近年来,我国农业航空植保产业快速发展,植保无人机在我国广泛应用。植保无人机作为一种新型植保作业方式与地面机械和人工施药相比,不仅作业效率高、喷洒速度快,还具有解决复杂地块下地面机械难以下田作业等优势。由于植保无人机发展历史较短,仍然存在农机农艺融合程度不够、载荷有限、单次作业时间短等问题,且大多采用固定喷幅、固流量喷洒,在多种植模式适应、变量施药提高农药利用率,改善喷洒均匀性方面还有待提升。针对上述问题,本文研制了一种三层离心式变量喷头,以脉冲宽度调制技术（Pulse Width Modula,PWM）为核心,结合嵌入式智能控制技术开发了一套植保无人机智能变喷幅、变流量喷施系统,能够有效改善无人机植保应用中农机农艺融合差、喷头系统无法实现变量喷施、喷头压力变化对喷头雾化效果的影响等,提升了植保无人机在农业作业方面的各级指标,为植保无人机的持续推广和提升,提供了理论支撑和技术推广基础,本文主要研究工作及结论汇总如下。（1）针对无人机植保应用中农机农艺融合差、喷头系统无法实现变量喷施、喷头压力变化影响喷头雾化效果等问题,在深入研究变量施药方式的基础上,根据变量喷施系统总体技术需求,以大载荷植保无人机为应用对象,研制了一套植保无人机智能变喷幅、变流量施药系统,系统包含一种三层离心式变量喷头和一种变喷幅喷杆,结合嵌入式智能控制技术,能够根据目标作业区域的病虫草害程度,进行4级流量调节,同时根据果园不同作物的种植模式,进行雾滴粒径与有效喷幅的调节,满足植保无人机精准变量喷施的需求。（2）针对现有航空喷头在雾滴粒径和雾滴分布均匀性方面易受系统压力变化影响较大的问题,研制了一种三层离心式变量喷头,能够在不改变泵的供给流量的情况下,实现施药流量的4级可调,覆盖病害爆发时的基本病害等级,改善系统压力变化时的喷头雾化效果。利用微机控制喷头综合性能精密试验台和激光粒度仪分别对该喷头不同压力下的雾滴分布均匀性、不同转速下雾滴粒径进行了室内验证试验,试验结果表明:当系统压力变化时,喷头的变异系数先减小后增大,喷头在0.3MPa的变异系数最小为34.1%,雾滴分布均匀性最好,喷头雾滴粒径与转速呈负相关。在进行4级流量调节时,雾滴分布均匀性变化区间在5%以内,雾滴粒径变异系数为1.1%,雾滴粒径基本保持不变。（3）将研制的变量喷施系统集成到大载荷植保无人机上,并开展了田间验证试验。对同一高度下植保无人机的有效喷幅进行标定,飞机的有效喷幅可实现在2-5m之间变化,在进行4级施药量调节时,雾滴密度分别为16.9、32.9、42.3、62.8个/cm~2,雾滴粒径变异系数为1.4%,受室外环境的影响,对比室内测试的情况略有增大。试验证明系统能够在不改变泵的供给流量的情况下,实现施药流量的4级可调。因此,变量喷施系统能够改善因系统压力变化造成的雾滴分布均匀性、雾滴粒径变化的情况。