随着近些年来航空事业的不断发展,农业航空已成为农业领域的重要组成部分,现有的农用航空飞行器主要是固定翼及直升机两种,这两种机型为航空领域中的主流机型,固定翼的特点是高速、效率较高,直升机的特点是可悬停、飞行速度低、能耗高,这两种机型各有特点。然而,在农业领域中,以上两种飞行器也各有缺点,固定翼的跑道要求高,浪费农业土地资源,并且其速度高、喷施漂移大,喷施效果不好;直升机能耗大、维护成本高、效率低。在认识到这两种机型的缺点后,本文采用了旋翼机这一机型进行设计研究,其特点是结构简单、成本低、效率高、可低速飞行、起飞距离短,其飞行特点适用于农业航空领域。并且,本文将其设计为无人旋翼机,以此来减少农药喷施对人体的伤害,并依据其动力学模型建立试验平台,对雾滴分布情况进行研究,主要内容如下:首先,依据旋翼机动力学特性,针对直升机及旋翼机这两种相似模型进行对比分析,确定旋翼机基本设计参数。分析该旋翼机航向稳定性、纵向稳定性、横向稳定性,依据分析结果对旋翼机进行结构设计。分析旋翼机重要的主旋翼桨毂系统的挥舞特性及摆振特性,进行桨毂设计。根据设计参数要求及稳定性分析结果确定动力系统位置及电机参数、起落架模型等。为方便旋翼机在农田中工作,设计可折叠式喷施药杆机构。结构设计完成后按照具体参数进行建模,并将模型导入到ANSYS CFX模块中进行机体流场分析在CFX模块中设定流场条件,验证流体效果,得到仿真结果及验证流体不平衡值。其次,针对喷施关键部件的安装位置及雾滴漂移情况进行分析,本文设计了三因素三水平的中心组合试验,对喷头的安装位置进行优化研究,通过设计喷头与主旋翼高度差、喷头与主旋翼X轴位置、喷头与主旋翼Y轴位置三个因素并进行水平选择,同时设计一组24 24的矩阵进行样品采集,得到喷施漂移量和有效喷幅内质量两组数据,先将数据整合到matlab设计的GUI界面中进行展示,获得雾滴分布范围图表,以此掌握分布规律。最后,将数据导入Design expert中进行分析,通过相应曲面法得到最优解。得到各因素相对漂移量的影响程度依次为:喷头与主旋翼高度差喷头与主旋翼X轴位置喷头与主旋翼Y轴位置;各因素对有效喷幅内质量的影响程度依次为:喷头与主旋翼高度差喷头与主旋翼X轴位置喷头与主旋翼Y轴位置。通过试验结果对喷头位置的优化设计,确定了喷头的位置的最佳安装位置。总结了该气动模型下雾滴分布规律。本文通过设计农用无人旋翼机的结构,对其进行流体分析,结合solidworks、matlab、design expert等软件对结果进行分析,得到喷头安装的最优方案。以此完成整机的合理化设计。