Введение. В данной статье с учетом понятийных средств спецификации транспортно-технологических циклов (ТТЦ) сельскохозяйственных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые были разработаны в [1–3], рассматриваются результаты тестирования и оценки эффективности применения БПЛА при опрыс­кивании посевов пестицидами. При оценке временных и ресурсных затрат на реализацию ТТЦ следует учитывать, в частности, такие параметры, как частота отказов БПЛА, потери времени на восстановление работоспособности, затраты времени и ресурсов на наземное обслуживание, подготовительные работы, планирование марш­рута и чистое время работы [4–6]. Использование GERT-сетевого моделирования ТТЦ позволяет делать вероятностную оценку успешности реализации ТТЦ за заданное время, определяемое регламентом выполнения агротехнологических операций [7]. Для реализации графоаналитического метода, основанного на GERT-подоб­ной узловой логике, необходимо накопление статистических данных по применению различных типов БПЛА в точном земледелии, так как, по мнению многих авторов [8–12], характеристики распыления опрыскивающих БПЛА все еще нуждаются в дальнейшем совершенствовании.Защита растений – это важный сегмент сельскохозяйственной деятельности, гарантирующий эффективное уничтожение вредных объектов и создание оптимальных условий роста и развития сельскохозяйственных растений, которое приводит к повышению урожайности полевых культур. Наиболее быстрое развитие в последние годы беспилотные летательные аппараты для защиты растений получили в Китае. Отметим, что традиционные технологические решения на базе наземных штанговых опрыскивателей и пилотируемой авиации в ряде регионов с труднодоступным рельефом почвы, в горных районах сталкиваются с множеством трудностей при выполнении полевых работ. Прео­доление этих трудностей основывается на привлечении в сельскохозяйственную авиацию в таких регионах небольших БПЛА [13]. Дистанционно управляемые БПЛА не требуют взлетно-посадочных полос, которые необходимы пилотируемым сельскохозяйственным самолетам и возведение которых на сложной по рельефу местности практически невозможно [14]. Положительным аспектом применения опрыскивающих БПЛА является снижение вреда распыляемых пестицидов на операторов наземного технологического оборудования, а также снижение уровня загрязнения окружающей среды в процессе применения пестицидов[15, 16].ТТЦ БПЛА, характеризующий временные и ресурсные затраты на выполнение всей совокупности взаимосвязанных операций технологии опрыскивания, позволяет дать оценку эффективности работы БПЛА для защиты растений, что является важным обобщенным показателем оценки. Для выполнения анализа и оптимизации ТТЦ необходимы дополнительные данные, и поскольку технология опрыскивания БПЛА для защиты от вредителей является новой технологией, все еще существует ряд практических проблем, связанных с получением этих данных. Поэтому высокий интерес вызывают работы, посвященные таким показателям, как равномерность распределения капель, степень покрытия капель, проникновение пестицидов в полог сельскохозяйственных культур, отражающие эффективность работы БПЛА при реализации типовых (как правило, повторяющихся циклически) операций ТТЦ.Работа [9] предоставляет объективную информацию об эффективности применения пестицидов и дает широкое представление о сос­тоянии разработок БПЛА в Китае. Данные получены на базе тестирования четырех типичных БПЛА для защиты растений, которые широко представлены на внутреннем рынке КНР и сертифицированы Национальным центром испытаний оборудования для защиты растений. Представленная оценка эффективности работы БПЛА позволяет получить более полную техническую информацию и рекомендации, которые можно использовать для правильного формирования ТТЦ БПЛА, обеспечивая оптимальное и безопасное опрыскивание с воздуха в системах точного земледелия.Цель исследования – обзорный анализ экспериментальных данных для оценки характеристик БПЛА для опрыскивания посевов в точном земледелии.Материалы и методы. Эффективность выполнения операций опрыскивания в работе [9] исследовалась для четырех типовых БПЛА, используемых для защиты растений в точном земледелии. Для тестирования были выбраны следующие БПЛА: одновинтовые БПЛА с газовым двигателем 3WQF120-12 и 3CD-15; шестироторный электрический БПЛА WSZ-0610; однороторный электрический БПЛА HY-B-15L. Основные технические параметры указанных БПЛА приведены в [9].Эксперименты с использованием БПЛА указанных четырех типов включали измерения равномерности распыления, проникающей способности капель и эффективности работы БПЛА. Размер экспериментального участка пшеничного поля, на растениях которого осу­ществлялись замеры, составлял 100 × 100 м. Растения на данном участке находились в стадии налива зерна (высота растений – 60 см; междурядья – 20 см). Тестирование осуществлялось в два этапа. На первом этапе определялась равномерность осаждения и покрытия капель на экспериментальном участке поля. Затем проводились испытания на проникновение капель в сельскохозяйственные растения и эффективность работы.С учетом ежедневной фактической полевой практики выполнения ТТЦ БПЛА были определены параметры полета БПЛА четырех типов. Эти параметры соблюдались в течение всего периода испытаний. Для объема распыления устанавливался уровень 0,12 л/м2. Выполненная калибровка расхода форсунок, соответствующая параметрам полета каждого типа БПЛА, позволила обеспечить сопоставимость объемов распыления для них в процессе эксперимента и определить полетные параметры БПЛА для проведения полевых испытаний.На экспериментальном участке поля размером 10000 м2 осуществлялось тестирование процесса нанесения, распределения и покрытия капель при использовании опрыскивающих БПЛА четырех типов. Анализ влияния скорости полета БПЛА на равномерность распределения капель выполнялся вдоль направления марш­рута полета (продольное направление), и с этой целью на экспериментальном участке формировались три продольные испытательные зоны. В испытательных зонах располагалась фильтровальная бумага и водочувствительная бумага (ВЧБ). Эти элементы использовались в экспериментах для анализа осаждения распыляемой жидкости и анализа распределения капель в полосах многократного распыления.Эффективность работы БПЛА каждого типа определялась в рамках реализации ТТЦ БПЛА. Операции ТТЦ при обработке обслуживаемой территории включали такие параметры, как время подготовки, планирование маршрута, техническое обслуживание при отказах, наземное обслуживание, операции дистанционного управления БПЛА. Группа обслуживания двух БПЛА каждого типа (активный и резервный БПЛА) состояла из трех операторов. Два оператора отвечали за дистанционное управление объектом, а один оператор отвечал за обслуживание наземного оборудования.Результаты и их обсуждение. Анализ результатов осаждения для каждого БПЛА позволяет сделать вывод, что при выбранной длине (15 м) полосы многократного распыления наб­людалось существенно неодинаковое количес­тво осаждений для каждого БПЛА на различных участках. Максимальное количество осаждений в несколько раз превышало минимальное значение для каждого БПЛА.ТТЦ БПЛА при распылении пестицидов включает такие этапы, как торможение, а затем ускорение аппарата вблизи границ экспериментальной зоны (длина участка, на котором осуществляется регулирование скорости, составляет 10 м). Это также оказывает влияние на равномерность распыления жидкости. Осаждение капель на границе рабочей зоны было значительно выше в отличие от продольных испытательных линий полета, на которых БПЛА движется с равномерной скоростью. Следует отметить, что чрезмерное осаждение распыляемых жидкостей вблизи границ зоны обработки может отрицательно сказаться на качестве урожаяиз-за высокой концентрации пестицидов.Представленные результаты подтверждают комплексное влияние параметров полета, свойств распыляемых жидкостей и метеорологических условий на качество и затраты на реализацию ТТЦ [11, 12]. При определенных условиях в рамках периметра экспериментальной зоны фиксируется неравномерность распыления пестицидов как в поперечном, так и в продольном направлении. Устранение данных недостатков для обеспечения равномерного нанесения пестицидов возможно за счет оптимизации ТТЦ, которая позволит улучшить параметры полета БПЛА, его скоростную устойчивость и повышенную работоспособность.В таблице представлены результаты экспериментов для четырех типов БПЛА, полученные при обработке данных с помощью программного обеспечения Deposit Scan. Этот программный пакет использовался для обработки ВЧБ, поз­воляя измерить уровень покрытия каплями, проанализировать плотность капель, разницу между размером капель и плотностью капель.  Сравнительный анализ размеров капель, плотности и покрытия на ВЧБ Тип БПЛАПлотность, г/см2 (горизонт.)Покрытие, %(горизонт.)Плотность, г/см2 (вертик.)Покрытие, %(вертик.)Размеры капель, мкм3WQF120-126,9–68,10,48–2,211,9–29,00,13–1,642533CD-156,6–26,90,43–2,622,4–16,70,09–1,28314WSZ-06108,2–127,20,18–1,853,9–109,50,12–1,08128HY-B-15L14,7–38,50,78–2,242,9–21,60,16–1,16264  Результаты отражают влияние вращения роторов БПЛА и создание нисходящего потока, который способствовал оседанию капель в вертикальном направлении за счет рассеивания купола растений. Например, плотность капель при использовании БПЛА типа WSZ-0610 на горизонтально и вертикально расположенных полосах ВЧБ колебалась в пределах 8,2–127,2 и 3,9–109,5 г/см2 соответственно [9]. При этом средний объемный диаметр (VMD) капель для WSZ-0610 на ВЧБ составлял 128 мкм, что было наименьшим показателем, так как данный тип БПЛА оснащен центробежными распылительными соплами.Для других БПЛА, оснащенных гидравличес­кими соплами, показатели были существенно выше. Размеры капель зависели от типа сопла, используемого на БПЛА. Отрицательная корреляция выявлена между размером капель и плотностью капель при одинаковом объеме распыления и аналогичных рабочих параметрах БПЛА. Однако между процентом покрытия и размером капель такая корреляции не наблюдалась. Как отмечается в [17], капли меньшего размера были чувствительны к метеорологичес­ким условиям. Также обращается внимание на то, что воздушный поток, создаваемый шестью роторами WSZ-0610, отличался от потока, создаваемого однороторными БПЛА. Авторы делают заключение о необходимости дальнейших исследований причин, которые приводят к разбросу экспериментальных параметров для различных типов БПЛА [18].Анализ ТТЦ для рассмотренных БПЛА показал, что доля времени, затрачиваемого на наземное обслуживание, составила 50 % от полного времени реализации всего процесса. Доля времени чистых операций БПЛА составила около 30 %. Доля длительности наземного обслуживания БПЛА типа 3CD-15 была наиболее высокой – 52,14 %. Это определялось спецификой системы электропитания БПЛА и системы распыления (независимое подключение). Рабочая площадь обрабатываемых участков составила от 1340 (WSZ-0610) до 1800 м2 (3WQF120-12). Представленный анализ показал необходимость работ по дальнейшему повышению эффективности БПЛА для достижения удовлетворительных результатов.Заключение. Представленный обзор последних публикаций в области применения БПЛА для обработки полей пестицидами основывался на экспериментальных данных для четырех типичных БПЛА, производимых и активно используемых в Китае. В результате исследования таких параметров, как равномерность нанесения, пок­рытие распыляемой жидкостью растений, плотность капель, проницаемость и эффективность работы БПЛА, сформулированы следующие результаты.Применение пестицидов с помощью БПЛА осуществляется на невысоком уровне точности, а распределение распыляемой жидкости яв­ляется неравномерным, что влияет на эффект осаждения пестицидов. Однако нисходящий поток воздуха, создаваемый роторами БПЛА, способствует попаданию распыляемой жидкости в нижнюю часть купола растений и повышает уровень проницаемости, что отмечается как положительный эффект применения БПЛА.Анализ отказов в течение рабочего времени выявил уровень временных потерь не более 5 %. При этом время подготовки, планирования маршрута, наземного обслуживания занимало большую часть общего рабочего времени, что привело к тому, что уровень чистой операции был ниже 30 %.Для того чтобы обеспечить более высокую эффективность распылительных БПЛА и достичь удовлетворительных значений для выполняемых операций, важно выполнение предварительных исследований по оценке временных и ресурсных затрат на реализацию транспортно-технологи­ческого цикла БПЛА. Уже на этапе спецификации ТТЦ и GERT-сетевого моделирования с учетом результатов рассмотренных экспериментов можно получить семейство допустимых реализаций ТТЦ с заданными характеристиками операций и осуществить оптимизацию ТТЦ для достижения поставленных целей эффективности. Использование графоаналитического метода позволит сделать вероятностные оценки реализуемости ТТЦ за заданное время, а также оценить затраты ресурсов на всех этапах ТТЦ при различных условиях эксплуатации БПЛА и различных площадях ежедневных полевых работ.