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设备与工具
在农作物生长过程中，病虫草鼠害的有效防控措施是保证粮食安全生产的一个不可缺省的重要环节，直接影响粮食的产量与质量。高效植保机械化技术是农业生产综合能力的重要组成部分。航空植保能快速高效地完成病虫草害的防治,特别是能及时有效地防治大面积爆发性有害生物灾害；同时，它不受地理因素的制约，无论山区或平原、水田还是旱田，以及不同的作物生长期，农药的喷洒一般不受太多因素的影响，都可顺利高效的完成作业任务。但航空植保投入大，作业程序复杂，对使用者的技术素养要求很高。由于经济方面和管理机制的原因，我国农用航空的应用水平与我国农业的发展需要不适应，与国外相比差距较大。
农业飞机发展状况
自1903年莱特兄弟发明了世界上的第一架载人动力飞机后，美国在1918年就第一次用飞机喷撒农药杀灭棉虫，开创了农业航空的历史，随后加拿大、前苏联、德国和新西兰等国也将飞机用于农业。第二次世界大战以后，化学杀虫剂、除草剂等农药相继出现，迫切需要一种高效率的喷洒机具；同时战后大量小型飞机过剩，纷纷转用到农业上来。农业航空得到迅速发展。20世纪50年代以后。为农业而设计的专用和多用途农业飞机相继出现。到50年代末，直升机也加入农业航空行列。
美国是世界上农业航空最发达的国家之一，农业生产高度规模化。目前使用的农业用飞机约9000架．实际在用的飞机大约4000架，年处理耕地面积超过120Mhm2，占总耕地面积的50％以上。美国的农用飞机大约有20多种机型，大部分是有人驾驶固定翼飞机。美国的农用固定翼飞机基本上都使用活塞型发动机，且多为后三点式，飞机的安全性能较高，抗坠毁性好；空中作业效率高，麦田灭草比地面机械效率高5.7倍,相当于人工喷雾的200，250倍；突击能力强，利于消灭爆发性病虫害；不受作物长势的限制，利于作物后期作业。
日本是一个人口多、耕地少的国家，农家每户平均耕地面积较小，农业以兼业农户比重为主，粮食作物以水稻为主。由于种植规模较小，日本的施药装备以小型机动喷雾机和直升飞机航空喷雾设备为主。近几年来，具有作业效率高、单位面积施药液量小、农药飘移少等优点的无人驾驶超低空作业农用轻型直升飞机在日本发展迅猛。截止到2005年底，日本登记在册的无人驾驶农用轻型直升飞机保有量已经从1997年的892架增加到2002架；防治面积从1997年的200khm2增加到663khm2，超过了有人驾驶农用直升飞机的防治面积。在日本，采用农用无人驾驶轻型直升飞机进行农业生产已成为发展趋势之一。
我国从1951年开始用飞机参与防治东亚飞蝗、护林防火和播种造林等工作。1956年中国民用航空局设立专业航空机构，开展多种农业航空业务。目前，已有6个机种400多架飞机在大面积的垦区和农场从事农业航空工作，主要机型包括“农业5”、“Y5B”、“Y11”、“海燕650B”等固定翼飞机。作为农业用途的无人驾驶轻型直升飞机在国内目前处于初级研究阶段。
农用航空施药技术发展概况
从世界植保技术发展趋势看，在今后相当长的一段时期内，化学防治仍是农作物防治病、虫、草、鼠害的主要方法。为避免或减轻农药对非靶标生物的影响和对环境的污染．航空施药作业必须考虑以下二个方面的因素：①作业条件，如作业时的气象条件,特别是风向、风速；②飞行参数，飞行高度和飞行速度需根据作业条件(气象条件、田块大小等)、喷液量的要求调整。航空施药技术主要解决以下三个方面的问题：①非靶标区的飘移；②提高防治效率：③提高作业可靠性。
航空喷雾设备主要由供药系统、喷射部件及控制部件等组成。供药系统由药箱、液泵、管路等组成。喷射部件应能根据不同施药作业要求更换不同型号的喷嘴或喷射部件。目前我国在用的航空喷雾设备使用的喷射部件采用的喷雾方式有低压液力喷雾及离心雾化两种型式，在美国、日本及欧洲的一些国家，除了上述喷雾型式外．航空静电雾化技术已进入了实施阶段。
目前,发达国家对航空喷雾控制技术的研究热点在以下两方面：①建立飞机喷雾的雾滴分布仿真数学模型．通过模型分析雾滴沉降规律，研究喷施高度、风速、不同飞机对雾滴粒径及雾滴漂移的影响。另一个已投入使用的技术是可控雾滴技术。飞行员按作业条件选择相应的喷嘴和喷雾参数．达到控制雾滴种类、直径、漂移率等，取得最佳喷雾效果。②全球性定位系统(GPS)及精准施药技术在航空作业中的使用。航空植保作业时．通过SSM中不同区域(较小的面积单元)所需杀虫药、肥料用量，进行变量喷施；最近，远程控制平台也得到应用，当飞机到达作业区域时．GPS能实时将作区域的信息图像传送到控制平台(电脑)，但是当飞机速度／>65m／s。GPS技术尚不能很好的完成即时数据回传．但在较小速度下的使用已能达到作业位置精确定位与自动导航．最终实现精确施药及喷幅精确对接。
航空施药准则及法规
飞机施药通常存在以下的问题：一是飞行安全问题。航空植保作业通常在低空或超低空中进行，飞机距农作物、林木高度较小。理论上讲，在考虑到农药喷洒、沉降、漂移等因素后。大田作物的作业高度为3.4m。林区和地形复杂地区的作业高度为10～15m。二是不合理喷施造成农药喷撒(洒)漂移操作者及环境产生危害。三是农药对飞机机体、结构的腐蚀造成安全隐患。
为了保证飞行安全，减少植保作业的负面影响，联合国粮农组织(FAO)制定了《飞机施用农药的正确操作准则》，准则规定了飞行员的培训；农药的选择、运输及贮存；个人防护及意外事故的处理；机具的技术要求包括：施药机具的选择、机具性能要求、喷雾系统的校准、作业区域预先警示；田间施药技术要求包括：田块的调查、气象条件、处理时间、药液配制、田间操作、机具清洗、个人防护、残液处理等；在作业完成后田间喷雾记录、设备维修保养记录、操作人员健康监测记录、个人防护设备记录等。
航空植保可靠性和安全性分析
在航空植保作业时，飞行高度过高会使雾滴挥发和漂移，但飞行高度过低又会造成条带状影响，造成药液在目标物上分布不匀。适宜的飞行高度理论上讲是飞机距作物顶端3～4m，使喷洒的药液均匀地散布在目标物上。但由于低空飞行受地面障碍物(电线杆等）威胁，考虑到安全因素，一般推荐安全作业高度10m以上。目前，航空植保用飞机主要有三种：轻型固定翼飞机、直升机和轻型无人驾驶直升机。
固定翼式轻型飞机作业时尽管是采用超低空飞行，从安全性上讲，由于受上升、下降气流波动的影响，很难达到距作物3-4m飞行高度，且因田间障碍物如电线、电杆、树木等，飞行高度过低极易引起飞行安全的问题。
采用直升机作业，直升机的螺旋桨造成的空气涡流能使农药喷洒到植物茎叶的背面，提高喷洒效果，农药用量比地面作业低：与固定翼飞机相比．直升机的耗油量稍大，但可在田间起降作业，减少了机场、跑道等的建设费用。
与前二种机型相比，轻型无人驾驶直升机的优越性非常明显：①具有直升机的高效作业性能和良好喷洒效果：②由于无人机采用人工遥控技术和自动导航技术，保证了飞机操控者的安全性：③自动化程度高，作业机组人员相对较少．劳动强度低：④采用超低空作业，喷洒时漂移减少，使作业环境空气中农药的含量大大降低。减少了对环境的污染：⑤无人机机体重量轻，以Z一3轻型直升机为例．其发动机功率不到20KW，任务载荷20kg，运行成本低。
我国航空植保的发展前景
我国地域辽阔，地理及气象条件多样，农业人口众多，耕地面积约121.78Mhm2．农作物病虫害发生面积每年约449 Mhm2次。据农业部门统计数据显示，我国手动植保机具约35个品种、社会保有量约5807.99万架，担负着全国农作物病、虫、草害防治面积的70％以上；机动植保机械有背负式机动喷雾机及背负式机动喷雾喷粉机约8个品种，社会保有量约261.73万台；担架式机动喷雾机社会保有量约16.82万台；小型机动及电动喷雾机社会保有量25.35万台；拖拉机悬挂式或牵引的喷杆式喷雾机及风送式喷雾机的社会保有量4.16万台；航空植保作业装备保有量仅400架。
地面植保机具防治效率低，对于迁飞性害虫暴发和大区域流行性病害发生不能实现大面积的统防统治。根据新疆地区的使用记录显示，飞机的作业效率是目前地面植保机具防治效率最高的高架喷雾器作业效率的8.38倍。飞机作业不仅作业效率高、能节省大量人力和农药，且完成同样作业面积的耗油量也比拖拉机等农业机械少。在我国大量农业劳动力向第二、三产业转移的情况下，为满足我国农业生产发展和环境保护的需要，航空植保的发展前景广阔，市场潜力巨大。
结论
1）我国目前航空喷洒技术基础理论研究工作投入少。低空喷洒沉降规律、航空静电喷雾技术、航空植保精准施药变量喷雾技术、航空安全施药作业规范等将是研究热点。
2）轻型自动导航的无人驾驶直升机作业的安全性高、风险小。即使发生故障甚至空中停车，也不会造成大的损失。进行植保作业时可在田间地头起降、维护、保养、加油、加注药液，减少了往返机场的飞行时间及燃料消耗，保证了作业效率，在产品批量化后用于植保作业的前景最为广阔。
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