一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置的制作方法

1.本发明属于无人机发射设备的技术领域，具体为一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置。


背景技术：

2.在现代战争中，尤其是山地战及城市巷战，不可避免的存在一些视野盲区及不易察觉的潜在危险，无人机由于具有机动灵活、敌情监控、侦查打击等特点，必将在其中扮演越来越重要的角色。
3.现阶段无人机发射装置大部分是使用火箭助推的形式，在发射时具有明显的光、烟等容易暴露发射阵地的物理特征，而采用压缩空气发射系统将很容易的解决这一系列问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供了一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置，解决了现阶段无人机发射装置大部分是使用火箭助推的形式，在发射时具有明显的光、烟等容易暴露发射阵地的物理特征的技术问题。
5.本发明采取的方案为：一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置，包括固定座、折叠翼无人机、时间继电器、第一气罐、第二气罐、发射筒，其特征在于，所述的固定座上开设有通气腔室，所述的固定座上间隔可拆卸连接有与通气腔相通的第一气罐和第二气罐，所述的固定座可拆卸连接有位于第一气罐和第二气罐之间，且与通气腔室相通的的发射筒，所述的折叠翼无人机位于发射筒内，且发射筒内设有用于折叠翼无人机配合的导向装置，所述的固定座可拆卸连接有两组发射阀底座，两组所述的发射阀底座与固定座间均设有与第一气罐、第二气罐配合的簧板，两组所述的发射阀底座上固定连接有与簧板对应的电磁铁，所述的簧板与发射阀底座间固定连接有复位弹簧，所述的电磁铁经时间继电器与控制器间电性连接。
6.优选的，所述的导向装置包括发射筒开设的矩形槽，所述的矩形槽内固定连接有导轨。
7.优选的，所述的簧板、发射阀底座与固定座间经螺钉连接。
8.优选的，所述的簧板为记忆合金垫片。
9.本发明的有益效果：采用双爆喷发射方式，通过毫秒级的延时继电器，能够以较低的峰值过载在较短行程内将无人机以指定初速度弹射出筒；双脉冲式气压弹射装置内弹道的研究，对有效降低峰值过载、缩短作用行程起着重要的作用，尤其针对无人机耐过载能力较低、空间尺寸受限等问题。
附图说明
10.图1是本发明的立体图视角之一。
11.图2是图1的a局部放大图。
12.图3是本发明的发射筒的立体图视角之一。
13.图4是本发明的膛压随位移变化曲线图。
14.图5是本发明的加速度随位移变化曲线图。
15.图6是本发明的速度随位移变化曲线图。
16.附图标记：1、固定座；2、第一气罐；3、第二气罐；4、发射筒；5、通气腔室；6、发射阀底座；7、簧板；8、电磁铁；9、复位弹簧；10、矩形槽；11、导轨；12、螺钉。
具体实施方式
17.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1-3实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
18.下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
19.实施例一，一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置，包括固定座1、折叠翼无人机、时间继电器、第一气罐2、第二气罐3、发射筒4，其特征在于，所述的固定座1上开设有通气腔室5，所述的固定座1上间隔可拆卸连接有与通气腔室5相通的第一气罐2和第二气罐3，所述的固定座1可拆卸连接有位于第一气罐2和第二气罐3之间，且与通气腔室5相通的的发射筒4，所述的折叠翼无人机位于发射筒4内，且发射筒4内设有用于折叠翼无人机配合的导向装置，所述的固定座1可拆卸连接有两组发射阀底座6，两组所述的发射阀底座6与固定座1间均设有与第一气罐2、第二气罐3配合的簧板7，两组所述的发射阀底座6上固定连接有与簧板7对应的电磁铁8，所述的簧板7与发射阀底座6间固定连接有复位弹簧9，所述的电磁铁8经时间继电器与控制器间电性连接。
20.实施例二，在实施例一的基础上，所述的导向装置包括发射筒4开设的矩形槽10，所述的矩形槽10内固定连接有导轨11。
21.实施例三，在实施例二的基础上，所述的簧板7、发射阀底座6与固定座1间经螺钉12连接。
22.实施例四，在实施例三的基础上，所述的簧板7为记忆合金垫片。
23.该实施例在使用的时候，将折叠翼无人机沿着发射筒4内导轨11放到发射筒4底部，在通过控制器使得时间继电器启动，首先使得其中一组电磁铁8通电，将簧板7吸合，使得第一气罐2与发射筒4经过通气腔室5相通将折叠翼无人机发射，当折叠翼无人机发射到发射筒4内一半的时，在时间继电器的作用下，另外一组在电磁铁8通电，将簧板7吸合，使得第二气罐3与发射筒4经过通气腔室5相通将在折叠翼无人机发射继续发射出到达指定位置；
24.双爆喷式气压弹射装置主要由第一气罐2、第二气罐3、发射筒4等组成。相较于普遍使用的只有一个气罐的气体发射装置而言，引入第二气罐3的概念，通过毫秒级时间继电器来控制第一气罐2和第二气罐3的发射阀组相继开启，从而达到第一气罐2开启一段时间后，膛内压力降到一定程度时，第二气罐3及时开启，继续向膛内补充高压气体的目的，直至将无人机弹射出筒，解决了现阶段无人机发射装置大部分是使用火箭助推的形式，在发射时具有明显的光、烟等容易暴露发射阵地的物理特征的技术问题；
25.建立内弹道数学模型：在此采用气体压力做功方法对该内弹道进行研究，先做以下两个假设：
26.(1)无人机在气体作用下向前运动时机后压力均匀一致。即第二气罐开启瞬间，第二气罐内高压气体即与膛内及第一气罐内气体混合，建立相同的压强；
27.(2)由于发射过程时间较短，气体膨胀假设认为是绝热膨胀，因此忽略发射过程中膛内气体与外界的热传递；
28.与发射时高压气体作用在机后的推力相比，无人机与筒壁之间的摩擦力可忽略不计，根据牛顿第二运动定律列出方程；
29.f＝m*a＝p*s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
30.式中：m为无人机重量；a为无人机在膛内的瞬时加速度；p为机后气体的瞬时压力(表压)；s为发射筒内膛截面积；f为无人机在膛内的瞬时推力。
31.根据气体绝热方程可以写出以无人机向前运动距离x为自变量的膛内压强方程，如式(2)所示。
[0032][0033]
式中：p1为第一气罐充气压强；v1为第一气罐容积；p2为第二气罐充气压强；v2为第二气罐容积；x1为当第二气罐开启时无人机已经向前移动的距离；x2为总作用行程；γ＝1.4为绝热指数，取γ＝1.41.4；
[0034]
将式(2)代入式(1)，可得
[0035][0036]
同理：
[0037][0038]
设无人机出筒速度为vs，则
[0039]
即即
[0040]
同时，为避免第二气罐开启后，机后压强过高从而导致加速度大于无人机耐过载能力，应对p2做相应限制，使第二气罐开启后，机后压强虽有上升，但上升峰值应与p1相同，得：
[0041][0042]
仿真流程及结果：
[0043]
流程：基于matlab软件来对双脉冲式气压弹射装置的内弹道进行仿真，能够较为有效的建立内弹道模型，还能随时修改压强、容积、峰值过载等初始值的赋值，并得到相对应的仿真结果，这为内弹道仿真研究带来了极大的便利，同时可以多组数据类比分析，不断优化数学模型，也能让仿真结果更加可靠。
[0044]
对双脉冲式气压弹射装置的内弹道进行仿真时，根据上述建立的数学模型，以无人机在膛内运动距离x为自变量对机后压强p、加速度a、速度vs等赋值，可得到无人机在膛内任一位置的弹道诸元。
[0045]
结果：在仿真前，先对初始值进行赋值，当压强、容积、峰值过载、无人机重量、发射筒内径、总作用行程以及第二气罐开启时移动距离等参数一定时，能够唯一地确定一条内弹道曲线。
[0046]
从x＝0处仿真，在仿真中设定初始值m＝10kg，r＝50mm，a峰值＝20g，第一气罐与第二气罐容积均为100升，x1＝2.8米，x2＝8米，进行仿真计算。仿真结果如附图4-附图6所示；
[0047]
由上述仿真结果可知，在x1位置时，由于第二气罐的开启，第二气罐高压气体及时补充到机后，用来弥补机后的压降，从而使机后压强迅速增大；如附图5所示，加速度在此刻也出现较大波动；如附图6所示，在速度随位移变化曲线中x1位置出现明显拐点，拐点处斜率明显增大，说明在此刻加速度明显增大，无人机在变加速度情况下持续做加速运动直至出筒；
[0048]
结论：建立双脉冲式无人机气压弹射装置的内弹道模型，运用matlab软件仿真该弹射装置的内弹道，从仿真结果来看，压强、加速度以及速度的仿真结果符合预期设想，并且当设定x1＝0时，其结果与单脉冲式气压弹射装置内弹道参数基本一致，具有相当高的可靠性。这对有效降低峰值过载、缩短作用行程起着重要的作用，同时也为今后气压弹射装置相关产品的优化以及低过载高速度等相关要求的新产品设计研发提供重要的理论依据。
[0049]
上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置，包括固定座（1）、折叠翼无人机、时间继电器、第一气罐（2）、第二气罐（3）、发射筒（4），其特征在于，所述的固定座（1）上开设有通气腔室（5），所述的固定座（1）上间隔可拆卸连接有与通气腔室（5）相通的第一气罐（2）和第二气罐（3），所述的固定座（1）可拆卸连接有位于第一气罐（2）和第二气罐（3）之间，且与通气腔室（5）相通的的发射筒（4），所述的折叠翼无人机位于发射筒（4）内，且发射筒（4）内设有用于折叠翼无人机配合的导向装置，所述的固定座（1）可拆卸连接有两组发射阀底座（6），两组所述的发射阀底座（6）与固定座（1）间均设有与第一气罐2、第二气罐（3）配合的簧板（7），两组所述的发射阀底座（6）上固定连接有与簧板（7）对应的电磁铁（8），所述的簧板（7）与发射阀底座（6）间固定连接有复位弹簧（9），所述的电磁铁（8）经时间继电器与控制器间电性连接。2.根据权利要求1所述的一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置，其特征在于，所述的导向装置包括发射筒（4）开设的矩形槽（10），所述的矩形槽（10）内固定连接有导轨（11）。3.根据权利要求2所述的一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置，其特征在于，所述的簧板（7）、发射阀底座（6）与固定座（1）间经螺钉（12）连接。4.根据权利要求3所述的一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置，其特征在于，所述的簧板（7）为记忆合金垫片。

技术总结
本发明属于无人机发射设备的技术领域，具体为一种双爆喷式折叠翼无人机发射装置，所述的固定座上开设有通气腔室，所述的固定座上间隔可拆卸连接有与通气腔相通的第一气罐和第二气罐，所述的固定座可拆卸连接有位于第一气罐和第二气罐之间，且与通气腔室相通的的发射筒，所述的折叠翼无人机位于发射筒内，且发射筒内设有用于折叠翼无人机配合的导向装置，所述的固定座可拆卸连接有两组发射阀底座，两组所述的发射阀底座与固定座间均设有与第一气罐、第二气罐配合的簧板，两组所述的发射阀底座上固定连接有与簧板对应的电磁铁，所述的簧板与发射阀底座间固定连接有复位弹簧，所述的电磁铁经时间继电器与控制器间电性连接。电磁铁经时间继电器与控制器间电性连接。电磁铁经时间继电器与控制器间电性连接。


技术研发人员：张鸿铂 马建 刘增粮
受保护的技术使用者：河南省汇隆精密设备制造股份有限公司
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/4/28