Аэросев лесов с использованием беспилотных летательных аппаратов – это эффективный, быстрый и недорогой метод лесовосстановления, особенно актуальный в условиях современных экологических вызовов. Однако отечественные высевающие аппараты, адаптированные для аэросева лесных семян с применением беспилотных летательных аппаратов, на сегодняшний день отсутствуют. Цель данного исследования заключается в разработке высевающего аппарата разбросного типа для беспилотных летательных аппаратов. Проведен анализ систем дозирования и распределения семян и методов имитационного моделирования для высевающих аппаратов, устанавливаемых на беспилотные летательные аппараты. С помощью системы автоматизированного проектирования создана 3-мерная твердотельная модель высевающего аппарата и определенны его геометрические и массовые параметры. Имитационное моделирование рабочих процессов высевающего аппарата осуществлялось с применением метода дискретных элементов (DEM). Было исследовано влияние различных режимов работы высевающего аппарата на производительность механизма дозирования, требуемое полетное время для расхода полезной нагрузки, ширину засеваемой полосы, число семян на 1 м2 и площадь посадки за 1 миссию. На основе выполненных имитационных исследований создан опытный образец высевающего аппарата и испытательный стенд для проведения экспериментов по аэросеву. В ходе полевых экспериментов была измерена ширина засеваемой полосы и число семян, высеваемое на 1 м2 при различных режимах работы высевающего аппарата. Полученные данные подтвердили адекватность разработанной имитационной модели и возможность ее применения для проектирования и исследования широкого спектра лесных и сельскохозяйственных высевающих аппаратов, а также разбрасывателей гранулированных веществ.
Reforestation in remote, rugged, and hard-to-reach terrains remains a significant challenge for modern forestry, necessitating the transition to automated and efficient technological solutions. This study focuses on the development and numerical investigation of a centrifugal seed broadcasting system integrated with an unmanned aerial vehicle for precision aerial seeding. The research was conducted using the Discrete Element Method implemented in the Altair EDEM software environment. The simulation model incorporates the precise physical and mechanical properties of forest tree seeds, such as density, coefficients of friction, and restitution, as well as the intricate design features of the centrifugal device. A key aspect of the study involved modeling the interaction between the seeds and the distributing disk while considering the aerodynamic influence of the unmanned aerial vehicle propulsion system on the resulting seed trajectories. Through a comprehensive series of numerical experiments, the study analyzed the influence of various operational parameters – specifically the rotational speed of the distributing disk and the angular configuration of the blades – on the uniformity of seed distribution. The research determined the rational design and operational settings that minimize the coefficient of variation in the spreading pattern. It was established that the propulsion system’s downwash significantly affects the distribution width, requiring precise synchronization between flight altitude and disk rotation. The findings provide a robust theoretical and practical framework for optimizing aerial sowing equipment, thereby enhancing the efficiency and reliability of forest restoration technologies in challenging environments.