本文基于洛克希德3W6LH-10ZI型六旋翼电动植保无人机平台,探索一种气送式油菜高速精量飞播排种系统,为地面机械装备无法进入或进入经济效益不高情形下的油菜机械化播种提供一种技术装备,以作为油菜常规地面播栽机具的一种有益补充。围绕气送式飞播排种系统的方案设计、结构设计和样机试制、工作性能优化,设计了一套完整的气送式油菜飞播排种系统设计方案,试制了一种采用“机械定量供种+气流辅助输送”的气送式排种器、一种可自动折叠的导种投种装置和一套与飞控系统通信的排种控制系统。主要内容如下:（1）设计了一种气送式油菜飞播专用排种器。为克服传统气送式排种器供种装置小微化后气流回流严重、供种困难等问题,设计了一种主输送管道垂直布置+磨盘式供种装置侧方定量供种、小型风机下方供风送种+二阶气送分种的气送式油菜飞播专用排种器。对充种室、供种齿盘和分配器等关键部件进行了设计计算分析,确定供种齿盘厚度为8 mm,隔条宽度为2.5 mm,分析计算得出供种齿盘在转动过程中受到的摩擦阻力矩为2.326×10-3 N?m,油菜种子在输送管道内悬浮速度为17.442 m/s,风机单位时间输送风量为14.938 m~3/h,种箱容积为4.5 L。采用一分二、再分三的分配方式,对气固两相流在分配器中的分配过程进行分析,确定了一阶分配器和二阶分配器的结构尺寸参数。（2）设计了一种自动折叠式导种投种装置。为抑制排种器风机输送气流和无人机旋翼气流对投种后种子运移轨迹的扰动,设计了一种自动折叠式导种投种装置,由气固分离器、折叠装置和投种管三部分组成。在阐明气固分离器工作原理的基础上,对结构形式进行了数值模拟计算分析,确定了当气固分离器进种口向上布置时,种子颗粒与气流的分离效果较好。分析还发现,引入额外加速气流更有利于消除种子的分散度,因此将其改成“种子加速器”,采用高速摄像系统验证气固分离器对投种管内种子碰撞速度削弱的效果,相比无气固分离器时,有气固分离器时投种管末端气流速度为0 m/s,竖直位移30 cm处种子运动的平均水平分位移减少2.5 cm,投种管正下方30 cm处泥盒内种子平均分散度减少6.2 cm,改成种子加速器后,投种管末端气流速度为4.5 m/s,竖直位移30 cm处种子运动的平均水平分位移减少3.1 cm,投种管正下方30 cm处泥盒内种子平均分散度减少7.9 cm。对投种管的折叠过程进行运动学分析,得到投种管绕转动头中心轴转动的最大扭矩为5.292×10-2 N?m,投种管处于竖直位置时瞬时角速度为7.668rad/s,转动头中心轴对投种管的作用力为0.5292 N,伸展过程转动头座最大应力为4.0927×10-2 MPa,折叠过程转动头座最大应力为6.7227×10-2 MPa。（3）数值模拟分析了旋翼气流场对投种后种子的扰动过程。为了探索排种系统外部气流场对投种后种子运移轨迹的影响规律,基于气固耦合理论利用EDEM和FLUENT软件对排种、投种过程进行了全过程气固两相流仿真分析。仿真结果表明:供种装置供种过程中种子随着供种齿盘的转动从充种室运动到输种管内过的程中平均速度和平均位移较为稳定,供种齿盘的携种性能较好,在供种齿盘转速为25 r/min～45 r/min时,供种量可以随着转速的变化而变化,随着风机入口速度的增大,油菜种子在气固两相流混合区和一阶分配器出口的运动速度均增大。在竖直投种管内当输送气流速度小于油菜种子运动速度时,气流会影响油菜种子的运动,与投种管壁的碰撞次数,导致种子落地后的分散度增大。无人机以3 m/s速度飞行,在无人机机身正下方1.5 m时,旋翼流场速度大小较小,选择在无人机机身正下方的位置采用折叠式导种投种管的方式延长投种口末端,可减小旋翼气流对种子的运动轨迹扰动的影响。（4）设计了一套飞播排种专用控制系统。根据飞播作业要求,设计了种箱物料检测传感器电路、供种电机控制电路、风机和折叠电机控制电路等,编写通信程序实现了通过遥控器（手动模式）和无人机飞行控制系统（自动模式）对供种电机、风机和折叠电机的启停控制,以及手动模式下供种电机的速度控制和自动恒速作业模式下的供种电机速度调节和亩播量保证。测试表明,该控制系统工作稳定可靠,自动恒速作业模式下的亩播量满足农艺要求。（5）进行了系列试验研究和验证。为测试上述设计方案的工作性能并优化作业参数,分别开展了排种性能台架试验、场地泥盒飞播试验和田间试验。试验结果表明:供种齿盘转速为25 r/min～45 r/min时,单位时间总排种量随转速增加而增加,转速为45 r/min时,单位时间最大排种量为396.90 g/min。影响油菜种子落地成条指数的因素主次顺序为飞行高度、飞行速度、供种齿盘转速,作业高度对种子落地成条指数影响为极显著（p＜0.01）,飞行速度和供种齿盘转速对种子落地成条指数影响不显著,当飞行高度为1 m、飞行速度为3 m/s、供种齿盘转速为45 r/min时种子落地成条效果较好,此时平均成条宽度为33.93 mm,成条指数为11.31%。使用飞行高度为1 m、飞行速度为3 m/s、供种齿盘转速为45 r/min的作业参数进行了田间试验,结果表明:油菜长势良好,具有一定的成条效果,出苗密度满足油菜种植要求。