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无人机发射和回收方法一览

发布时间:2018-05-19 01:07:00 文章来源:未来智讯    
    【关键词】无人机;发射和回收方法
    无人机是“无人驾驶空中飞行器”(UAV)或“遥控驾驶飞行器”(RPV)的简称,无人机的“无人”这一特点,使其在运用的时候默默无闻,不能像有人驾驶飞机那样,被外界大书特书。在一般人眼里,无人机可能就是一架遥控飞机,或是电视新闻里无人机一些侦察的场面,除此之外,也许就是一些展览中的图片和数据的堆砌。但是,近年来,无人机的飞速发展引起世界各国的普遍关注,无论在国防领域还是在民用方面都有广泛的应用。
    同有人飞机的起飞和降落阶段一样,在无人机的运用中,发射与回收阶段往往被认为是最困难、最关键的阶段,同样也是多种多样的,世界无人机有多少种发射方式和回收方式,这很难说出精确数字,但可以肯定地说,比有人飞机的起飞着陆方式要多得多。
    一、无人机的发射方法
    无人机的发射方法有很多,在概念上有些十分简单,有些又十分复杂。许多发射概念源于各种大型飞行器的发射经验,另一些为小型无人飞行器所特有。
    目前常见的发射方式有起落架滑跑(Wheeled Take-off Launcher)、起飞跑车滑跑(Running Launcher)、母机空中发射(Air Drop Launcher)、发射架上发射或弹射(Catapult Launcher)、容器(箱式)内发射或弹射(Tube Launcher)、火箭助推(Booster Rocket Launcher)、垂直起落(Vertical Take-off Launcher)、缆绳系留、手抛(Hand Launcher)和自动发射(Auto Launcher)等方法。
    或许简单的发射方式源于航模的“手抛发射”。这种方式很实用,但仅适用于重量相对较轻的飞行器,这类飞行器载重量低,动力适当。(例如美国的“指针”无人机)
    手抛式发射(Hand Launcher)起落架滑跑(Wheeled Take-off Launcher)
    普通的轮式发射同样简便,但需要一块平整好的场地并要小心翼翼地控制飞行的航向。这种方式一般需要人工操纵。(例如美国的“秃鹰”、巴西的BQM-1BR无人机)
    许多无人机,尤其是靶机是装载在固定翼飞机上从空中发射的,这些无人机通常都具有较高的失速,由涡轮喷气发动机提供动力。(例如意大利的“米拉奇”)
    母机空中发射(Air Drop Launcher)火箭助推(Booster rocket Launcher)
    有些无人机通常也在地面上利用火箭助推发射。火箭助推发射方式为使飞行器达到起飞速度通常需要有效作用距离上施加一个发射力,但一般要求在一段很长距离内把发射力施加在飞机上,以使其达到飞行速度。在应用火箭助推发射前,必须仔细地对推力线进行校准,以确定飞行器没有施加任何力矩,从而避免控制问题的出现。
    车载发射是一种费用低廉而且实用的方法。除了需要一块干河床或者一条跑道外,剩下的就是将飞机及其配件装载在发射车顶上,鼓足劲儿驾车飞驰。(例如英国的 “天眼”无人机)
    助跑式发射(Running launcher) 轨道发射(Catapult Launcher)
    有些无人机通过导轨或轨道加速到发射速度的装置称为轨道发射器(例如英国的 “不死鸟”无人机)。
    另外,垂直起降无人机的独特设计,所需的发射装置很少,所以特别适于地面作战行动,然而,出于对军事行动中机动性的考虑,垂直起降无人机通常需要一辆载车,载车上的装置可以确保无人机在运输过程中的安全,有时还包括检测、启动和服务性设备。(例如加拿大的 “哨兵”、美国的QH-50无人机)。
    垂直起落(Vertical take-off Launcher)
    旋转发射系统是无人机的一种新颖别致的发射方式,在二战时期用于小靶机的发射,为炮兵提供靶标。这个系统有一个环形的轨道或跑道,中央的标杆上固定有一个托车,无人机就放置在托车上。发动机启动时,托车松脱并开始沿着轨道旋转加速,当旋转速度达到发射速度时,无人机脱离托车,沿环行轨道的正切方向起飞。尽管这个系统要求在发射的瞬间对飞机实施有效控制,但它工作良好并且操作相对简单。当然,使用这个系统需要有固定的发射场地。
    二、无人机的回收方法
    和发射一样,无人机的回收也有多种可行的选择。下面将介绍一些时下已经应用的回收方法。常见的回收方法有垂直起落回收(Vertical Landing Recovery)、捕钩回收(Arresting Hook Recovery)、起落架着陆(Wheeled Landing Recovery)、翼伞回收(Parafoil Recovery)、伞降回收(Parachute Recovery)、撞网回收(Net Recovery)、气袋或气垫回收(Airbag Recovery)、滑撬回收(Skid Recovery)、靠机身腹部或背部的结构擦地回收(Body landing Recovery)、迫降回收、飞机回收、火箭反向制动回收等。
    固定翼无人机最常用的回收方法是滑道回收,例如跑道降落。要实施这种回收方法,无人机必须装有着陆用的轮胎,同时它的控制系统必须能够完成典型定翼飞机的拉平操纵。实践证明在飞机着陆滑行期间,控制方向极其重要,这就要求无人机具备刹车系统。
    一种经常使用的适于跑道降落的技术是给无人机装备一个尾钩,并在跑道上安装减速齿轮(例如以色列的 “先锋”“猛犬”“侦察兵”无人机)。使用这种方法,只需在飞机着陆滑行期间进行方向控制,基本不需要机上刹车。
    目前使用减速齿轮吸收能量的主要有两种:一种是摩擦刹车,它有一个绕着缆绳或带子的卷筒,连接到“地挂”上(与无人机尾钩咬合的线或缆绳);另一种是液动绞盘,一个带有转子的简易水管与一个卷筒衔接,卷筒上绕着尼龙带。当使用磨擦刹车时,带子被缠绕进地挂。
    捕钩回收(Arresting hook Recovery) 撞网回收(Net Recovery)
    在靶机和一些无人机上使用伞降回收系统已有较长的历史。当然,降落伞的使用要求无人机具有足够的载重和容积为伞包提供舱位。为了减少伞和地面、水面冲撞所造成的损害,人们设计作用了许多不同形状的降落伞,都具有相对低的下降速率。有些无人机使用气囊或耐压结构以减小触地的负荷。
    伞降回收(Parachute Recovery)垂直起落回收(Vertical landing Recovery)
    依据一些特殊用户的需求,大量垂直起降无人机和无人直升机被列入研发生产计划,研究生产范围从纯直升机到冲击导引装置和倾斜翼无人机,所有垂直起降无人机都有能够在机体与舰艇甲板之间保持相对低速的明显优势。
    中空打捞式回收为无人机的回收提供了新的途径,从舰船起飞的直升机飞向无人机,把无人机像货物一样卸在甲板上(例如美国的 “火蜂”Ⅱ无人机)。
    在中空回收方面美国空军具有丰富的经验,他们已对靶机、巡航导弹等进行了成功回收。例如,在越南战争中,对探测目标的回收成功率超过96%。中空回收不需要末段跟踪导航,但需要机组人员娴熟的技能和敬业精神,以及特殊结构的飞行器。
    参考文献:
    [1]《国外无人机大全》,航空工业出版社,2001.
    [2]《航空航天概论》,北京航空航天大学出版社,1997.
    [3]《形形色色的飞机》,国防工业出版社,2003.
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