[發(fā)明專利]一種固定翼無人駕駛飛機(jī)艦載發(fā)射方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810430151.9
• 申請(qǐng)日: 2018-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN108791938B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉;呂勝利;陳勃新;楊廣珺;李斌;姚磊江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B64F1/04
• 分類號(hào): B64F1/04
• 代理公司: 北京彭麗芳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

本發(fā)明公開了一種固定翼無人駕駛飛機(jī)艦載發(fā)射方法，準(zhǔn)備起飛時(shí)，無人機(jī)與滑車一起停留在滑軌的停機(jī)段位置；啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，無人機(jī)與滑車一起由滑軌的停機(jī)段緩慢進(jìn)入斜坡段，滑行過程中無人機(jī)姿態(tài)逐漸橫滾，避開艦橋設(shè)備，防止機(jī)翼發(fā)生碰撞；到達(dá)斜坡段頂端后，無人機(jī)與滑車依靠自身重力和發(fā)動(dòng)機(jī)推力沿斜坡段加速下滑，進(jìn)入平直段加速滑行，當(dāng)無人機(jī)達(dá)到起飛速度后無人機(jī)姿態(tài)逐漸改平，滑車自動(dòng)與無人機(jī)脫離，無人機(jī)依靠發(fā)動(dòng)力動(dòng)力離開滑車起飛，滑車減速停留在滑軌平直段末端。本發(fā)明利用起飛軌道高度差，將無人機(jī)的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，能夠節(jié)省能量；利用艦船弦長，安裝滑軌，通過無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力，實(shí)現(xiàn)短距加速。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固定翼無人駕駛飛機(jī)艦載發(fā)射方法。

背景技術(shù)

無人機(jī)的發(fā)射是其在使用中最難操作的階段之一，在發(fā)射階段容易發(fā)生事故，各國對(duì)無人機(jī)的起飛發(fā)射作了大量研究和嘗試。尤其海上船舶發(fā)射起飛重量大于100公斤的無人機(jī)，迫切需求發(fā)展新型發(fā)射技術(shù)，保證無人機(jī)能夠快速發(fā)射，降低對(duì)發(fā)射場地和勤務(wù)保障的要求等。

目前無人機(jī)的發(fā)射方式主要有：滑跑起飛、火箭助推發(fā)射起飛、彈射起飛、手拋發(fā)射起飛、空中投放起飛、垂直起飛等。對(duì)于在無跑道情況下發(fā)射中小型固定翼無人機(jī)，主要有火箭助推、氣動(dòng)彈射、液壓彈射和電磁彈射等。

火箭助推發(fā)射的優(yōu)點(diǎn)是占用空間小，受環(huán)境條件影響小，能夠發(fā)射起飛重量上百公斤級(jí)的無人機(jī)，可以很好地滿足快速、機(jī)動(dòng)等要求；其缺點(diǎn)是涉及火工品的貯存、運(yùn)輸和使用，存在安全隱患，而且助推火箭為一次性使用，成本較高。

氣動(dòng)彈射和液壓彈射起飛方式是20世紀(jì)90年代國際上發(fā)展起來的一種導(dǎo)軌動(dòng)能彈射起飛方式，主要采用氣液壓能源作為無人機(jī)彈射起飛的動(dòng)力。與常用的火箭助推起飛方式相比，它具有經(jīng)濟(jì)性好、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)；通過調(diào)節(jié)蓄能器充氣壓力和充油壓力可滿足不同類型的小型無人機(jī)對(duì)起飛質(zhì)量和起飛速度的使用要求；具有很好的機(jī)動(dòng)靈活性，可連續(xù)進(jìn)行小型無人機(jī)彈射起飛。但是，對(duì)于起飛重量上百公斤級(jí)的無人機(jī)，對(duì)應(yīng)的氣液壓彈射裝置的體積和重量都較大。

電磁彈射是指無人機(jī)以電磁力為加速手段，靠發(fā)射器提供的動(dòng)力獲得足夠的運(yùn)動(dòng)能量實(shí)施起飛的一種發(fā)射方式。相比目前各種成熟的無人機(jī)發(fā)射方式，其發(fā)射時(shí)間更快、發(fā)射距離更短、發(fā)射效率更高。對(duì)于發(fā)射起飛重量上百公斤級(jí)的無人機(jī)，電磁彈射需要消耗較大的電力能源，而且彈射時(shí)產(chǎn)生巨大沖擊應(yīng)力會(huì)對(duì)無人機(jī)結(jié)構(gòu)造成損傷。

上述無人機(jī)發(fā)射方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。無論哪種發(fā)射方式，都難以克服在無直通甲板的艦船上使用時(shí)空間狹小的問題。因此需要開展新型無人機(jī)發(fā)射方式研究，探索新型發(fā)射方式，為未來新型非航母艦載無人機(jī)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種固定翼無人駕駛飛機(jī)艦載發(fā)射方法，突破傳統(tǒng)無人機(jī)起飛方式，不使用火工品，發(fā)射導(dǎo)軌可以折疊拆裝，維護(hù)簡單，同時(shí)能夠充分利用艦船縱向長度進(jìn)行無人機(jī)起飛發(fā)射，節(jié)約艦船甲板空間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種固定翼無人駕駛飛機(jī)艦載發(fā)射方法，包括如下步驟：

S1、根據(jù)物理運(yùn)動(dòng)方程以及能量轉(zhuǎn)化原理設(shè)計(jì)可折疊起飛滑軌，所述可折疊起飛滑軌由從右往左依次連接的停機(jī)段、斜坡段、圓弧過渡段和平直段構(gòu)成；

所述的物理運(yùn)動(dòng)方程如下：

式中，M為無人機(jī)起飛重量，g為重力加速度，H為斜坡高度，T為發(fā)動(dòng)機(jī)推力，L為斜坡段長度，S₁為圓弧過渡段長度，V1為無人機(jī)滑行到達(dá)圓弧過渡段底部的速度；

其中：

起飛距離S_q，即無人機(jī)連同滑車在軌道上滑行的位移，計(jì)算公式如下：