Центробежный распылитель агродрона

Центробежный распылитель агродрона — форсунка, в которой рабочий раствор дробится не давлением, а вращением: жидкость подаётся на диск, растекается плёнкой к кромке и срывается с неё каплями. Размер капли задают обороты диска, и оператор меняет его с пульта, не разбирая машину. Штатные распылители DJI Agras T50 работают в диапазоне 50–500 мкм.

Как работает центробежный распылитель

Узел собран из трёх частей: вращающегося диска (у части машин — сетчатого барабана), бесколлекторного мотора, который его крутит, и насоса, подающего раствор. Насос гонит жидкость в центр диска, диск раскручивает её, она растекается тонкой плёнкой к краю и срывается с зубцов кромки. Давление в дроблении почти не участвует: насос отвечает за расход, за размер капли — мотор.

Каплю определяет окружная скорость кромки: чем быстрее край диска идёт по кругу, тем мельче рвётся жидкость. Скорость складывается из оборотов и диаметра диска, поэтому крупный диск даёт ту же каплю на меньших оборотах. Вмешиваются и свойства раствора: вязкий препарат при тех же настройках распыляется крупнее воды.

Срыв идёт в одном из трёх режимов, и от режима зависит однородность распыла:

• прямое каплеобразование — подача мала, с каждого зубца срывается отдельная капля, разброс размеров минимальный;
• нитевой режим — подача выше, с кромки тянутся жидкие нити и распадаются на капли неодинакового размера;
• плёночный режим — жидкости столько, что кромку покидает сплошная плёнка и рвётся уже в воздухе, разброс размеров наибольший.

Отсюда вывод, которого нет в магазинных описаниях: обороты задают каплю только в паре с расходом. Залили в ту же форсунку вдвое больше литров в минуту — и диск ушёл в другой режим, а распыл стал грубее и неоднороднее, хотя цифра на пульте не менялась.

Распылитель агродрона против щелевой форсунки

Второй распространённый тип — гидравлический распылитель, он же щелевой: раствор продавливается под давлением через калиброванное отверстие и распадается веером. Техника пришла с наземных опрыскивателей, и логика у неё другая: размер капли связан с расходом жёстко, через давление и типоразмер форсунки.

Центробежный распылитель не отменяет щелевой. Там, где нужен паспортный распыл и протокол обработки с указанием модели форсунки, гидравлика выигрывает измеренными характеристиками. Центробежный узел выигрывает гибкостью: одна машина за смену идёт по гербициду, фунгициду и десиканту, и каплю каждый раз переназначают с пульта.

Обороты, расход и размер капли

Размер распыла описывают медианным объёмным диаметром (VMD, он же Dv50): половина объёма жидкости приходится на капли крупнее этой цифры, половина — на более мелкие. Одной величиной картина не исчерпывается, поэтому рядом смотрят долю объёма в каплях меньше 100 мкм.

Цифры из паспортов двух распространённых машин. У DJI Agras T50 два центробежных распылителя LX8060SZ с заявленным диапазоном 50–500 мкм; расход одного насоса 0–12 л/мин, суммарно до 16 л/мин на двух форсунках и до 24 л/мин на четырёх, рабочая ширина захвата 4–11 м на высоте 3 м над культурой. У XAG P100 Pro — тоже два центробежных распылителя, обороты диска 1000–16 000 об/мин, капля 60–400 мкм, ширина 5–10 м; производитель прямо оговаривает, что диапазон зависит от расхода и условий полёта.

Оговорка не формальная. В сравнении, которое приводит служба сельскохозяйственного консультирования Virginia Tech, рост расхода с 2,4 до 6,0 л/мин на T50 увеличил медианный диаметр примерно на 100 мкм. Настройка «250 мкм» на пульте означает 250 мкм при том расходе, на котором её снимали, а не при любом.

Капля, покрытие и снос

Каждый выбор размера капли оплачивается противоположным свойством, и арифметика здесь простая. Объём капли растёт как куб диаметра: одна капля 400 мкм равна по объёму шестидесяти четырём каплям по 100 мкм. Значит, при одной и той же норме внесения переход на крупный распыл уменьшает число отпечатков на листе в десятки раз — покрытие становится разрежённым, хотя литры на гектар не изменились. На этой арифметике держится ультрамалообъёмное опрыскивание: объём воды урезают, а покрытие добирают числом мелких капель.

Обратный ход тоже не бесплатен. С ростом оборотов растёт доля капель мельче 100 мкм — именно эта фракция висит в воздухе, сносится ветром за пределы участка и испаряется в жару, не долетев до растения. Снос — отдельная тема с ограничениями по ветру и буферными зонами; здесь достаточно запомнить, что ручка оборотов управляет им напрямую.

Ориентиры покрытия, которые приводят зарубежные методички по подбору распыла, выглядят так (величины оценочные, счёт ведут по водочувствительным карточкам):

• инсектициды — порядка 20–30 отпечатков на квадратный сантиметр, гербициды — 20–40;
• контактные фунгициды — от 50 отпечатков и выше;
• системные препараты растение разносит само: для них критичнее попадание на лист, чем плотность.

Те же методички связывают класс распыла с типом препарата: контактным гербицидам и фунгицидам ставят средний распыл, примерно 230–325 мкм, системным гербицидам — крупный, 330–400 мкм. Обязательной российской шкалы, привязывающей класс капли к препарату, эти цифры не заменяют: это ориентир для планирования, а не норма.

Что с этим делает оператор

На практике обороты руками никто не крутит. В полётном задании оператор задаёт норму внесения в литрах на гектар, скорость и ширину захвата, а контроллер сам считает расход и удерживает его при изменении скорости. Отдельной строкой выбирается размер капли — её и подбирают под препарат и погоду.

1. Перед вылетом. Прокрутить распылители вхолостую и послушать: биение или посторонний звук означают погнутый диск либо остатки препарата на кромке.
2. Осмотреть кромку. Забитые засохшим препаратом зубцы меняют геометрию срыва: распыл уходит в крупную сторону, по одной форсунке сильнее, чем по другой.
3. Сделать пролив. Собрать выход за фиксированное время и сравнить с заданным расходом: расхождение — вопрос к насосу, фильтру или магистрали.
4. Разложить карточки. Водочувствительную бумагу кладут поперёк прохода и после первого галса смотрят отпечатки: плотность покрытия и равномерность по ширине захвата.
5. После смены промыть. Бак и магистрали — чистой водой через распылители, диски снять и протереть. Засохший препарат — первая причина, по которой распыл перестаёт соответствовать настройке.

В полёте главный индикатор — расход. Телеметрия показывает мгновенные литры в минуту и остаток в баке; расхождение с расчётом означает засор, подсос воздуха или отказ одного насоса. Смотреть на факел распыла с земли бесполезно: на высоте трёх метров и в потоке от винтов разницу между 150 и 300 мкм глазом не поймать.

При дифференцированном внесении норма меняется по карте — например, построенной по NDVI: на участках с плотной вегетацией система поднимает расход, и режим работы диска сдвигается вместе с ним.

Частые ошибки и пределы узла

• Мельчить ради покрытия. Поднять обороты, увидеть плотный отпечаток на карточке под ногами и не увидеть, сколько ушло за пределы поля.
• Считать обороты и расход независимыми. Смена нормы внесения без перепроверки распыла даёт не ту каплю, которая написана на экране.
• Держать одну настройку на все препараты. Разные вязкость, плотность и добавки при одинаковых оборотах дают разный результат.
• Игнорировать износ. Суспензионные концентраты и вододиспергируемые гранулы работают как абразив: кромка стачивается за сезоны без единого сигнала на пульте.
• Ждать от распылителя чуда. Узел не компенсирует ни заниженную норму внесения, ни завышенную скорость, ни обработку по сухому листу в жару.

Центробежный распылитель — ручка, которой оператор управляет компромиссом между покрытием и сносом, и ничего больше. Толк от неё появляется там, где понятна агрономическая задача: что за препарат, куда он должен попасть и что будет, если часть объёма улетит. На курсе операторов БПЛА в центре «Единство» работу с полезной нагрузкой разбирают вместе с планированием задания.