(jìn)行了空中噴灑農(nóng)藥作業(yè),當(dāng)時飛機(jī)播灑了鉛砷酸鹽來殺滅毛毛蟲,取得了令人滿意的效果。隨后農(nóng)用飛機(jī)在歐美得到廣泛應(yīng)用。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后,大量輕型飛機(jī)被改裝為農(nóng)業(yè)飛機(jī)。1950年代以后出現(xiàn)專門設(shè)計的農(nóng)業(yè)飛機(jī),其中著名的有蘇聯(lián)的安-2、美國的“農(nóng)用馬車”、澳大利亞的“空中卡車”PL-12等。農(nóng)用飛機(jī)通常體積很小,結(jié)構(gòu)簡單。大多數(shù)農(nóng)用飛機(jī)只裝有一臺氣冷式活塞發(fā)動機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī),功率為110~440kW,飛機(jī)的總重量在3t以下;多用途飛機(jī)裝有1臺或2臺發(fā)動機(jī),但功率不超過735kW(1000馬力),飛機(jī)總重近6t。儀表和無線電設(shè)備簡單,但比較完善。許多飛機(jī)采用前緣縫翼、雙縫襟翼或襟副翼等增升裝置,不僅可以改善飛機(jī)在簡易跑道上的起飛和著陸性能,而且能提高超低空飛行時的安全性。與普通飛機(jī)的最大區(qū)別是安裝了噴灑系統(tǒng),主要由藥桶、風(fēng)扇攪拌器和噴撒裝置等組成。首批使用的農(nóng)用飛機(jī)主要是第一次世界大戰(zhàn)后的雙翼機(jī)改裝,如“德哈維蘭虎蛾”和“斯蒂爾曼”。20世紀(jì)40年代,專用固定翼農(nóng)業(yè)飛機(jī)的應(yīng)用越來越普遍。農(nóng)業(yè)飛機(jī)的作業(yè)高度為1~10m(距作物頂端),作業(yè)速度為100~180km/h,噴幅寬一般可達(dá)20~30m。飛機(jī)不但需要在作業(yè)區(qū)超低空飛行,還須不斷爬升、盤旋、下滑、拉平,有時還要飛越周圍的樹林、高壓電線、農(nóng)場上的建筑等障礙物。作業(yè)時,過去通常都以地面信號作標(biāo)志,將藥物、種子、肥料等噴施在預(yù)定地塊?,F(xiàn)在已普遍采用電子自動定位導(dǎo)航系統(tǒng),利用地面小型電臺網(wǎng)導(dǎo)航的農(nóng)用飛機(jī)。農(nóng)用飛機(jī)的有效載重是飛機(jī)凈質(zhì)量的35%~40%,由于每次載藥量有限,飛機(jī)須要在簡易的跑道上頻繁起飛和著陸。為了適應(yīng)簡單崎嶇的短距起降,各種關(guān)于渦扇發(fā)動機(jī)、雙層機(jī)翼和適應(yīng)不同功能的轉(zhuǎn)換裝置等的設(shè)計改良層出不窮,如蘇聯(lián)的安-2、波蘭的M-15和加拿大的DHC-2“海貍”等。但在農(nóng)場面積較大的國家,體積和功率更大、效率更高的渦輪螺旋槳農(nóng)業(yè)飛機(jī)得到發(fā)展。

2 農(nóng)用飛機(jī)在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用

在農(nóng)用飛機(jī)的應(yīng)用方面,新西蘭政府做出了很多努力。20世紀(jì)40年代末,新西蘭空軍專門成立了一個部門,甚至動用了道格拉斯DC-3、Gruman“復(fù)仇者”等中大型飛機(jī)來進(jìn)行農(nóng)用領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)。如將道格拉斯DC-3型飛機(jī)送往英國進(jìn)行改造,加裝了重達(dá)1t的料斗;把呈粉末狀的過磷酸鈣裝在改造后“復(fù)仇者”飛機(jī)的長程油箱中進(jìn)行試驗,為大面積推廣應(yīng)用取得了可靠數(shù)據(jù)。這些試驗成功之后,農(nóng)民合作組織紛紛要求新西蘭政府和空軍對農(nóng)用飛機(jī)作業(yè)提供資助。后來,政府的工作逐步被民營企業(yè)所取代,越來越多的新西蘭空軍飛行員在退役后購買價格低廉、前置料斗的小型飛機(jī)投入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行商業(yè)飛行。

美國農(nóng)用飛機(jī)發(fā)展在20世紀(jì)30年代至60年代之間,據(jù)美國農(nóng)業(yè)航空協(xié)會提供的數(shù)據(jù),美國現(xiàn)有7000余架農(nóng)用飛機(jī)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。進(jìn)入70年代以后,農(nóng)業(yè)航空擴(kuò)展到精細(xì)農(nóng)作物的種植,如用飛機(jī)播種、空中噴灑除草劑、空中施肥等,農(nóng)業(yè)飛機(jī)的大量應(yīng)用使美國一躍而成為世界上主要的稻米出口國之一。美國一直是世界上農(nóng)用飛機(jī)應(yīng)用最廣泛、政府支持力度最大的國家,但在2001年因“9·11”恐怖襲擊影響有一段時間曾暫停農(nóng)用飛機(jī)升空。

此外,英國、澳大利亞、日本和俄羅斯等國家的農(nóng)用飛機(jī)使用率均在世界上名列前茅。在日本,有超過1000架的農(nóng)用飛機(jī)投入使用。

3 中國農(nóng)用飛機(jī)的推廣與發(fā)展

我國農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用已有50多年的歷史,20世紀(jì)五六十年代,一些大型國營農(nóng)場開始推廣使用農(nóng)用飛機(jī)?,F(xiàn)全國擁有農(nóng)用飛機(jī)約300架,主要機(jī)型有:Y-5B型飛機(jī),發(fā)動機(jī)功率735kW,載藥量1000kg,作業(yè)高度(距作物頂端)5~7m,作業(yè)效率80hm2/h;Y-11型飛機(jī),功率210kW(單臺發(fā)動機(jī)),載藥量800kg,作業(yè)高度3~6m,作業(yè)效率70hm2/h;M-18A型飛機(jī),功率735kW,載藥量1350~1500kg,作業(yè)高度3~15m,作業(yè)效率140hm2/h;GA-200型飛機(jī)功率184kW,載藥量500kg,作業(yè)高度3~5m,作業(yè)效率60 hm2/h;N-5A型飛機(jī)和PL-12型飛機(jī),功率294kW,載藥量700kg,作業(yè)高度3~5m,作業(yè)效率74hm2/h。黑龍江是全國農(nóng)用飛機(jī)擁有量最多、作業(yè)面積最大的省份。1985年5月,黑龍江墾區(qū)組建了我國最大的農(nóng)林專業(yè)航空企業(yè)——黑龍江龍墾通用航空公司。2009年4月18日,龍墾通用航空公司又從波蘭引進(jìn)15架M-18B型農(nóng)用飛機(jī),此時龍墾航空的農(nóng)用飛機(jī)數(shù)量達(dá)到8種機(jī)型共52架。主要經(jīng)營農(nóng)林超低空噴灑農(nóng)藥、播種、勘探測量、人工增雨、森林滅火作業(yè),以及搶險救災(zāi)、公務(wù)飛行、飛行員培訓(xùn)等業(yè)務(wù)。公司擁有飛行、機(jī)務(wù)及地勤服務(wù)人員196人,為我國糧食安全以及大、小興安嶺森林資源的有效保護(hù)發(fā)揮了重要的作用。在十二五期間,龍墾通用航空公司農(nóng)用飛機(jī)計劃發(fā)展到80架,年作業(yè)面積在134萬hm2以上。

4 農(nóng)用飛機(jī)技術(shù)創(chuàng)新方向

自1960年以來,有關(guān)飛機(jī)噴灑農(nóng)藥所帶來的環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注。為了減少農(nóng)用飛機(jī)的負(fù)面影響,不少國家對飛機(jī)噴藥施肥進(jìn)行了一定的限制,如瑞典全面禁止飛機(jī)噴灑農(nóng)藥。但無論如何,農(nóng)用飛機(jī)同地面機(jī)械作業(yè)相比,所具有的速度快、范圍寬、用工少、效率高、成本低、效益高等優(yōu)點仍凸顯。自20世紀(jì)80年代以來,在一些國家的農(nóng)用飛機(jī)上已采用彩色氣象數(shù)字雷達(dá)、固體數(shù)字測距儀和電子導(dǎo)航等先進(jìn)技術(shù)裝備,并進(jìn)行夜間作業(yè)飛行。為適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的需要,遙控飛機(jī)模型、充氦飛船和空間衛(wèi)星等現(xiàn)代航空器已越來越多用于農(nóng)業(yè),開辟了航空遙感新業(yè)務(wù)。特別是近幾年,農(nóng)用飛機(jī)朝著專用、小型、輕體和采用高效率渦輪發(fā)動機(jī)的方向發(fā)展。在飛機(jī)上大量采用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)與裝備,進(jìn)一步提高飛機(jī)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,并著重解決霧滴飄移和作業(yè)信號定位自動化問題,將使農(nóng)業(yè)航空在發(fā)展農(nóng)業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。

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