Specyfiką lotów agro jest wykonywanie lotów z pełnym ładunkiem chemikaliów, a więc przy maksymalnym ciężarze startowym, potrzeba dużej manewrowości przy omijaniu przeszkód terenowych i wykonywanie jak najkrótszych nawrotów oraz krótki start i lądowanie na nieutwardzonych, polowych lądowiskach. Powoduje to konieczność posiadania przez samolot mocnej konstrukcji kadłuba i podwozia z grubymi pneumatykami oraz skrzydła z mechanizacją do krótkich startów i lądowań oraz cechami utrudniającymi przeciągnięcie.
Samolot-rozpylacz powinien odpowiadać następującym głównym wymaganiom: użyteczna jego nośnośćpowinna wynosić od 600 do 1000 kg, pozatem powinien posiadać dobrą podłużną statyczność w locie,mimo szybkiej straty ładunku do 3 kg na sek. minimalną roboczą szybkość lotu 90-100 km na 1 godz.,spokojny i pewny lot na małych wysokościach 20–30 m, krótki start i lądowanie, oraz ekonomiczność lotu. — A. Zdankiewicz*
Konstrukcja samolotu i aparatury rolniczej musi być odporna na działanie silnych i stężonych chemikaliów powodujących korozję. Kabina pilota powinna mieć zabezpieczenia przed kolizją z przewodami elektrycznymi, być odporna na kapotaż samolotu oraz zapewniać filtrowanie powietrza z pyłów na lądowisku i chemikaliów przy załadunkach i podczas wlatywania w chemikalia rozpylone nad polem. Instalacje silnikowe i odpowiednie filtry muszą zapewniać czystość paliwa przy tankowaniu oraz czystość powietrza wlotowego do silnika od wszechobecnych na lądowisku pyłów.
Muszą być zapewnione łatwe i szybkie dostępy do podstawowych miejsc obsługowych płatowca i silnika, łatwość regulacji ustawień aparatury rolniczej oraz jej sterowanie przez pilota podczas lotu. Konieczny jest szybki dostęp do miejsc załadunku chemikaliów i to bez wyłączania silnika. Należy przewidzieć zapas paliwa przy dalszych przebazowaniach oraz łatwość montażu i demontażu samolotu przy transporcie drogowym lub kontenerowym.
Chociaż już w latach 30-tych zaczęto podejmować produkcję specjalistycznych wersji rolniczych samolotów, początki agrolotnictwa związane są z modyfikacjami istniejących typów samolotów, których parametry pozwalały na podjęcie prób ich wykorzystania w leśnictwie i rolnictwie. Pierwszą generację konstrukcji agrolotniczych stanowią takie właśnie przeróbki.
Samolot rolniczy „starej generacji” jest to samolot budowany według przepisów obowiązujących dla tzw. samolotów wielozadaniowych, a następnie przystosowany do wykonywania prac rolniczych […] — Feliks Borodzik*
W samolotach rolniczych I generacji zbiornik na chemikalia znajdował się zazwyczaj za pilotem. Do prac agrolotniczych w początkowym okresie używano najczęściej dwumiejscowych samolotów w układzie dwupłata. Były to przeważnie samoloty szkolne i rozpoznawczo-bombowe lotnictwa wojskowego. W USA najchętniej wykorzystywano lekki bombowiec De Havilland DH-4 produkowany na licencji w Stanach Zjednoczonych. W ZSRR w 1928 r. opracowano dwumiejscowy, dwupłatowy samolot szkolny i wielozadaniowy Polikarpow U-2, który wkrótce przystosowano do oprysków i opylania. Gdy pojawiły się pierwsze śmigłowce, również ten typ maszyny latającej zatrudniono do prac w rolnictwie. Po zakończeniu II wojny światowej wykorzystywano samoloty z demobilu – bombowe, transportowe oraz wielozadaniowe.
Kolejnym krokiem było opracowanie samolotów wielozadaniowych, dla których przewidziano m.in. możliwość zamontowania aparatury do opylania i oprysków. W ZSRR i krajach satelickich podstawowym samolotem rolniczym, który zastąpił w tej roli Po-2 (przejmując również wymowne przezwisko „kukuruźnik”) został dwupłatowy, jednosilnikowy An-2. Zaprojektowany przez Olega Antonowa w 1946 roku na zamówienie Ministerstwa Leśnictwa ZSRR samolot w wersjach SCh oraz R był wykorzystywany do prac agrolotniczych. Do samolotów wielozadaniowych z możliwością wykonywania zadań w agrolotnictwie należą również lżejsze konstrukcje, których przykładami są Jakowlew Jak-12 i Aero L-60 Brigadyr – jednosilnikowy, wielozadaniowy górnopłat ze stałym podwoziem.
W pełni ukształtowane, wyspecjalizowane samoloty rolnicze, które do dzisiaj stanowią podstawę lotnictwa tego rodzaju, pojawiły się w II połowie XX wieku. Jednym z pierwszych był Texas A&M AG-1, zaprojektowany przez Freda Weicka w końcu lat ’40-tych i oblatany w 1950 r. Konstruktor był znany z przykładania dużej wagi do kwestii bezpieczeństwa.
Samolot rolniczy staje się wyspecjalizowaną maszyną rolniczą, której konstrukcja nierzadko pozostaje wyłącznie w funkcji wymagań agrotechnicznych i bezpieczeństwa lotów w warunkach rolnictwa. — F. Borodzik, H. Kamiński, J. Krężałek*
Był to jednosilnikowy dolnopłat zastrzałowy konstrukcji całkowicie metalowej. Konstruktor zastosował rozwiązania, które stały się typowe dla samolotów rolniczych II generacji: strukturę kadłuba zwiększającą widoczność do przodu i szanse przeżycia pilota w przypadku rozbicia maszyny; układ dolnopłata, korzystny z uwagi na zagrożenie zderzeniem z ziemią lub przeszkodą; zbiornik na chemikalia zamontowany w kadłubie między kabiną a przegrodą ogniową silnika (układ silnik – zbiornik – pilot; w przypadku kraksy pilot nie był narażony na zgniecenie przez zbiornik). Na zamówienie firmy Piper F. Weick w oparciu o AG-1 opracował konstrukcję wykorzystującą podzespoły samolotów Piper PA-18 i PA-22. Samolot oznaczony AG-3 stał się podstawą do produkcji samolotu Piper PA-25 Pawnee. W wersji D wprowadzono kolejne bezpieczne rozwiązanie: zbiorniki paliwa umieszczono w płatach zamiast w&nsbp;kadłubie celem zmniejszenia ryzyka pożaru w przypadku rozbicia samolotu.
PA-25 stał się jednym z najpopularniejszych samolotów rolniczych – wyprodukowano ponad 5 tysięcy egzemplarzy. Drugim amerykańskim pionierem specjalistycznych samolotów rolniczych był Leland Snow, agrolotnik i konstruktor. W 1951 roku zbudował samolot S-1, na którym przez kilka lat wykonywał usługi agrolotnicze. Zebrane doświadczenie pozwoliło na skonstruowanie ulepszonego modelu S-2. Stał się on podstawą rozwoju linii samolotów Ag Commander/Thrush/Thrush Commander, produkowanych przez kolejne firmy. Do samolotów II generacji należy także dwupłatowy Grumman G-164 Ag-Cat, IMCO CallAir A-9, Cessna 188, brytyjski Auster B-8 Agricola, australijski Yeoman Ya-1 Cropmaster, czechosłowacki Zlin Z-37 Čmelak (układ silnik – pilot – zbiornik), argentyński Aero Boero 260AG, brazylijski Embraer EMB 202 Ipanema. Wymienione samoloty różnią się wymiarami i udźwigiem, lecz łączy je konfiguracja i charakterystyczna sylwetka z „garbem” wzmocnionej kabiny.
Śmigłowiec – maszyna latająca mogąca latać nisko i precyzyjnie przy niskich prędkościach, mogąca wykonywać nawrót o promieniu nieosiągalnym dla samolotów – szybko znalazł zastosowanie w agrolotnictwie. Pierwsze próby opryskiwania z wykorzystaniem śmigłowca (Sikorsky R-4) przeprowadził w Anglii dr W.
Nawrót śmigłowca w takich pracach [agrolotniczych] jest dość podobny do ranwersu i trwa zaledwie około 20 sekund. — Stanisław Wielgus*
E. Ripper.W dziedzinie śmigłowców nie doszło do powstania specjalistycznego typu do prac agrolotniczych; ze względu na parametry operacyjne wykorzystuje się zazwyczaj śmigłowce lekkie z możliwością montażu aparatury (zbiorniki, rury, atomizery itp.).Do śmigłowców przystosowanych do prac agro należą: Djinn SO 1221 (Francja), Kamow Ka-26 (ZSRR/Rosja), Cessna CH-1 Skyhook (USA), Schweitzer 300/Sikorsky S-300 (USA).
Produkowane są także wiatrakowce przystosowane do prac w rolnictwie.
Nanoszenie z powietrza środków chemicznych wymaga zastosowania odpowiedniej aparatury oraz warunków wykonywania lotu w zależności od rodzaju środka i jego własności fizykochemicznych, charakteru uprawy i warunków atmosferycznych. Środki stałe – głównie nawozy pyliste, proszkowe i granulowane – oraz nasiona wysiewane są przy zastosowaniu tuneli aerodynamicznych podwieszanych pod zbiornikiem na chemikalia.
W WSK PZL Warszawa-Okęcie pierwsze konstrukcje aparatury agrolotniczej przeznaczonej do zwalczania szkodników w lasachwykonano w 1948 r. dla samolotu komunikacyjnego Li-2. — Robert Rowiński*
Dla uzyskania większej szerokości nanoszenia wysokość lotu wynosi zwykle 20–30 m. Szerokość nanoszenia (szerokość robocza) wynosi w zależności od dawki 15–30 m. Nawozy granulowane rozrzucane są również za pomocą rozrzutników odśrodkowych. Dawka ustawiana jest na dozowniku na ziemi przed lotem, a pilot może jedynie otworzyć i zamknąć wysyp chemikaliów na początku i na końcu pola. Ciekłe środki chemiczne muszą być rozpylane na krople o odpowiedniej średnicy. Opryskiwanie drobnokropliste (ULV) kroplami o średnicy 50–150 mikronów uzyskuje się przy użyciu rozpryskiwaczy obrotowych (atomizerów) napędzanych wiatrakami lub silnikami elektrycznymi (na śmigłowcach). Zwykle są to silnie stężone środki – insektycydy. Ten rodzaj oprysku tworzy mgłę, która opada wolno i wnika w rośliny.
Aby zmniejszyć straty przez parowanie oraz znoszenie chemikaliów, lot roboczy odbywa się na wysokości 1–3 m nad uprawą. Warunkiem jest tu mała prędkość wiatru (do 5 m/s) i temperatura nie przekraczająca 40 stopni Celsjusza.Opryski średnio i grubokropliste to krople o średnicy 100–500 mikronów uzyskiwane przy użyciu kilkudziesięciu dysz rozpryskujących, rozmieszczonych na rurach montowanych w części spływowej skrzydła. Zwykle są to roztwory wodne grzybobójcze tzw. fungicydy lub herbicydy zwalczające chwasty. Główną częścią aparatury cieczowej jest zespół pompujący, podwieszany na gardzieli zbiornika, wyposażony w pompę napędzaną wiatrakiem dającą ciśnienie cieczy, filtr i zespół zaworów do otwierania i zamykania oprysku i mieszania zawiesiny w zbiorniku. Wielkość dawki ustala się poprzez zakładanie odpowiedniej średnicy dyszek na rurach.
