GB/T 43071-2023 植保无人飞机（正式版）

ICS65.060.40植保无人飞机Unmannedaircraftspraysystemforplantprotection国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会IGB/T43071—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国农业机械标准化技术委员会(SAC/TC201)归口。本文件起草单位：中国农业机械化科学研究院集团有限公司、农业农村部南京农业机械化研究所、中国农业大学、深圳市大疆创新科技有限公司、广州极飞科技股份有限公司、苏州极目机器人科技有限科技有限公司、山东神舟病虫害生物防控有限公司、西安久鑫长物联网科技有限公司、西安宁康特数据服务有限公司、广东利英智能科技有限公司、浙江华丛数字科技有限公司、人工智能与数字经济广东省实验室(广州)。1GB/T43071—2023植保无人飞机人飞机参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T4208外壳防护等级(IP代码)GB/T5262农业机械试验条件测定方法的一般规定GB/T9480农林拖拉机和机械、草坪和园艺动力机械使用说明书编写规则GB10396农林拖拉机和机械、草坪和园艺动力机械安全标志和危险图形总则GB/T13306标牌GB/T18675植物保护机械农业喷雾机总残留液量的测定GB/T20085植物保护机械词汇GB/T38058—2019民用多旋翼无人机系统试验方法GB/T38152无人驾驶航空器系统术语GB/T38909民用轻小型无人机系统电磁兼容性要求与试验方法JB/T9782—2014植物保护机械通用试验方法GB/T20085、GB/T38152界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.13.23.3无人飞机进行作业所采取的飞行控制方式。2GB/T43071—2023通过人工操作完成对无人飞机控制的作业模式。注：包括辅助人工模式。根据预先设定的飞行参数和路径坐标及作业任务等进行自动控制的作业模式。3.4制造商明示的且能正常作业的载液量。3.5无人飞机装载额定容量的药液、燃料能正常作业的整机重量。3.6最大起飞重量maximumtake-offweight依据无人飞机的设计或者运行限制，无人飞机正常起飞所容许的最大重量，为产品设计值。3.7无人飞机作业时喷头与靶标顶端的垂直距离。3.8无人飞机最低点与地面之间的垂直距离。3.9无人飞机航向的垂直方向上，雾滴覆盖密度不小于20滴/cm²的两侧边界之间的距离。3.10最大续航时间maximumendurancetime无人飞机在额定起飞重量条件下，自起飞至喷洒完所有药液后安全着陆，能维持的最长飞行时间。3.11地理围栏Geofence为限制无人飞机飞入特定区域(包含机场净空区、重点区、人口稠密区等),在相应电子地理范围中画出特定区域，并配合飞行控制系统、保障区域安全的软硬件系统。注：飞行控制系统是指对无人飞机的航迹、姿态、速度等飞行参数进行单项或多项控制的系统。4产品型号编制规则无人飞机产品型号由分类代号、特征代号和主参数代号等组成，表示方法为：3GB/T43071—2023 动力特征代号：燃油动力用“Y”表示，电池动力用“D”表示-无人飞机代号 -喷雾器(机)代号 注：同时具备两种作业控制模式的无人飞机，以自动控制作业模式代号表示。示例：3WWDZ-U20B表示电动自动控制作业模式多旋翼植保无人飞机，药液箱额定容量为20L,第二次改进型。5安全要求5.1可产生高温的外露部件(包括发动机、排气管等)或其他对人员易产生伤害的部位，应设置防护装5.2存在潜在风险的部位附近应固定永久性的符合GB10396规定的安全标志，在机体的明显位置还应有警示操作者使用安全防护用具的安全标识。5.3无人飞机应具有良好的密封性能，各零部件及连接处应密封可靠，不应出现药液或其他液体渗漏5.4无人飞机应具有限高、限速、限距功能，最大水平飞行速度应不超过50km/h,飞行真高应不超过30m,最大飞行半径应不超过2000m。5.5无人飞机应配备地理围栏系统。围栏外正常作业时，应在距离围栏边界15m内刹车，不应冲撞围栏边界；无人飞机位于围栏内任一位置时，任意操作地面控制端(含遥控器),旋翼不应旋转。5.6无人飞机对通信链路中断、燃料或电量不足、全球导航卫星系统信号丢失等异常情形应具有报警和失效保护功能。5.7无人飞机应具有避障功能。在制造商明示的最大作业速度下能主动识别树木、电线杆等障碍物，并能实时规避。无人飞机离开障碍物后，应能重新可控。5.8无人飞机最大起飞重量不应大于150kg。5.9无人飞机的射频电场辐射抗扰度应符合表1的A级或B级要求。通信与控制系统辐射骚扰限值应符合表2要求。表1电磁兼容-射频电场辐射抗扰度等级试验样品功能丧失或性能降低的程度未出现试验样品功能丧失或性能降低现象A各项功能和性能正常①测控信号传输中断或丢失；②对操控信号无响应或飞行控制性能③喷洒设备对操控信号无响应；④其他功能的丧失或性能的降低B未出现现象①或②。出现现象③或④,且在干扰停止后2min(含)内自行恢复，无须操作者干预C未出现现象①或②。出现现象③或④,且在干扰停止2min后仍不能自行恢复，在操作者对其进行复位或重新起动操作后可恢复D出现现象①或②;或未出现现象①或②,但出现现象③或④,且因硬件或软件损坏、数据丢失等原因不能恢复4GB/T43071—2023表2电磁兼容-辐射骚扰限值测量值限值准峰值230MHz<f≤1GHz准峰值平均值/峰值平均值/峰值5.10无人飞机锂电池5.10.1锂离子电池或电池组应有过放电、过充电保护功能；5.10.2锂离子电池或电池组应有短路保护功能；5.10.3锂离子电池组从1m高度跌落，电池不应起火、爆炸。6技术要求6.1通用要求6.1.1无人飞机应能在5℃~40℃、相对湿度不大于95%的自然环境条件下正常作业。6.1.2无人飞机在60℃±2℃、相对湿度95%±2%的环境下静置4h后，应能正常工作。6.1.3无人飞机应具有良好的抗风性能，可在风速6m/s±0.5m/s的环境中正常工作。6.1.4无人飞机的防水性能应达到GB/T4208规定的外壳防护等级IPX5或以上，防水性能试验后，无人飞机能正常工作。6.1.5无人飞机应具有药液和燃料(电量)剩余量显示功能，且应便于操作者观察。6.1.6无人飞机应配备飞行信息存储系统，实时记录并保存飞行作业情况。存储系统至少应包括：无6.1.7无人飞机应具备远程监管系统通信功能，确保飞行作业数据可识别、可监测和可追溯。6.1.8燃油动力无人飞机按使用说明书规定的操作方法起动3次，其中成功次数不应少于2次。6.1.9无人飞机的制造商或供应商应随机提供使用说明书，使用说明书的编制应符合GB/T9480的规定。使用说明书应规定操作和维修保养的安全注意事项，至少应包括以下内容：a)适用范围；d)起动和停止步骤；e)整机装配示意图；f)地面控制端介绍；g)运输状态布置；h)安全停放步骤；i)维护和保养要求；j)有关安全使用规则的要求；k)故障处理说明；5GB/T43071—20236.2整机性能要求6.2.1自动控制作业模式的无人飞机应具有应急手动控制功能，应能确保飞行过程中两种模式的自由切换，且切换时飞行状态应无明显变化。6.2.2无人飞机在自动控制作业模式下飞行，水平匀速运动的速度误差应不大于0.3m/s,百米水平飞行航迹误差在水平和铅垂方向上均应不大于0.4m。6.2.3无人飞机空载和满载悬停时，不应出现掉高或坠落等现象。满载悬停时间应不低于5min,空载悬停时间应不低于10min。6.2.4无人飞机单架次最大续航时间与连续喷雾作业时间之比应不小于1.2。6.2.5无人飞机正常作业后，药液箱内药液残留量不应大于30mL。6.2.6无人飞机加液口应设置过滤网，应保证加液畅通，无液体溢出。无人飞机应至少具有二级过滤，过滤装置应便于清洗。加液口过滤网网孔尺寸不应大于1mm,末级过滤网网孔尺寸不应大于0.7mm。6.2.7无人飞机喷雾系统应具有良好的防滴性能，停止喷雾5s后，出现漏滴现象的喷头不应超过1个，且其单位时间漏滴的液滴数不应大于2滴/min。6.2.8无人飞机正常工作时，喷雾量偏差不应超过设定值的±5%,沿喷幅方向上喷雾量分布均匀性变异系数不应大于35%。6.2.9无人飞机作业幅宽应符合产品说明书中明示值要求。6.2.10具有断点续喷功能的无人飞机，断药点与续喷点之间水平距离应不大于1m,且无人飞机到达6.2.11具有仿地飞行功能的无人飞机，仿地飞行作业时不应与不大于20°的坡道发生碰撞，且铅垂方向与坡道的实际距离和设定仿地飞行高度之间的偏差应不大于0.6m。6.3主要零部件性能要求6.3.1.1液泵的安装位置和性能应能保证正常喷雾作业。6.3.1.2在额定工况下，运转试验30min,应无异常的振动、响声、紧固件松动和渗漏等现象。6.3.2.1无人飞机的承压管路系统，包括仪表、压力计管路和所有承压软管，应能承受不小于规定最高工作压力1.5倍的压力而无泄漏。6.3.2.2承压软管上应有永久性标志，标明制造商和最高允许工作压力。6.3.3.2药液箱外表面应有容量刻度标记，操作者应能方便、清晰地观察到液位。6.3.3.3药液箱总容量与额定容量之比应在105%～110%范围内。加液口直径应不小于10cm。6.3.3.5药液箱盖应联结牢固、可靠，不应出现意外松动或开启现象。6.3.3.6药液箱底部应设置排液装置，在不使用工具和不污染操作者的情况下应方便、安全地排空药液。6GB/T43071—2023——通信中断大于2s;——无人飞机出现其他故障。设置过孔保护措施。6.4.3无人飞机机体及部件结构不应有对用户正常使用或维护保养造成伤害的锐边。无人飞机首次故障前作业时间应不小于80h,在80h内不应出现致命故障、严重故障和一般故障。7试验方法7.1试验条件测定7.2安全要求试验目测检查发动机、排气管的安装位置是否处于人体易触碰的区域。目测检查机体上其他对人员易产生伤害的部位是否设置了防护装置。性安全标志。目测检查无人飞机机身明显位置是否具有警示操作者使用安全防护用具的安全标识。7GB/T43071—2023在手动控制作业模式下操控无人飞机持续提升飞行高度，直至其无法继续向上飞行，并保持该状态5s以上即认定为达到限高值，测量此时无人飞机相对起飞点的飞行高度。在手动控制作业模式下操控无人飞机平飞，逐渐增加飞行速度，直至其无法继续加速，并保持该速度5s以上即认定为达到限速值，测量此时无人飞机的飞行速度。在手动控制作业模式下操控无人飞机平飞，逐渐远离起飞点，直至其无法继续前进即认定为达到限距值，测量此时其相对于起飞点的飞行距离。在试验场地内设置30m×30m×20m的空间区域，作为地理围栏的禁飞区。操控无人飞机以飞行速度2m/s～3m/s、飞行高度5m接近直至触碰围栏，如图1所示。目测无人飞机与围栏发生接触围栏之间的垂直距离。将无人飞机搬运进围栏区域，目测其是否有报警提示且无法起动。盈盈的报警提示飞机有相应2m/s飞行速度的报警提示孟地理围栏区域航或自动着陆。正常飞行状态下，操控无人飞机持续飞行，目测其电池电量、燃油量过低时是否具有制造商声明的失效保护功能。8GB/T43071—2023目测检查无人飞机在触发失效保护时是否能发出声、光或振动的报警提示。7.2.7避障功能试验无人飞机加注额定容量试验介质，在自动控制作业模式下，在2m～4m的高度，以制造商明示的最大作业速度飞向直径2cm±0.5cm、高度5m的镀锌管(垂直于地面)障碍物时，检查是否能自动避免与障碍物碰撞。操作无人飞机离开障碍物，目测是否重新可控。7.2.8最大起飞重量试验无人飞机注满燃油(电池满电量)。在机身逐步加挂配重至151kg,加挂配重时机身重心偏移，必要时可在起落架底部钩挂系留绳索。操控无人飞机起飞，若其能离地至真高1m,则其最大起飞重量不小于151kg;若其不能离地至真高1m,则其最大起飞重量不大于150kg。按照GB/T38909对无人飞机整机的辐射电磁骚扰水平进行评估。按照GB/T38909对无人飞机整机的射频电场辐射抗骚扰度能力进行评估。按照GB/T38058—2019中6.5.5、6.5.6规定的方法进行试验。试验过程中，电池应无爆炸、着火、漏液现象发生。按照GB/T38058—2019中6.5.7规定的方法进行试验。试验过程中，电池应无过热、破裂、爆炸、着火现象发生。按照GB/T38058—2019中6.5.9规定的方法进行试验。试验过程中，电池应无爆炸、着火现象。7.3通用要求试验将无人飞机安装成工作状态，放置在温度60℃±2℃、相对湿度95%±2%的试验箱内，机体任意点与试验箱壁距离不小于0.3m,静置4h后取出，在室温下再静置1h,然后加注额定容量试验介质，按照使用说明书规定进行飞行作业，观察无人飞机工作是否正常。无人飞机在额定起飞重量条件下置于风向稳定、风速为6m/s±0.5m/s的自然风或人工模拟风场9GB/T43071—2023将无人飞机安装成工作状态，放置在防水试验箱内，使用喷嘴内径为6.3mm,调整水流量至12.5L/min±0.625L/min,保持外壳表面每平方米喷水时间为1min,喷嘴至外壳的距离为2.5m~人飞机是否能正常工作。统电量剩余量。操控无人飞机在测量场地内模拟田间飞行作业5min以上。待返航着陆后，检查其是否将本次飞行数据进行加密存储。读取本次飞行作业过程的记录数据。检查加密存储数据内容是否包括本次飞行按7.3.5试验结束后，检查远程监管系统中是否有本次飞行的位置信息、飞行速度、飞行高度及操作者的身份信息等记录。试验前，燃油动力无人飞机在室温下静置1h。按使用说明书规定检查无人飞机使用说明书是否按GB/T9480的规定编制，内容是否齐全。7.4.2.1在试验场地内预设飞行航线，航线长度不小于120m,航线高度不大于5m,飞行速度为3m/s～5m/s。7.4.2.2在额定起飞重量条件下，操控无人飞机以自动控制作业模式沿航线飞行，同时以不大于0.1s的时间间隔对无人飞机空间位置进行连续测量和记录，如图2所示。重复3次。GB/T43071—2023_—航迹航线追踪误差为垂直距离图2自动控制作业模式飞行精度测量方法7.4.2.3将记录的航迹经纬度坐标按cgcs2000(2000国家大地坐标系)或wgs84(WorldGeodeticSystem1984)的格式进行直角坐标转换。无人飞机的空间位置坐标记为(x;,y;,z;),i=0,1,2,…,n,其中i=0时为飞行过程中剔除加速区间段的稳定区开始位置，i=n时为飞行过程中剔除减速区间段的稳定区终止位置。7.4.2.4整条航线的平面位置坐标记为ax+by+c=0,系数a、b、c依据航线方向和位置而定，按公式(1)～公式(3)分别计算偏航距(水平)L;、偏航距(高度)H;和速度偏差V,测量值应为测量区间内计算的最大值。(i=0,1,2,…,n)……(1)式中：x;——采集航迹点位置的东西方向坐标值，单位为米(m);式中：H;——偏航距(高度),单位为米(m);z;——采集航迹点位置的高度坐标值，单位为米(m);V;=|v;一Vset(i=0,1,2,…,n)…………(3)式中：v;——采集航迹点位置的飞行速度，单位为米每秒(m/s);7.4.3悬停性能试验注满燃油(使用满电电池),分别在空载和满载条件下操控无人飞机在一定飞行高度保持悬停，直至其发出燃油(电量)不足最后一级报警，立即(不超过10s)着陆，观察其飞行状态是否正常，记录起飞至着陆总时间。GB/T43071—20237.4.4最大续航时间测试试验前无人飞机的蓄电池应充满电量或注满燃油。试验在空旷露天场地、风速不超过3m/s的条件下进行。加注额定容量试验介质，操控无人飞机在自动控制作业模式下以5m/s的速度、说明书明示的最低作业高度及最小喷量进行喷雾作业，从起飞至电量/燃油不足报警后平稳降落，测试并记录从起飞到降落的总飞行时间和连续喷雾作业时间，试验重复3次，取平均值。7.4.5残留液量测试按7.4.4试验结束后，按照GB/T18675规定的方法测量残留液量。7.4.6过滤装置测试检查过滤装置设置情况，并用显微镜或专用量具测出过滤网的网孔尺寸，圆孔测量直径，方形孔测量最大边长。7.4.7防滴性能试验无人飞机在额定工况下喷雾，停止喷雾5s后计时，观察出现滴漏现象的喷头数，记录各喷头1min内滴漏的液滴数。7.4.8喷雾性能试验7.4.8.1喷雾量偏差试验。在额定工况下喷雾，用容器收集雾液，每次测量时间1min～3min,重复3次，计算每分钟平均喷雾量(mL/min),再根据额定喷雾量计算实际喷雾量偏差。7.4.8.2喷雾均匀性试验。将无人飞机以正常作业姿态固定于集雾槽上方，集雾槽的承接雾流面作为受药面应覆盖整个雾流区域，无人飞机机头应与集雾槽排列方向垂直。以制造商明示的作业高度进行喷雾，若制造商未给出作业高度，则在2m作业高度喷雾。使用量筒收集集雾槽内沉积的试验介质，当其中任一量筒收集的喷雾量达到量筒标称容量的90%时或喷完所有试验介质时，停止喷雾。记录喷幅范围内每个量筒收集的喷雾量，并按公式(4)～公式(6)计算喷雾量分布均匀性变异系数。…………(4)式中：q--喷雾量平均值，单位为毫升(mL);q;—-—各量筒收集的喷雾量，单位为毫升(mL);n———喷幅范围内的量筒总数。式中：S喷雾量标准差，单位为毫升(mL)。CV=S/q×100%…………(6)式中：CV——喷雾量分布均匀性变异系数，%。7.4.9作业幅宽测试试验应在空旷场地，面积满足试验要求，场地表面有植被覆盖。试验区与周围植被或建筑物的间距GB/T43071—2023应至少是周围植被高度的10倍。试验期间风速不应超过3m/s,风速应保持稳定，风速变动不应超过±1m/s。试验介质应为清水，必要时可加染色剂。将采样卡(卡罗米特纸、水敏纸等)水平夹持在不小于0.5m高的支架上，在无人飞机预设飞行航线的垂直方向(即沿喷幅方向),间隔不大于0.2m或连续排列布置。无人飞机加注额定容量试验介质，以制造商明示的作业参数进行喷雾。若制造商未给出作业参数，则以作业高度2m、飞行速度3m/s进行喷雾作业。在采样区前50m开始喷雾，采样区后50m停止喷雾。计数各测点采样卡收集的雾滴数，计算各测点的单位面积雾滴数，从采样区两端逐个测点进行检查，两端首个单位面积雾滴数不小于20滴/cm²的测点位置作为作业喷幅两个边界。作业喷幅边界间的距离为作业喷幅。试验至少重复3次，取平均值。一次试验中应布置3行采样卡，采样卡行距不小于7.4.10断点续喷试验加入额定容量的清水，操控无人飞机以制造商明示的作业参数模拟田间作业。当无人飞机喷完药液或燃料(电量)不足悬停时，记录断药点位置坐标。操控无人飞机返回，重新加燃料(更换电池),加入额定容量的清水，继续模拟田间作业。当无人飞机回到断药点附近悬停时，记录续喷点位置坐标。观察无人飞机到达续喷点后是否及时喷雾。计算断药点与续喷点之间的水平距离，作为测试结果。7.4.11仿地飞行试验在试验场地设置标准坡道台面，坡道角度为20°±1°,长度不少于15m。在额定起飞重量条件下，操控无人飞机以仿地飞行模式沿坡道台面中轴线飞行，设定仿地飞行高度不大于5m,飞行速度不低于2m/s。观察无人飞机是否能避免与坡道发生碰撞，测量无人飞机与坡道台面在铅垂方向上的距离，按公式(7)计算仿地飞行偏差。△H;=|H₁—H|(i=1,2,…,n)………(7)△H;——仿地飞行偏差，单位为米(m);H;——无人飞机与坡道台面在铅垂方向上的距离，单位为米(m);H———无人飞机仿地飞行设置高度，单位为米(m)。7.5主要零部件性能测试7.5.1液泵试验7.5.1.1向药液箱中加满试验介质，喷雾，直到药箱中试验介质全部喷完，再向药箱中加试验介质，再进行喷雾，期间不准许调整喷雾系统中任一零部件。目测检查泵安装位置，观察无人飞机两次喷雾试验过程中作业状态是否均为正常，有无断续喷雾现象。7.5.1.2液泵在额定电压、最高工作压力下运转，目测检查液泵是否有异常的振动、响声、紧固件松动等现象，是否有渗漏现象。7.5.2承压管路系统测试目测检查承压软管标志。承压管路耐压试验按JB/T9782—2014中4.10.2规定的方法进行。7.5.3药液箱检查7.5.3.1目测检查药液箱是否有气孔、裂纹等现象，加满药液后药液箱是否有渗漏和明显变形现象。GB/T43071—20237.5.3.3向药液箱加试验介质，加满至溢出，测量其药箱内试验介质体积，记录总容量Q₁。计算Q₁/Q,Q为药箱额定容量，检查是否满足6.3.3.3的要求。7.5.3.4用游标卡尺测量药液箱加液孔直径。7.5.3.5药液箱的其他要求采用目测、手动操作方式进行检查。7.5.4通信控制系统测试试验场地应平坦而空旷，测试中心点O的1.5倍最大遥控距离半径范围内不应有大的反射物，如建控制无人飞机从O点起飞，沿着一个方向直线低空飞行，飞行高度30m以下，直至无人飞机系统提示功能异常。利用距离测量工具分别测量无人飞机与O点的水平距离L和垂直距离H,计算出对应的距离R。改变飞行目的点位置，分别在5个不同的位置重复试验，取平均值。记录试验场地的温度、气压、风速和海拔高度等信息。遥控遥测距离试验如图3所示。图3遥控遥测距离试验示意图6.3.4.2的异常情况时，观察无人飞机系统是否具有相应的提示。7.6装配和外观质量检查目测检查是否符合6.4的要求。7.7可靠性试验故障分级表见表3。GB/T43071—2023表3故障分级故障级别故障示例致命故障坠机、爆炸、起火严重故障发动机/电机/电池等动力故障控制失效或控制执行部件故障作业时机上任意部件飞出一般故障旋翼损坏施药控制设备故障无线电通信设备故障地面控制端设备故障轻微故障紧固件松动罩壳松动喷头堵塞30min内用随机工具排除的故障(可更换易损件)7.7.2可靠性可靠性按累计100h定时截尾进行考核，记录无人飞机发生首次致命故障、严重故障或一般故障(轻微故障不计)前的作业时间，按照公式(8)计算首次故障前平均工作时间。 (8)式中：MTTFF——首次故障前平均工作时间，单位为小时(h);n——试验台数；γ——发生首次故障的台数(当γ=0时，按γ=1计);t;——第i台无人飞机发生首次故障的累计工作时间，单位为小时(h);t;——试验结束时，未发生故障的第j台无人飞机工作累计时间，即100h。8检验规则8.1出厂检验8.1.1每台无人飞机应经制造厂质量检验部门检查合格，并附有产品质量合格证方准入成品库和出厂。8.1.2无人飞机出厂前应进行出厂抽检，检验项目见表4,全部检验项目均应合格。8.2型式检验8.2.1有下列情况之一时，需要进行型式检验：———新产品定型鉴定和老产品转厂生产；-——工装、模具的磨损可能影响产品性能；——长期停产后，恢复生产；GB/T43071—2023--——批量生产，周期性检验(一般每3年进行一次);——国家质量监督机构提出进行型式检验的要求。8.2.2型式检验项目按表4规定。8.2.3采取随机抽样进行检验，在工厂抽样时，应在制造厂近一年内生产的合格产品中随机抽取，检查批量不应少于10台，在用户和经销部门抽样不受此限，抽取样本为2