Первая отечественная форсунка, созданная в МАИ, поможет очистить обочины от борщевика

Фото: Пресс-служба МАИ / Архив

Инженеры-конструкторы Московского авиационного института создали первую отечественную центробежную форсунку, которая предназначена для опрыскивания полей пестицидами и удобрениями с беспилотников. Работы проводили в рамках федерального проекта «Кадры для БАС» (беспилотных авиационных систем) при поддержке Автономной некоммерческой организации «Университет 2035». 

Как объяснили специалисты, до недавнего времени российские агродроны оснащали импортными распылительными узлами. Это создавало зависимость от зарубежных поставщиков и делало более дорогим обслуживание техники. Кроме того, импортные изделия не всегда адаптированы под российские климатические условия и препараты. Проект МАИ был направлен на решение этой проблемы.

— Эти устройства распыляют жидкость с помощью вращающегося диска.  Подаваемый раствор распределяется по поверхности диска и под действием центробежной силы ускоряется к его периферии. Рельефная структура диска дробит поток на множество мелких порций, а на выходной кромке они срываются и распадаются на капли. За счёт изменения скорости вращения и параметров подачи можно регулировать размер капель в диапазоне от 50 до 500 микрометров, а также управлять шириной факела распыла, — рассказал один из разработчиков, руководитель проектов дирекции «Аэромобильность» МАИ Антон Ляпин.

По его словам, сейчас в России у эксплуатантов более двух тысяч агродронов, которым ежегодно требуется 800–1000 новых форсунок. К 2030 году ожидается пятикратный рост рынка.

По своим характеристикам разработка не уступает зарубежным аналогам, а в некоторых аспектах (например, в соотношении цены и качества) превосходит их, отметил специалист. Основа форсунки — бесколлекторный электродвигатель от российского производителя. К нему подключают принимающий сигналы от агродрона регулятор оборотов. Его также создают в России. Корпусные детали изготавливают в МАИ.

Устройство работает в автоматическом режиме в соответствии с заданной программой.  Также оператор может менять параметры распыления (размер капли, расход жидкости и ширину факела распыла) прямо во время полёта.

— На первый взгляд наша форсунка может напоминать небольшую ракету, но такой облик появился не ради дизайна. Он обусловлен конкретными конструкторскими решениями: продолговатый полый корпус выполняет функцию воздухозаборника, а радиаторы отвечают за отвод тепла. Кроме того, вместо привычного щёточного двигателя мы используем бесщёточный мотор. В сочетании с оригинальной системой охлаждения это позволяет форсунке работать продолжительное время без перегрева и сохранять стабильные характеристики распыления, — поделилися инженер-конструктор проекта Даниил Назаров.

В настоящее время прототип изделия проходит ресурсные испытания. Инженеры и конструкторы проверяют, как прибор работает под нагрузкой в длительном режиме. Также они измеряют размер капель при различных режимах работы, определяют равномерность распределения жидкости по ширине факела — это важно, чтобы препарат распылялся равномерно.

Следующий этап — испытания в полевых условиях. Их будут проводить совместно с потенциальными эксплуатантами новых устройств. После завершения испытаний инженеры оформят результаты в виде агрономической таблицы — документа, в котором для каждой культуры и препарата будут указаны оптимальные режимы работы — частота вращения диска, размер капель, ширина факела и расход жидкости.

— Изделие рассчитано на широкий диапазон применения. Один из проработанных сценариев — борьба с борщевиком Сосновского на линейных объектах. Это агрессивное сорное растение, которое быстро захватывает территории вдоль дорог и на полях. Бороться с ним сложно. При этом зачастую обычные методы распыления гербицидов неэффективны из-за отсутствия возможности точной настройки параметров распыления. Наше устройство позволяет настроить режим так, чтобы активное вещество попадало непосредственно на целевые растения, не разлеталось в стороны и не наносило вреда окружающей экосистеме избыточным внесением химикатов, — поделился Антон Ляпин.

Также исследователи рассматривают использование форсунки для нанесения противообледенительной жидкости, где требуется высокая точность размера капель. Если испытания подтвердят такую возможность, устройство можно будет применять для обработки самолётов, а также зданий и высотных конструкций.

Стоимость одного изделия при серийном производстве составит менее 10 тысяч рублей, планируют разработчики. В дальнейшем специалисты рассчитывают производить электронные компоненты специализировано для форсунки на базе МАИ. Это позволит контролировать качество продукции и быстро адаптировать изделие под конкретные задачи.