無(wú)人機(jī)工作系統(tǒng)技術(shù)課件：無(wú)人機(jī)發(fā)射與回收系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)發(fā)射與回收系統(tǒng)1.1.學(xué)習(xí)并了解固定翼無(wú)人機(jī)的起飛原理。2.了解固定翼無(wú)人機(jī)的起落架形式。3.掌握固定翼無(wú)人機(jī)彈射裝置的原理。4.拓展研究固定翼無(wú)人機(jī)發(fā)射系統(tǒng)。知識(shí)目標(biāo)固定翼的起飛原理01當(dāng)固定翼無(wú)人機(jī)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，引起與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，空氣流經(jīng)機(jī)翼上下表面的氣流流速不一致導(dǎo)致機(jī)翼上下表面產(chǎn)生壓力差，而垂直于相對(duì)氣流方向的壓力差的總和就是機(jī)翼的升力如圖所示，當(dāng)升力大于固定翼無(wú)人機(jī)所受的重力以及其他的阻力，固定翼無(wú)人機(jī)便飛了起來(lái)。固定翼升力手拋發(fā)射02手拋發(fā)射手拋發(fā)射的固定翼無(wú)人機(jī)多采用泡沫材質(zhì)制造而成，有著體積小、重量輕、起飛所需升力小的優(yōu)點(diǎn)，同樣的，可以手拋發(fā)射的無(wú)人機(jī)的載重性能不足是無(wú)法避免的一點(diǎn)。手拋發(fā)射方式較為簡(jiǎn)單，一般由一個(gè)人進(jìn)行無(wú)人機(jī)的拋投工作如圖8-2，另一個(gè)人進(jìn)行無(wú)人機(jī)的操控。雖然手拋發(fā)射方式簡(jiǎn)單，但由于手拋發(fā)射無(wú)人機(jī)操作難度較大，發(fā)射方法較難統(tǒng)一，需要無(wú)人機(jī)拋投人員和無(wú)人機(jī)操控人員都經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的訓(xùn)練并有著豐富的經(jīng)驗(yàn)以及相互之間配合默契。手拋發(fā)射過(guò)程進(jìn)行固定翼無(wú)人機(jī)手拋發(fā)射操作時(shí)，首先要觀察周圍環(huán)境，根據(jù)要發(fā)射的機(jī)型選擇合適的發(fā)射場(chǎng)地；在場(chǎng)地中觀察風(fēng)向、風(fēng)速等這些都會(huì)成為影響固定翼無(wú)人及發(fā)射的因素。其次手拋無(wú)人機(jī)時(shí)，拋射手需將無(wú)人機(jī)高高舉起，注意手拿無(wú)人機(jī)的地方，防止螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)被傷到。當(dāng)拋射手準(zhǔn)備完畢后，操控手緩?fù)朴烷T(mén)至最大，此時(shí)拋射手隨油門(mén)增加開(kāi)始助跑，根據(jù)無(wú)人機(jī)的狀況決定什么時(shí)候把無(wú)人機(jī)拋出，拋射角度一般在迎風(fēng)向上30°-45°。無(wú)人機(jī)拋射出后，操控手要根據(jù)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行操控，以保證無(wú)人機(jī)在空中能平穩(wěn)飛行?；芷痫w03無(wú)人機(jī)由地面靜止轉(zhuǎn)向空中飛行的整個(gè)過(guò)程稱為起飛。準(zhǔn)確的說(shuō)，起飛是指無(wú)人機(jī)從起飛線（此時(shí)無(wú)人機(jī)相對(duì)于地面的速度和高度都為零）開(kāi)始滑跑到離開(kāi)地面，并且爬升至安全高度（一般在25米左右）為止的加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程。整個(gè)起飛的過(guò)程我們可以分為三步：滑跑階段、離地階段、爬升階段?；芷痫w滑跑降落04滑跑降落無(wú)人機(jī)的著陸過(guò)程是指無(wú)人機(jī)從空中飛行狀態(tài)降低高度和速度，回到地面的整個(gè)過(guò)程。它是無(wú)人機(jī)起飛的逆過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)的著陸過(guò)程常常包括五個(gè)階段：下滑、拉平、平飛、飄落、滑跑。當(dāng)無(wú)人機(jī)準(zhǔn)備降落時(shí)，起落架放下（有的無(wú)人機(jī)不具備收放起落架功能），開(kāi)始以穩(wěn)定的速度沿一條近乎斜直線的航跡下滑。當(dāng)下滑到離地面6~12米左右時(shí)，無(wú)人機(jī)向后拉駕駛桿，迎角增大，進(jìn)入拉平階段。隨后無(wú)人機(jī)的航跡逐漸轉(zhuǎn)為水平，同時(shí)速度逐漸減小，而后進(jìn)入平飛階段。在平飛階段無(wú)人機(jī)為了在速度減小的情況下保持水平飛行，無(wú)人機(jī)的迎角繼續(xù)增加，飛行速度進(jìn)一步減小。當(dāng)迎角增加到不能再增大時(shí)，無(wú)人機(jī)在重力的作用下逐漸下沉，開(kāi)始進(jìn)入飄落階段。當(dāng)無(wú)人機(jī)飄落至起落架的主輪接地時(shí)，無(wú)人機(jī)便開(kāi)始在地面滑跑，飛行員操縱剎車和減速裝置繼續(xù)減速，直至無(wú)人機(jī)完全停下來(lái)。起落架設(shè)置05起落架起落架裝置是飛行器重要的具有承力兼操縱性的部件，在飛行器安全起降過(guò)程中擔(dān)負(fù)著極其重要的使命。起落架是無(wú)人機(jī)起飛、著陸、滑跑、地面移動(dòng)和停放所必需的支持系統(tǒng)，是無(wú)人機(jī)的主要部件之一，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到無(wú)人機(jī)的使用與安全。在我們固定翼無(wú)人機(jī)上使用的起落架一般分為兩類：前三點(diǎn)式和后三點(diǎn)式。起落架前三點(diǎn)式起落架的優(yōu)點(diǎn)有：（1）具有滑跑方向穩(wěn)定性。當(dāng)機(jī)身軸線偏離滑跑方向時(shí)，主輪摩擦力的合力將產(chǎn)生恢復(fù)力矩，使無(wú)人機(jī)回到原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向。側(cè)風(fēng)著陸時(shí)較安全。地面滑行時(shí)，操縱轉(zhuǎn)彎較靈活。（2）當(dāng)無(wú)人機(jī)以較大速度小迎角著陸時(shí)，主輪著陸撞擊力對(duì)無(wú)人機(jī)質(zhì)心產(chǎn)生低頭力矩，減小迎角，使無(wú)人機(jī)繼續(xù)沿地面滑行而不致產(chǎn)生“跳躍”現(xiàn)象，因此著陸操縱比較容易。（3）由于前起落架遠(yuǎn)離質(zhì)心，因此著陸時(shí)可以大力剎車而不致引起無(wú)人機(jī)“翻倒”，從而打打縮短著陸滑跑距離。（4）由于無(wú)人機(jī)軸線接近水平，因此起飛滑跑阻力小，加速快，起飛距離短起落架缺點(diǎn)：（1）前起落架的安排較困難，尤其是對(duì)單發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)人機(jī)，機(jī)身前部剩余的空間很小。（2）前起落架承受的載荷大、尺寸大、構(gòu)造復(fù)雜，因而質(zhì)量大。（3）著陸滑跑時(shí)處于小迎角狀態(tài)，因而不能充分利用空氣阻力進(jìn)行制動(dòng)。在不平坦的跑道上滑行時(shí)，超越障礙(溝渠、土堆等)的能力也比較差。（4）前輪會(huì)產(chǎn)生擺振現(xiàn)象，因此需要有防止擺震的設(shè)備和措施，這又增加了前輪的復(fù)雜程度和重量。起落架后三點(diǎn)式起落架有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）后三點(diǎn)式起落架整體構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，重量也較輕。（2）在螺旋槳無(wú)人機(jī)上容易配置。螺旋槳無(wú)人機(jī)要產(chǎn)生大的推力槳葉就很大，這不得不迫使無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)安裝時(shí)提高螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的離地高度，而正好裝有后三點(diǎn)式起落架的無(wú)人機(jī)停留在地面時(shí)機(jī)頭抬起很高迎角很大。（3）在無(wú)人機(jī)上易于裝置尾輪。與前輪相比，尾輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸、質(zhì)量都較??；（4）正常著陸時(shí)，三個(gè)機(jī)輪同時(shí)觸地，這就意味著無(wú)人機(jī)在飄落(著陸過(guò)程的第四階段)時(shí)的姿態(tài)與地面滑跑、停機(jī)時(shí)的姿態(tài)相同。也就是說(shuō)，地面滑跑時(shí)具有較大的迎角，因此，可以利用較大的無(wú)人機(jī)阻力來(lái)進(jìn)行減速，從而可以減小著陸時(shí)和滑跑距離。因此，早期的無(wú)人機(jī)大部分都是后三點(diǎn)式起落架布置形式。起落架也有以下缺點(diǎn)：（1）在大速度滑跑時(shí)，遇到前方撞擊或強(qiáng)烈制動(dòng)，容易發(fā)生倒立現(xiàn)象(俗稱拿大頂)。因此為了防止倒立，后三點(diǎn)式起落架不允許強(qiáng)烈制動(dòng)，因而使著陸后的滑跑距離有所增加。（2）著陸速度要求高。若著陸速度過(guò)大，主輪接地的沖擊力會(huì)使無(wú)人機(jī)抬頭迎角增加，會(huì)引起無(wú)人機(jī)升力增大而重新離地“跳躍”現(xiàn)象，甚至?xí)鸷笫?，發(fā)生事故。（3）地面滑跑時(shí)方向穩(wěn)定性差。如過(guò)在滑跑過(guò)程中，某些干擾(側(cè)風(fēng)或由于路面不平，使兩邊機(jī)輪的阻力不相等)使無(wú)人機(jī)相對(duì)其軸線轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，這時(shí)在支柱上形成的摩擦力將產(chǎn)生相對(duì)于無(wú)人機(jī)質(zhì)心的力矩，它使無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)向更大的角度。彈射發(fā)射裝置06

彈射起飛是通過(guò)彈射裝置的外力推動(dòng)，將彈性勢(shì)能、液/氣壓能、熱能、電磁能等不同形式能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)能，使無(wú)人機(jī)在一定長(zhǎng)度的滑軌上實(shí)現(xiàn)加速升空。根據(jù)彈射儲(chǔ)能的類型，可分為彈力、液/氣壓、燃?xì)夂碗姶诺葟椛浞绞健Ｄ壳肮I(yè)級(jí)固定翼無(wú)人機(jī)常使用橡筋動(dòng)力彈射系統(tǒng)，軍用固定翼無(wú)人機(jī)常采用液壓、電磁彈射系統(tǒng)。橡筋動(dòng)力彈射系統(tǒng)主要由滑行軌道、小車、拉力橡筋、牽引鋼絲、絞盤(pán)、開(kāi)鎖裝置、能量釋放機(jī)構(gòu)、穩(wěn)定支架等部件組成。彈射裝置傘降回收裝置07降落傘傘降回收固定翼無(wú)人機(jī)是目前工業(yè)無(wú)人機(jī)常用的回收方式。降落傘主要由主傘和減速傘（阻力傘）二級(jí)傘組成。充氣袋固定翼無(wú)人機(jī)上降落傘一般安裝在機(jī)腹位置，當(dāng)無(wú)人機(jī)完成任務(wù)后，地面站發(fā)出遙控指令給無(wú)人機(jī)或使用無(wú)線電遙控器