CN107539453A - 一种低空飞行作业无人机及其控制系统和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低空飞行作业无人机及其控制系统和应用，主要是在机身(1)外侧的承力结构上设计安装主起落架支柱和前起落架支柱的缓冲机构且主起落架支柱和前起落架支柱的下端连接成为滑撬式起落架(2)结构，并采用高升阻比气动力设计提高滑翔比。本发明集成了低空抗坠毁技术，低空链路通信技术和无人机系统技术，采用了适合低空作业的固定翼无人机气动与动力的总体布局设计，是一种适合农业航空植保等低空作业与安全飞行的新布局无人机系统。

Description

一种低空飞行作业无人机及其控制系统和应用

技术领域

本发明涉及低空飞行作业固定翼无人机及其控制系统和应用，属于通用航空在农业植保，海上搜救以及航空物探等领域的应用。

背景技术

农业植保采用通航飞机进行喷洒作业已经有几十年历史，是典型的低空作业应用。我国自上世纪50年代起开展飞机农药喷洒作业，仅拥有200多架农业专用通航飞机，包括国产的运-5，农-5，运-11和运-12等飞机，以及国外进口的飞机等。国外的农用植保通航飞机规模更大。近年，农业植保探索使用有人驾驶直升机、无人驾驶多轴旋翼机等农业植保新技术。经过比较，航空喷洒植保技术的应用效果比田间地面机械喷洒的作业效率高，没有车轮辗轧顾虑。固定翼通航飞机比直升机和多轴旋翼机的喷洒效率高很多，并且飞行气流有利于农药充分与植株叶子的正反面接触，喷洒均匀全面，药效好。综合比较，固定翼通航飞机执行农业植保低空作业具有的优势是：作业效率高、效果好、成本低。但是，有人驾驶固定翼通用航空飞机执行农业植保低空飞行的技术难度较大，一是进行低空3-20米低空飞行，避让障碍物难度高，飞行安全隐患较大。二是长时间超低空飞行，驾驶员容易疲劳，既造成飞行安全隐患，又难以提高作业效率。三是有人驾驶飞行主要在光照和气象条件较好的白天进行。为此，设计一种低空作业固定翼无人机系统应用于农业植保，海上搜救等领域是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低空飞行作业无人机及其控制系统和应用，以克服现有技术存在的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提出的一种低空作业固定翼无人机及其控制系统，由机体结构，机载系统，地面监控站和低空作业保障系统共同组成。机体结构主要包括机身，机翼，尾翼，起落架、作业货物舱或喷洒物体容器。机载系统主要包括导航与飞行控制系统，低空链路，发动机及燃油系统，喷洒管道及一体设计的喷口。地面系统主要是地面监控站，以及低空作业保障系统所包括的作业场地设置的卫星导航差分站，4G/5G通信信号或基站，地面监控站安装的ADS-B广播基站，地面电源。其它系统包括机载和地面有关系统的备选及备份系统。

具体的，本发明的机体结构和控制系统详细说明如下：

1、机身采用常规气动布局，在机身外侧的承力结构上沿航向的安装角以一定传力角度安装主起落架支柱和前起落架支柱的缓冲机构，该安装角对主起落架约为向下垂直向后5-15度，对前起落架约为向下垂直向前5-15度，根据飞行速度和着陆仰角可以调整安装角度。主起落架支柱和前起落架支柱的上端分别连接该缓冲机构。主起落架支柱和前起落架支柱的下端连接成为滑撬式起落架结构，在滑撬式结构接触地面的表面可以选择安装防摩擦材料，其构型如同直升机的滑撬式起落架，滑撬底板用于意外接地时的缓冲或在松软地面上滑行，提高飞机的低空抗坠毁性能，为此，滑撬底板的前后端可以设计成向上弯曲形状，且起落架支柱连接滑撬的下半段设计成适当向机身外侧外撇，以便引导受力变形的方向进一步增加缓冲性能。为满足应用，在滑撬的前翘起端可选择安装与滑撬绝缘的切割障碍物设备，在滑撬的外侧可选择安装水上浮筒。并且在主起落架支柱和前起落架支柱的下端安装在地面滑行的机轮，其中前机轮连接在转向机构上。对特殊作业应用，在主起落架和前起落架支柱上还可以安装测力传感器，方便测量飞机重量重心，替代的测量方案是地面摆放测力计或俗称的台秤对前后左右四个机轮进行测重从而得出飞机重量重心数据。

2、单翼布局的机翼与机身承力结构连接作为主体结构，与该主体结构同平面上且沿机翼的航向可安装燃油箱，双翼布局的情况下以安装发动机的机翼为主机翼，且主机翼与机身承力结构连接作为主体结构。机载导航控制和链路系统安装在主体结构上，并采用缓冲机构或缓冲结构件进行连接以便提高抗毁性能，可增加电磁屏蔽和防水设计。机身截面呈直线和弧线相连的多边形且连接角为内接弧形过渡；机翼选型及机身外形的布局细节设计成高升阻比气动力构型，以便提高滑翔比和地效气动力并配合滑撬式起落架增强抗坠毁能力，设计的升阻比在12-30中求偏高的数值，一般应达到16以上。对于下单翼布局，主体结构上方的机身截面形状可选择矩形或上窄下宽截面形状配合滑撬式起落架系统的安装，并在机身外侧加装气流整流罩减阻，而整流罩的内部空间允许起落架自主适度的转动，该机身的内部空间即装载用途的货物舱，货物舱沿航向或称为机身轴线布置货物舱内部结构，包括隔框隔板，并可将燃油箱改变位置安装在货物舱两侧壁。对于上单翼布局，在主体结构下方的机身侧壁也可选择上窄下宽截面形状配合滑撬式起落架系统的安装，同样可在机身外侧加装气流整流罩减阻，该机身的内部空间也即装载用途的货物舱，货物舱沿航向或机身轴线布置货物舱内部结构，以方便重量重心的设计和控制，并且按照作业需要可划分多个装载不同物体的货物舱单元。燃油箱沿机身两侧布局，特别是侧挂式副油箱结构，这种结构作为专用飞机可以方便释放机身内部空间，但要求油箱结构具有较高的承力性能。采用平直或梯形机翼适合安装喷洒设备，增加喷洒宽度。机身上货物舱的货物进出的舱门或口盖布置在机身尾部或头部或腹部均可方便货物进出。

3、机翼下方安装喷洒粉状或液态物体的设备及喷洒物体的出口，该物体出口设置在机翼后缘下洗流的航向前端。对于下单翼布局，喷洒物体的设备和喷洒物体出口沿机翼展长含机身的下方连续布置。对于上单翼布局，喷洒物体的设备沿机翼展长和机身外侧连续布置，而喷洒物体的出口只会在机翼下和机身下才布置，形成沿机翼展长的连续的喷口布局。喷洒出口布置在机翼下且机翼后缘前，会获得喷出物体被下洗流带动向航线下方流动的效果，并由于下洗流的作用吹拂地面的植物枝叶运动而让喷出物体与植物枝叶广泛接触。

4、机翼上安装螺旋桨式或涡轮发动机，单台或多台。为提高飞机的抗侧风性能，采用单台发动机时对其配置矢量推力机构，一种是螺旋桨转轴上安装万向节及伺服机构，一种是涡轮发动机喷气偏流管/板，一种是机身两侧增加安装两台小推力辅助发动机。单台发动机的安装位置可选机头或机背或机尾并沿飞机轴线安装。采用两台发动机时，两台发动机的安装位置可选在机翼上，或选择在机身上，左右各安装一台，并可以采用推力式或拉力式螺旋桨构型，利用发动机螺旋桨的推力/拉力差，或再增加采用矢量推力的机构从而让发动机与飞机舵面气动力合作，共同调节飞行航向以提高航向保持能力。尾翼可采用更高位的T型构型，或者采用更低位置的双尾撑构型的尾翼。对于下单翼布局，两台发动机设计在机身上方两侧，这样的背负式发动机安装在翼型梁式结构上像扁担两侧均衡承力构型，该翼型梁结构的设计方案包含设计成上机翼且内部可装载燃油，且发动机螺旋桨可以选择拉力式螺旋桨前置且突出机翼前缘，或推力式螺旋桨后置且突出机翼后缘。发动机安装在机身上的较高位置可以提高其与地面的距离，相比于发动机安装在机翼下方，这样的背负式发动机安装可减少螺旋桨后吹气流对机翼后缘下洗流及喷出物体的干扰。

5、机体结构包括机身，机翼，尾翼，起落架和发动机，其前缘和突出部位的表面安装和涂覆防结冰材料。并且全机表面安装和涂覆防静电设备和材料。对采用复合材料的表面，可以结合防结冰和防静电所用材料进行一体化设计。放电刷安装在机翼和尾翼的后缘及外侧。

6、在机载系统中，导航与飞行控制系统装备自动驶入驶出功能，以及对多台发动机的推力或拉力与气动舵面协同控制飞行航向及抗侧风的专用控制功能。其中，导航系统采用卫星导航+惯性+地形跟踪的组合导航，可接收差分信号进行修正，可选配作业区域的地形数据。飞行控制系统对机体上气动舵面伺服机构，对发动机油门机构，对起落架刹车及转向机构进行控制，以及对机载作业载荷喷洒/投放机构进行控制。数据链采用多种链路设备的组合使用，确保获得稳定持续的信息和指令畅通，采用视距遥测遥控及信息传输链路，4G或5G移动通信链路，短波或超短波电台共同构成低空超视距链路，简称低空链路,通过地面监控站上相应设备与机载系统互联互通数据，接收遥测信息和发送遥控指令。其中，4G或5G通信链路可以用BD卫星短电文或短信功能替代。视距链路主要用于飞机的起降阶段的测控，起降阶段的视距遥测遥控及信息传输链路的作用范围可选约100km范围的，选用5-20km比较经济，而对于低空作业中高要求的如航向标校的无人机，还可以增加配置包括机载卫星中继或航空中继的遥测遥控与信息传输的超视距通信链路，增强低空链路性能，其中，对卫星中继遥测遥控与信息传输系统的使用采用対星接通与关断的间歇方式通信，但对遥测数据可拟合实现连续监视，以节省通信费用。安装机载航行监视系统，包括ADS-B广播式自动相关监视系统和航管话音转发系统，其中，ADS-B的数据链可作为低空链路的一条并行链路。安装飞行作业监视系统的视频摄像头，包括可见光或红外视频，其信息数据同步下传或采用选择/巡回的方式下传给地面监控站，主要使用4G或5G移动通信。对机载飞行控制系统和低空链路的设计，采用可换装构型，即同一个飞机气动结构能够接受一种简单廉价的或一种复杂昂贵的机载导航与飞行控制系统和低空链路，并支持方便的换装且正常飞行。

7、地面监控站按照固定的或可移动的两种结构方案设计，地面监控站与飞行器机载系统配套设计，地面监控站上相应设置低空链路和航行监视系统所配套的收发设备，监控设备及相应的人机界面，相应设置所需的地面天线和基站设备，如导航差分站，ADS-B广播站。通过地面监控站的这些系统设备可接收监视飞行实时位置和航线周边它机态势信息，并在植保飞机转场过程中能够通过机载航管话音转发设备与航管部门进行话音通信；当卫星中继遥测遥控与信息传输系统的使用采用対星接通与关断的间歇式方式通信时，地面监控站的信息及显示相应采用推算程序实现连续的信息应用与屏幕显示。

8、低空作业保障系统是为提高飞行作业位置精度和低空通信能力进行的设计，是在飞行作业范围布置一定距离分布卫星导航差分站，或导航基站，以及布置4G或5G通信基站，可由太阳能电池板为分布设置的差分站和4G通信基站供电。可替代地面卫星差分站设备的技术方案是在飞机上采用机载RTK导航系统。对已经具备良好4G或5G通信信号的低空作业区域，可以减少布置或省略布置4G或5G通信基站。

9、对现有运五系列，农五系列，运12系列飞机中适合低空作业的有人驾驶飞机进行无人化改装设计，即加装前述第6部分特征的机载系统，并对机身货物舱增加粉体/液体物体的放晃隔舱，飞行控制系统连接机载各伺服机构并进行控制，加装低空链路系统进行通信。其中，机载各伺服机构包括机体上各气动舵面和减速板，发动机油门机构，起落架刹车和转向机构，喷洒或投放物料的开关机构等。配套前述第7部分特征的地面监控站。

本发明的主要应用领域包括：安装机载遥感载荷设备，应用于低空农业遥感植保作业，包括农药喷洒，农田病虫害检测与面积分析，土壤成分分析，植株成苗率，灾害损失评估或梯田三维图；改装水面起落装置，应用于海上或水上的救援与监视。

本发明提出的低空作业固定翼无人机采用固定翼构型，以燃油内燃机或电源电动机(均简称发动机)为飞行动力，使用机载导航和飞行控制系统执行低空飞行控制，使用低空链路实现遥测遥控与信息传输的通信，通过地面监控站实施低空作业的操作。主要特点和优点是，1)具有执行全天时昼夜低空飞行作业的优势，2)没有机载飞行人员生命安全的风险，3)飞行器成本低且作业精度高，4)通过适应性改进设计可以推广应用于海上搜救与监管、农业遥感、航空物探等领域。

本发明集成了低空抗坠毁技术，低空链路通信技术和无人机系统技术，提出适合低空作业的固定翼无人机气动与动力的总体布局设计，提供适合低空作业与安全飞行的新布局无人机系统。它涵盖了飞行控制、地面监控、作业区域的低空高精度导航与超视距通信、航行监测系统等技术，以及相应的适航性标准和审定法规、飞行空域管理法规、驾驶员培训方法、航空器设计与制造技术、低空飞行作业与商业模式等全产业价值链的更新与发展。低空作业无人机系统技术可应用于通用航空的低空农业植保、海上救援与监管及广泛的工农业航空应用，适合对现有低空作业的有人驾驶通用航空飞机进行无人化改装设计，促成通用航空产业新发展。

附图说明

图1为本发明的推力式发动机的无人机结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明的拉力式发动机的无人机结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5是低空作业保障系统示意图(地面监控站、作业场地布置的信号基站)。

附图中的标记为：1-机身，2-滑橇式起落架，3-螺旋桨发动机，4-尾翼，5-机翼，6-喷洒设备，7-作业飞机，8-4G通信基站，9-导航差分站，10-地面监控站。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1和图3分别展示了本发明的推力式发动机的无人机结构和拉力式发动机的无人机结构，图2和图4分别是图1和图3的侧视图。

可以看出，本发明的这种无人机主要包括机身1、机翼5、尾翼4、滑橇式起落架2、螺旋桨发动机3和喷洒设备6。图5展示了该无人机的控制系统的组成，包括采用本发明的图1-4中展示的结构的作业飞机7，在该作业飞机7的作业范围内设置导航差分站9和4G通信基站8，同时设置固定式或移动式的地面监控站10。

下面通过两个具体实施例详细说明。

实施例1：

按照本发明的技术方案设计的一种低空作业农业植保无人机，并可以适应性改装设备以扩大用途，特别是应用于低空飞行的航空物探。

技术指标是，飞行高度3000m，作业飞行高度5-20米，喷洒农药重量400kg，喷洒宽度约50米，飞机正常起飞重量1850kg，作业飞行平均速度120km/h，续航时间12h。该机设计如下：采用下单翼布局，翼展18米，选用两台螺旋桨发动机3，每台130-160马力。如图1、图2所示，机身5下方安装用于喷洒农药的喷洒设备6及液体喷口，喷洒设备6结构为管道设备，管道设备的长度适当突出机翼5展长的两端。两台螺旋桨发动机3安装在下单翼上方的机身1背部两侧，采用一段翼型减阻梁式结构的短翼并连接在机身1背部，翼型结构短翼如同扁担两端各安装一台发动机，且拉力式发动机螺旋桨选择前置且突出机翼前缘，这样的背负式发动机安装可减小螺旋桨后吹气流对机翼下喷洒物体的干扰，改用后置螺旋桨发动机3时，其迎风进气通道安装网罩防止异物进入。尾翼4采用上置T型平尾布局，尾翼4的另一种选型方案是采用双尾撑布局，双尾撑布局适合用于机身1尾部安装航空物探的磁探杆。机身1货物舱的舱门设置在机身1的后部，货物舱并设置液态农药注入口盖，喷洒药物通过压力泵浦注入喷洒设备6的喷洒管道。燃油箱设置在机身1内的两侧，通过燃油泵给发动机供油。燃油箱和货物舱内都设计防止液体或药粉流动的隔板，俗称防晃板。同时，货物舱内部可以分设两个或多个单独舱室，分别装载不同农药含量的喷洒物体。机身1，机翼5，尾翼4，喷洒设备6，滑橇式起落架2和各机载设备上都设计防静电的传导系统，放电刷设置在机翼5和尾翼4的后缘，并可以根据用户需要选择在各突出表面和前缘设计防结冰结构材料或涂料，可在轻微结冰气象环境飞行中防止轻微结冰的危害。机身1外两侧安装滑撬式起落架2，滑撬前后端弯曲上翘，且滑撬底端制作耐摩擦材料，滑撬上的主起落架支柱和前起落架支柱的上端都连接在机身1上的伸缩式缓冲机构上。滑行机轮安装在滑撬式结构与起落架支柱下端连接点处的机身1外侧，机轮轮胎突出滑撬的下缘。两个前起落架机轮配置转向机构。机载导航飞行控制及低空链路系统的机载设备安装在机身1主结构上，并连接在缓冲底座上，还进行电磁屏蔽和防水设计。导航飞行控制系统的计算机，控制发动机转速及推力，控制飞行高度，速度和飞行航线。GPS/BD/GL三合一导航设备的天线安装在机身1背部，而低空链路系统和航行监视系统的天线都分别安装在机身1背部或尾翼4顶部或机身1腹部。机身1前部和外围，以及尾翼4上安装多个摄像头，其影像数据通过低空链路或4G通信设备传输，可提供环机身全景影像。低空链路中的视距测控链路选择作用距离20km的设备，主要用于飞机的起飞降落阶段的监控且经济性较好。地面监控站10安装收发处理设备以及显示监控导航飞行控制信息的人机界面，安装低空链路的天线和收发组合设备，并安装航行监视系统ADS-B地面基站和卫星导航差分站9，以及话音通信设备。

该低空作业无人机的低空飞行高度控制在3-20米高度，喷洒农药宽度约50米，能够全天时飞行作业。飞行升限约5000米。机载导航系统选用GPS/BD/GL三合一天线及卫星与惯性组合导航系统，其中一架用于作业航线标校的飞机上，换装高性能的RTK卫星导航系统，以及机载的对地观测视频载荷系统。机载飞行控制系统设计了及时敏捷调节飞行俯仰力矩参数，保持飞行高度的敏捷控制逻辑，根据飞行速度、高度参数及高度变化率的检测数据用于飞行控制，机载风切变传感器和测量高度的传感器系统及其组合系统用于检测高度变化。飞行控制系统参数的逻辑设计选择抬头力矩较为灵敏，而低头力矩保持抑制航向仰角的上止角度和剧烈变化。在复杂地形地貌比如山丘坡地和山地的飞行，机载导航子系统加入地形跟踪算法进行深度的组合导航，提高避障和防撞的安全预防。该机的机载导航飞行控制系统和低空链路都可以换装，在同一个飞机结构上能够选择换装一种普通精度的或一种高精度的机载导航飞行控制系统，或不同带宽组合的低空链路，并方便换装且同样正常飞行，满足用户对同一种飞机可选择的差异化的高低搭配，高配飞机用在长时间高精度飞行和复杂地形作业等需要，低配用于一般作业提高经济性。

如图5所示，为提高低空植保作业区飞行的高度和航线的控制精度，在作业区一定范围和地点，设置卫星导航差分站9。为了使用低空和超视距4G通信的低成本和宽带资源，在作业区一定范围设置补充4G通信基站8改进4G通信信号覆盖的范围。对于导航差分站9和4G通信基站8的供电方案，主要采用太阳能电池板，有条件的地段可以接入地下深埋的供电线路。低空链路配置短波/超短波通信电台，用户的自主性较强经济性好，能提高低空超视距机载数据的接收能力，为地面监控站10的人员及时提供飞行及飞行作业的位置信息和航线信息的监控手段。BD短报文通信作为超视距通信和应急控制的链路，需要申请用户等级，字节较少且存在一定的传输时延，用于4G通信和超短波通信电台的备选备份设备。通过航行监视系统和基站，地面监控站10能够实时监视飞机航线上的周边它机态势，提供安全飞行所需信息，特别在飞机进入作业区之前和完成作业返航的较高高度的转场航线上能够发挥监视航线飞行安全的保障作用。

扩展用途：安装机载遥感载荷设备，如高光谱/多光谱设备，可见光+激光雷达等，可用于低空农业遥感植保作业，包括农田病虫害检测与面积分析，土壤成分分析，植株成苗率，灾害损失评估，梯田三维图等。

实施例2：

按照本发明的技术方案设计的一种海上搜救无人机，并可以适应性改装设备以扩大用途，特别是应用于海上监察。

该机以实施例1为基础，对机身1结构进行改装设计，以及对机载系统进行适应性改进设计，从而以较低成本改变和扩大低空作业类无人机系统的用途。

如图3、图4所示，两台拉力式螺旋桨发动机3布置在机翼5上方的机身1背部，该高位布局以减少水浪的干扰，而拉力式螺旋桨突出机翼5前缘，两台发动机的拉力差与气动舵面构成更强的抗侧风性能。保持下单翼布局，尾翼4采用机身上的T型构型。燃油箱优先安装在与发动机短翼和机身1连接结构的接近机背的同高位结构上，并沿航向前后布局，通过油泵供油。机身1货物舱截面形仍然保持上窄下宽的梯形，实施例1的主要结构基本保留沿用。机身1货物舱舱门设置在后机身时，尾翼4仍采用高位的T型构型，而机身1货物舱舱门选择设置在机头时，尾翼4可改为采用双尾撑布局。在货物舱外围和内部安装便于海上救援使用的手抓和脚蹬的把手结构或引导机构。

仍然在机身1外两侧安装滑撬式起落架2，滑撬上的主起落架支柱和前起落架支柱的上端都连接在机身1上的伸缩式缓冲机构上。滑行机轮安装在滑撬式结构与起落架支柱下端连接点处的机身1外侧，机轮轮胎突出滑撬的下缘。两个前起落架机轮配置转向机构。作为海上和水上搜救用途，在滑撬结构上安装低阻线型浮筒，并保持机轮可以在地面滑行。安装海水触发开关控制的信标机。作为备选构型，起落架也可以重新设计采用前三点式主起落架和前起落架构型，包括固定式和可收放式两种。同样，在起落架结构上连接海上和水上浮筒。

机身1上根据机载系统设备新的安装位置设计口盖的布置。机载导航飞行控制系统，低空链路系统和航行监视系统等设备进行适应性改进设计，并可选择采用带与不带减震器机构的安装方式。其中，根据用户要求，对部分邻近城市人口稠密区使用的飞机，机载系统改为高精度的设备，包括卫星导航设备选装RTK系统，飞行控制系统选用三余度飞行控制计算机设备。低空链路的备份链路采用视距+卫星中继或航空中继的遥测遥控与信息传输系统，包括采用国内的“大S”卫星链路，其中，对卫星中继遥测遥控与信息传输系统的使用采用対星接通与关断的间歇方式通信，以节省通信费用。机载系统天线相应调整布局。其他机载系统的功能和地面监控站10的功能保留。

该机如上改进设计后，适用于海上/水上的救援与监视等用途。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低空飞行作业无人机，其特征在于：在机身(1)外侧的承力结构上沿航向的安装角以设计的传力角度安装主起落架支柱和前起落架支柱的缓冲机构，主起落架支柱和前起落架支柱的上端分别连接该缓冲机构；主起落架支柱和前起落架支柱的下端连接成为滑撬式起落架(2)结构。

2.根据权利要求1所述的低空飞行作业无人机，其特征在于：在滑撬式起落架(2)结构接触地面的表面安装防摩擦材料，在滑撬的前翘起端安装与滑撬绝缘的切割设备；起落架支柱连接滑撬的下半段设计成向机身(1)外侧外撇；在主起落架支柱和前起落架支柱的下端安装在地面滑行的机轮，其中前机轮连接在转向机构上；在滑撬的外侧安装水上浮筒且保持机轮能够在地上滚动和转向。

3.根据权利要求2所述的低空飞行作业无人机，其特征在于：单翼布局的机翼(5)与机身(1)承力结构连接作为主体结构，与该主体结构同平面上且沿机翼(5)的航向安装燃油箱；双翼布局的情况下以安装发动机的机翼为主机翼，且主机翼与机身承力结构连接作为主体结构；机载导航控制和链路系统安装在主体结构上；机身1截面呈直线和弧线相连的多边形且连接角为内接弧形过渡；机翼选型及机身外形的布局细节设计成高升阻比气动力构型；

对于下单翼布局，主体结构上方的机身(1)截面形状可选择矩形或上窄下宽截面形状配合滑撬式起落架(2)系统的安装，该机身(1)的内部空间作为装载用途的货物舱，将燃油箱改变位置安装在货物舱两侧壁；

对于上单翼布局，在主体结构下方的机身(1)侧壁选择上窄下宽截面形状配合滑撬式起落架(2)系统的安装，该机身(1)的内部空间作为装载用途的货物舱；货物舱按照作业需要划分装载不同物体的货物舱单元；机身上货物舱的舱门或口盖的布置选择在机身(1)尾部或头部或腹部。

4.根据权利要求3所述的低空飞行作业无人机，其特征在于：机翼(5)下方安装喷洒粉状或液态物体的喷洒设备(6)及喷口，该喷洒设备设置在机翼(5)后缘下洗流的航向前端；

对于下单翼布局，喷洒设备(6)及喷口沿机翼(5)展长含机身(1)的下方连续布置；

对于上单翼布局，喷洒设备(6)沿机翼()展长和机身外侧连续布置，而喷洒物体的喷口只在机翼(5)下和机身(1)下才布置，形成沿机翼(5)展长的连续的喷出出口布局。

5.根据权利要求3所述的低空飞行作业无人机，其特征在于：机翼(5)上安装螺旋桨式或涡轮发动机，单台或多台；

采用单台发动机时对其配置矢量推力机构，一种是采用螺旋桨转轴上安装万向节及伺服机构，一种是采用涡轮发动机喷气的偏流管/板，一种是机身两侧各增加安装一台小推力辅助喷气发动机；单台发动机的安装位置选在机头或机背或机尾并沿飞机轴线安装；

对于上单翼布局，采用两台发动机时，两台发动机的安装位置选在机翼(5)或机身(1)或尾翼(4)上左右各安装一台，并采用推力式或拉力式螺旋桨构型；

对于下单翼布局，两台发动机的设计安装在机身(1)上方两侧，采用翼型减阻的梁式结构并连接在机身(1)背部，该翼型梁结构内部可装载燃油，且发动机螺旋桨选择拉力式前置且突出机翼(5)前缘或选择推力式后置且突出机翼(5)后缘。

6.根据权利要求1所述的低空飞行作业无人机，其特征在于：全机结构包括机身(1)，机翼(5)，尾翼(4)和发动机，其前缘和突出部位的表面安装和涂覆防结冰材料。

7.一种权利要求1-6中任意一项所述的低空飞行作业无人机的控制系统，其特征在于：机载系统中，导航与飞行控制系统装备自动驶入驶出控制模块，以及对多台发动机的推力或拉力与气动舵面协同控制飞行航向及抗侧风的控制模块；导航子系统采用卫星导航+惯性+地形跟踪的组合导航，并接收差分信号进行修正，选配作业区域的地形数据；

数据链采用多种链路设备的组合使用，采用视距遥测遥控及信息传输链路，4G或5G移动通信链路，短波或超短波电台共同构成低空超视距链路；通过地面监控站(10)与机载系统互联互通，接收遥测信息和发送遥控指令；

其中，4G或5G通信链路可用BD卫星短电文功能替代；视距遥测遥控及信息传输链路，用于飞机的起降阶段的测控，并可增加配置包括机载卫星中继或航空中继的遥测遥控与信息传输的超视距通信链路，增强低空链路性能，其中，对卫星中继遥测遥控与信息传输系统的使用采用対星接通与关断的间歇方式通信，以节省通信费用；

安装机载航行监视系统，包括ADS-B广播式自动相关监视系统和航管话音转发系统，其中，ADS-B数据链作为低空链路的一条并行链路使用；

机身(1)上和尾翼(4)上安装飞行作业监视视频摄像头，包括可见光或红外视频设备，视频信息数据同步下传或采用指令选择/程序循环的方式下传给地面监控站(10)。

8.根据权利要求7所述的低空飞行作业无人机的控制系统，其特征在于：地面监控站(10)按照固定式或移动式两种结构方案设计，地面监控站(10)与飞行器的机载系统配套设计；地面监控站(10)上相应设置导航差分站(9)、低空链路和航行监视系统所配套的收发设备和监控设备、以及监控操作的人机界面，相应设置所需的地面天线和基站设备；卫星导航差分站(9)以及4G或5G通信基站(8)构成低空作业保障系统，并由太阳能电池板为分布设置的导航差分站(9)和4G/5G通信基站(8)供电；或者，在飞机上采用机载RTK导航系统替代地面卫星差分站设备；当卫星中继遥测遥控与信息传输系统的使用采用対星接通与关断的间歇式方式通信时，地面监控站的信息及显示相应采用推算程序实现连续的信息应用与屏幕显示。

9.根据权利要求7所述的低空飞行作业无人机的控制系统，其特征在于：对现有运五系列，农五系列，运十二系列飞机中适合低空作业的有人驾驶飞机加装所述的机载系统，进行无人化改装设计，并对机身货物舱增加粉体/液体物体的放晃隔舱，飞行控制系统连接机载各伺服机构并进行控制，加装低空链路系统进行通信；同时配套所述的地面监控站(10)。

10.一种权利要求1-6中任意一项所述的低空飞行作业无人机的应用，其特征在于：安装机载遥感载荷设备，应用于低空农业遥感植保作业，包括农药喷洒，农田病虫害检测与面积分析，土壤成分分析，植株成苗率，灾害损失评估或梯田三维图；改装水面起落装置，应用于海上或水上的救援与监视。