Перспективы применения малой и беспилотной авиации в сельском хозяйстве

29.06.2017

Использование авиационной техники в сельском хозяйстве получило свое развитие в начале прошлого века, когда впервые была доказана возможность проведения устойчивого полета на малой высоте (5 – 10 м). С помощью самолетов (Ан - 2, Ан - 2М, Ан - 2 СХ), а также вертолетов (Ка - 26, Ми - 2), применение которых для садов и виноградников оказалось более предпочтительным, проводились авиационно-химические работы по обработке значительных территорий, занятых сельскохозяйственными культурами, с целью обезвреживания насаждений от вредоносных насекомых (саранча, колорадский жук, тля, вредная черепашка, луговой мотылек и пр.) и болезней растений. Сельскохозяйственная авиатехника также была задействована на посевных работах, для внесения минеральных удобрений, опрыскивания гербицидами (с целью очищения полей от сорняков), что позволяло совершать эти работы на значительных площадях (до 700 га в день) и в более короткие сроки. 

Практическое применение авиатехники в земледелии показало ряд преимуществ по сравнению с наземной техникой: ее высокую производительность (обработка больших посевных территорий за более короткое время, низкие трудозатраты, экономное расходование посевного материала и химических распыляемых веществ), возможность проведения работ в труднодоступных районах (гористая местность, заболоченные поля и др.), возможность визуального наблюдения за состоянием культур и оперативное реагирование в случае создания критической ситуации (массовое поражение вредоносными бактериями, насекомыми, грызунами и пр.), устранение последствий природных катаклизмов, вызвавшее частичную гибель растений (выпревание, выгорание и т.п.).   


Авиация в сельском хозяйстве

 

Вместе с тем, работа самолетов и вертолетов на полях напрямую зависит от метеорологических условий, что является существенным недостатком в земледели, где от скорости решения проблемы зачастую зависит судьба будущего урожая. Кроме того, на небольших площадях использовать большую авиацию не всегда рентабельно.


Малая авиация

 
С конца прошлого века авиастроители добились значительных успехов в создании более мобильных, малобюджетных, экономичных моделей, отличающихся повышенной маневренностью, предназначенных и для сельскохозяйственных целей в том числе. Спрос на машины класса легких летательных аппаратов, среди которых наиболее известны "Cessna", "Бекас", "Су - 38", "НАРП", "Спектр" и др., полностью обоснован, поскольку применение даной техники для обработки полей и культур позволяет повысить урожайость на 20 - 30 %. Задействуют эту технику преимущественно на полях с зерновыми колосовыми культурами и рисом. Оснащенный системой распыления форсуночного типа легкий самолет, обладающий  средними техническими характеристиками, при скорости 90 км/час и ширине захвата 20 м способен обработать за день более 1000 га полей. При этом удается избежать повреждения посевов, обработать те участки, куда доступ традиционной сельскохозяйственной технике закрыт по причине труднодоступности (в т.ч. высокой влажности почвы), в кратчайшие сроки ликвидировать локальные очаги заражения культур болезнями или вредителями, расходуя минимальное количество химических препаратов и соблюдая высокую точность обработки.     


Бекас

   

Применение легкой и сверхлегкой авиации для выполнения таких работ как аэросев, внесение минеральных удобрений, стимуляторов роста растений, защита культур от сорняков, вредителей и заболеваний, дефолиация (подсолнечник, соя, хлопок, гречиха) и десикация (горох, кукуруза, подсолнечник), а также мониторинг посевов (насажденй) и сельскохозяйственных угодий экономически оправдано и более целесообразно для средних и малых площадей.


Мотодельтаплан


 
Для ультрамалообъемных работ в аграрном секторе были разработаны мотодельтапланы, оснащенные опрыскивателями с вращающимися распылителями жидкости. Созданные специально для работы на посевах, садах и виноградниках, мотодельтапланы ("Т - 2М" и "Т - 2М СХ", "Ветер", "Гриф", «Горизонт») идеально подходят для выпуска на поля трихограмм. Их можно использовать для внесения минеральных удобрений, обработки посевов пестицидами, десикантами и другими химическими веществами. Эти летательные аппараты укомплектованы объемными баками общей вместительностью от 100 - 200 л (в зависимости от грузоподъемности машины и модификации крыла), комбинированными распыляющими приспособлениями, способными производить мелкокапельный (с величиной капли до 100 мкм) полив (опрыскивание) или обработку (удобрение) сухими препаратами (минеральным комплексом) на оптимальной высоте от 1 до 3 м. Производительность при этом составляет около 500 га в день. Особенности конструкции мотодельтаплана способствуют хорошему проникновению препарата даже в загущеных посадках и высокой плотности его распыления, а расход рабочего раствора составляет около 5 л/га. При этом турбулентность, возникающая при работе машины, обеспечивает обработку не только верхней, но и нижней стороны листовых пластин. Эффективность применения мотодельтаплана заключается в значительном уменьшении денежных затрат на его обслуживание и топливо по сравнению с самолетами и уменьшении (на треть) нормы расхода химических препаратов.      

Но серьезным недостатком легкой и сверхлегкой авиации является низкий уровень защиты пилотов от воздействия высокотоксичных ядохимикатов. Поэтому появление беспилотных летательных аппратов (БПЛА), открывшее новую эру развития во многих областях человеческой деятельности, дает возможность повышения эффективности, экономичности, безопасности и дальнейшего усовершенствования ведения аграрных работ с применением точного земледелия. 


Беспилотник


Первой страной, начавшей разработку беспилотников  сельскохозяйственного направления, оказалась Япония. Еще в 80-х годах ХХ века японцы активно произвели замену традиционной сельскохозяйственной авиации на современные радиоуправляемые маленькие вертолеты. Сначала их использовали для мониторинга посевов, а затем стали применять и для обработки полей, садов, виноградников. На сегодняшний день количество беспилотников, занятых в сельском хозяйстве этой страны превысило 3000. Не меньшее внимание уделяют БПЛА и в Соединенных Штатах Америки. В ближайшей перспективе США планирует использовать в сельском и лесном хозяйствах до 80% всего внутреннего рынка беспилотников. Чтобы повысить интерес к аграрной деятельности у молодежи, Китай также активно разрабатывает и внедряет БПЛА в фермерские хозяйства своей страны. С целью повышения функциональности и  удешевления стоимости аппаратов, их собирают из готовых модулей, применяемых в смартфонах и других мобильных устройствах. 




Сегодня существует большое  разнообразие моделей беспилотников, предназначенных для выполнения различных функций в аграрной отрасли. Все они отличаются экономичностью, простотой, надежностью и удобством конструкции, точностью в работе и экологичностью. Беспилотники способны успешно справляться с задачей контроля соблюдения агротехнических норм (в т.ч. качества обработки грунта) и наблюдения за посевами с помощью установленных на них камер, проводить аэрофотосъемку в реальном времени и передавать данные для обработки и анализа. БПЛА незаменимы при составлении планов и карт сельскохозяйственных угодий (сегодня уже в формате 3D), освоении новых земельных участков. 
  
Последние разработки позволяют проводить также спектральный анализ грунта, с помощью которого можно определить точную влажность каждого участка, количество в нем минеральных и органических веществ, контролировать рост и состояние посевов, а также перспективы будущего урожая. Очень интересна технология посадки семян с помощью БПЛА. В этом случае аппарат "выстреливает" в почву капсулы с семенами, содержащие стимулятор роста и все необходимые для успешного развития растения элементы. 


Беспилотник



За один час работы БПЛА способен с высокой точностью внести трихограммы на поле площадью до 4 га. Оснащенные ультразвуковыми отпугивателями, аппараты предохранят посевы от грызунов и птиц. Применение их для поливов, подкормок удобрениями, обработки пестицидами может проводиться удаленно, с высокой точностью, не допуская распространения дисперсного облака на соседние посевы. 


Квадрокоптер



С внедрением беспилотных летательных аппаратов в область земледелиия, да и в сельское хозяйство в целом, появляется возможность более эффективного и очень перспективного направления развития этой отрасли благодаря точному земледелию и дальнейшему совершенствованию аграрных технологий. В ближайшем будущем - разработка роботизированных комплексов, предусматривающих вылет беспилотников на поля согласно графику, сбор необходимой информации и переброску ее в автоматизированную систему обработки после возвращения, а также самостоятельную подзарядку аппаратов.