地球表面43%的土地分布于干旱地区，110多个国家受土地资源荒漠化的危害，全世界每年为此造成的经济损失达420亿元之巨。同样，我国是世界上受土地沙漠化危害最严重的国家之一。我国沙漠化土地面积广大，而且其发展速率仍在加大。土地沙漠化的不断扩展已经严重影响我国的生态环境建设和社会经济发展，并造成了极大的伤害。但是，目前由于沙漠化土壤面积广大，需要耗费大量的人力和时间去进行工作，并且效率极低，高科技治沙装备的发展缓慢等等。化学固沙是指在风沙危害地区，利用化学材料与工艺，对易产生沙害的沙丘或沙质地表建造一层能够防止风力吹扬又化学固沙是指在风沙危害地区，利用化学材料与工艺，对易产生沙害的沙丘或沙质地表建造一层能够防止风力吹扬又具有保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害环境，提高沙地生产力的技术措施。利用被稀释的具有一定胶结性的化学物质，喷洒于松散的流动沙地表面，水分迅速渗入到沙层以下，而化学胶结物质则滞留于一定厚度（(1～5cm）的沙层间隙中，将单粒的沙子胶结成一层保护层。以此来隔开气流（风）与松散沙面的直接接触，从而起到防止风蚀的作用。一般应具有较好的渗透性和胶结性，喷洒后能够迅速渗入沙丘表层并粘结沙子颗粒，形成较牢固的结皮层，可有效固结沙丘表面，防止沙丘流动。固沙剂还应有明显的集水和保墒增温、改善土壤结构、促进植物生长、抑制盐渍土表层积盐等作用，同时应提高沙土中的有机物含量，改良土壤并可以生物降解。这种作用是属于固沙型的，只能将沙地就地固定不动，而对过境风沙流中所携带的沙粒却没有防治效能。开发这款用于防风固沙喷洒化学药品的无人机既能减少人力资源的使用，又能提高喷洒效率和喷洒面积。

基于化学喷洒的固沙无人机的设计原理

无人机利用旋翼实现前进和停止。力的相对性意味着旋翼推动空气时，空气也会反向推动旋翼。这是无人机能够上上下下的基本原理。进而，旋翼旋转地越快，升力就越大，反之亦然。而要使无人机向右转，则需要降低旋翼的角速度。但是，虽然来自旋翼的推力缺失能使无人机改变运动方向，但与此同时向上的力不等于向下的重力，所以无人机会下降。

无人机是对称的。这同样适用于侧向运动。一架四轮无人机就像一辆每一面都可作为正面的车，所以了如何向前也就解释了如何向后或向两侧移动的问题。

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

无人机由飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等组成。飞行管理与控制系统，相当于无人机系统的“心脏”部分，对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响，对其飞行性能起决定性的作用。无人机机体的核心就是飞行器控制器——主控MCU。

无人机MCU是飞控子系统的核心部分，飞控系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统，飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用，我们认为是无人机最重要的技术之一。

除了无人机MCU，无人机还需要陀螺仪、加速计、地磁感应、气压传感器，超声波传感器、光流传感器、GPS模块等想互协助工作方可完成飞行。

设计方案：

（1）设计无人机飞行器机体。

（2）开发飞行控制系统，舵机，机载数传模块与天线，搭建无人机电气控制系统。

飞控系统是无人机的核心控制装置，相当于无人机的大脑，是否装有飞控系统也是无人机区别于普通航空模型的重要标志。   　　

在经历了早期的遥控飞行后，目前其导航控制方式已经发展为自主飞行和智能飞行。导航方式的改变对飞行控制计算机的精度提出了更高的要求；随着小型无人机执行任务复杂程度的增加，对飞控计算机运算速度的要求也更高；而小型化的要求对飞控计算机的功耗和体积也提出了很高的要求。高精度不仅要求计算机的控制精度高，而且要求能够运行复杂的控制算法，小型化则要求无人机的体积小，机动性好，进而要求控制计算机的体积越小越好。

（3）开发无人机地面站软件，地面数传模块及其天线。

（4）设计配备遥控器以及遥控装置。

喷嘴和水箱

高压喷嘴的设计主要集中在喷嘴的优良射流特性和较长的使用寿命上。因此，高压喷嘴的设计要求相对较高。为了保证射流畅通，喷嘴喷射的雾滴效果可以聚集在一个区域，保证射流范围。高压喷嘴应承受高压和磨损。

简而言之，高压喷嘴的原理是高速水流的装置。其工作原理是通过收缩喷嘴内孔的横截面，将高压水的压力能转化为动能，最后以高压水射流的形式从喷嘴喷出。由于高压喷嘴的原理特点，高压喷嘴的设计广泛应用于清洗操作和钢切割。

研究喷雾供水系统的流量、压力和喷嘴的几何尺寸。结构形状的关系提高了雾化效果。特别是城市供水系统的水压对雾化效果影响较大，水压越高，水雾颗粒越细。

水箱，其特征在于，包括箱体，所述箱体的内部设有用以过滤水中杂质颗粒的过滤装置，还包括设于所述箱体、用以与无人机主体接口连接并能够输出所述箱体中的水至无人机主体的出水口以及与所述出水口配合连接、用以实现密封的密封装置。

根据权利要求所述的水箱，其特征在于，所述箱体还设有位于所述出水口上方、用以供水进入所述箱体的进水口，所述过滤装置包括设于所述进水口、用以过滤所述进水口的杂质颗粒的第一滤网。

结构及创新性设计

首先是动力系统，该无人机采用四旋翼方式，螺旋桨为双叶螺旋桨，整体布局为流线型，流线型的机身设计能够大大减少飞行时的阻力，提高续航能力和飞行速度。有四个对称布置的电机为相应的无人机旋翼提供动力，同时在飞控系统的控制之下，可以协调各个旋翼之间的不同转速和转向,同时又可以为无人机的飞行平稳和上升平稳性提供支持。动力系统的创新性在于优化了动力传输装置，其工作效率比六旋翼无人机的工作效率还要高，同时电机的约束装置可以根据飞行方向的不同和速度的不同进行改变，进而改变螺旋桨的朝向提高速度；其次是喷洒装置该无人机涉及一种多角度喷洒农药的喷洒装置,该装置包括机架，喷洒阀口和农药喷洒储液箱,在该农药喷洒储液箱的上面安装无人机限位锁,在无人机限位锁的上面安装万向转动装置,机架通过万向转动装置与农药喷洒储液箱连接,农药喷洒储液箱上面安装微型高压水泵,在农药喷洒储液箱下面安装有喷头,所述喷头为蜂窝煤状,也就是该盘状的底部设有多个喷水孔;该装置固定在机架下方同时机架上方安装的为四个旋翼动力电机；然后是起落架装置，起落架是无人机飞行完毕着陆时，整个机体重量的承受部件，必须具有良好的的支撑和减震功能，以保护飞行器降落时震动对部件的损坏。药箱布置在起落架中心，并尽量使无人机的整体重心处于无人人机四个机翼的中心部位，同时起落架由空心铝管制成，由于铝金属质量较轻可以大大减少无人机的重量，另外在底部铝管上安装高弹减震海绵，可以大大减少无人机下降过程中带来的震动。药箱的设计由防腐蚀，耐酸碱的材料制成，可以大大提高药箱的使用寿命，同时药箱内置NFC芯片，在灌药机灌装药品的同时可以将灌入的药量信息写入NFC芯片，药量的掌控从源头开始，药量数字化，让药量数据实现有效传递，为精准喷洒提供可靠的数据基础。无人机机身内置定位芯片，摄像拍摄镜头和控制系统，可以借助北斗导航系统进行位置定位和路线导航，可以让无人机按照规划好的路线进行工作，同时通过中控显示屏可以观察无人机的飞行姿态和运行轨迹。

无人机农药喷洒的优点
实用性分析
一、安全性好
1、施药人员安全，施药人员遥控操作植保机喷洒，使人体不容易受到药物侵害，避免中毒中暑。
2、环境安全，可在空中定向定点喷洒农药，植保无人机旋翼产生的强大气流将药液直接压迫作用于作物的各个层面农药随气流可深入到农作物的根部，叶子的背面，能使害虫无处可逃，环保安全。
3、植保机飞行安全，飞机可悬停、 定高定远飞行，其中多旋翼植保机飞行平稳，安全性能可靠。
二、高效节水
1、效率高，每分钟可喷洒1-2亩，一天(按6-8小时计)一架植保机可喷洒 300-600亩，相当于30-100个人的工效，解放了劳动力。
2、施药效果好，可贴近农作物0.5-2米喷药，雾流上下穿透力强，漂移少，雾滴细匀，可提高农药利用率30%以上。3、节水环保，使用超低容量施药技术，每亩施药仅需，400--600毫升。
三、操作简便
1、易学易用，
操作人员需经过10-15天的培训，即可学会
植保机的飞行施药操作及日常维护。
2、操作简单，植保机只需要在田间地头空地就能带药垂直喷洒。