CN111703591A - 一种反蜂群无人机地面破坏试验系统及方法 - Google Patents

一种反蜂群无人机地面破坏试验系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种反蜂群无人机地面破坏试验系统及方法，该系统以破坏装置来模拟反蜂群无人机搭载的打击破坏装置，以搭载了测试样品的搭载平台来模拟敌方无人机，并将搭载平台安装在弹射装置的滑轨上，滑轨的一端设置破坏装置，另一端设置弹射装置的弹射装置，弹射器弹射搭载有测试样品的搭载平台以使搭载平台沿滑轨向破坏装置滑动，从而成功模拟双方无人机在空中近距离接触的情景。在搭载平台与破坏装置近距离接触时，搭载平台上搭载的测试样品将被破坏装置破坏，通过测试样品被破坏的程度可有效判断反蜂群无人机的打击破坏装置设计是否合理。

Description

一种反蜂群无人机地面破坏试验系统及方法
技术领域
本发明涉及无人航空技术领域，尤其是一种反蜂群无人机地面破坏试验系统及方法。
背景技术
随着现代战争作战范围的日益扩大以及作战难度的逐步增加，单个无人机在执行问题时可能会受到观察角度的限制，从而遗漏信息，所以不能够全方位完成侦察及攻击；且单个无人机出现故障就必须返航，进而延误任务的执行。而无人机蜂群作战可以发挥出远超个体累加的战斗力，因此无人机蜂群作战已被广泛研究。
针对无人机蜂群，我国进行了反蜂群无人机研制。反蜂群无人机的攻击手段主要在于其搭载的打击破坏装置，而打击破坏装置对飞行平台的约束多、条件苛刻。为此需要先进行地面试验来判断攻击手段的有效性和适用性，以降低研制成本，提高研制效率。
发明内容
本发明提供一种反蜂群无人机地面破坏试验系统及方法，用于克服现有技术中对反蜂群无人机研制的成本高、效率低等缺陷。
为实现上述目的，本发明提出一种反蜂群无人机地面破坏试验系统，包括：
破坏装置，用于模拟反蜂群无人机搭载的打击破坏装置；
搭载平台，用于搭载地面试验测试样品以模拟敌方无人机；
弹射装置，包括弹射器和滑轨，所述弹射器位于所述滑轨的一端，所述破坏装置位于所述滑轨的另一端；
所述搭载平台安装在所述滑轨上，可在所述滑轨上滑动；
所述弹射器用于弹射所述搭载平台以使搭载平台沿所述滑轨向所述破坏装置滑动，以模拟双方无人机在空中近距离接触的情景；
测量与记录设备，用于测量并记录试验过程中的各种数据；
终端控制器，用于控制整个系统。
为实现上述目的，本发明还提出一种反蜂群无人机地面破坏试验方法，包括：
(1)根据反蜂群无人机原理样机，搭建如上述所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统；
(2)获取反蜂群无人机原理样机选型参数，根据所述反蜂群无人机原理样机选型参数，设置所述反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；
(3)获取所述反蜂群无人机地面破坏试验系统中破环装置的信息，根据所述破环装置的信息，调整反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；
(4)利用调试好的反蜂群无人机地面破坏试验系统进行地面破坏试验，记录试验数据；
(5)分析所述试验数据，判断所述破环装置的有效性和适用性。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
本发明提供的反蜂群无人机地面破坏试验系统以破坏装置来模拟反蜂群无人机搭载的打击破坏装置，以搭载了测试样品的搭载平台来模拟敌方无人机，并将搭载平台安装在弹射装置的滑轨上，滑轨的一端设置破坏装置，另一端设置弹射装置的弹射装置，弹射器弹射搭载有测试样品的搭载平台以使搭载平台沿滑轨向破坏装置滑动，从而成功模拟双方无人机在空中近距离接触的情景。在搭载平台与破坏装置近距离接触时，搭载平台上搭载的测试样品将被破坏装置破坏，通过测试样品被破坏的程度可有效判断反蜂群无人机的打击破坏装置设计是否合理，为反蜂群无人机设计定型提供依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的反蜂群无人机地面破坏试验系统结构图；
图2为六叶刀离心式割草刀结构图。
附图标号说明：1：破坏装置；11：打击装置；12：固定支架；2：弹射装置；21：弹射器；22：滑轨；3：搭载平台；4：测试样品；5：防护板；6：终端控制器。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种反蜂群无人机地面破坏试验系统，包括：
破坏装置，用于模拟反蜂群无人机搭载的打击破坏装置；
搭载平台，用于搭载地面试验测试样品以模拟敌方无人机；
弹射装置，包括弹射器和滑轨，所述弹射器位于所述滑轨的一端，所述破坏装置位于所述滑轨的另一端；
所述搭载平台安装在所述滑轨上，可在所述滑轨上滑动；
所述弹射器用于弹射所述搭载平台以使搭载平台沿所述滑轨向所述破坏装置滑动，以模拟双方无人机在空中近距离接触的情景；
测量与记录设备，用于测量并记录试验过程中的各种数据；
终端控制器，用于控制整个系统。
优选地，所述破坏装置包括电机、打击装置和固定支架；
所述打击装置固定安装在所述固定支架上；
所述电机通过线路与所述打击装置连接，用于驱动所述打击装置。
电机驱动打击装置，打击装置用于打击破坏搭载平台上搭载的地面试验测试样品。
电机的选择根据反蜂群无人机原理样机进行选择，电机的选择参数主要包括型号、KV值、最大扭矩、电压、峰值电流等。
优选地，所述打击装置为刀桨打击装置或甩绳打击装置。无人机的打击手段包括机体碰撞、刀桨切割、鞭状打击和霰弹攻击等，但基于重复使用这一目的本发明优选刀桨打击装置或甩绳打击装置。
本发明提供的反蜂群无人机地面破坏试验系统中破坏装置可以为：
尼龙绳材质的甩绳打击装置(简称：尼龙甩绳)，单条长度30cm，对称放置四条；
钢丝绳材质的甩绳打击装置(简称：金属甩绳)，单条长度30cm，对称放置四条；
合金材质的刀桨打击装置(简称：合金刀桨)，六叶刀离心式割草刀，7075铝合金，刀盘直径100mm(如图2所示)；
碳纤维螺旋桨刀桨打击装置(简称：碳纤维刀桨)，16x8mm的螺旋桨。
本发明提供的反蜂群无人机地面破坏试验系统中，破坏装置是可以更换的，以便于对不同类型不同材质的破坏装置进行试验。
优选地，所述刀桨打击装置的材质为合金或碳纤维；所述甩绳打击装置的材质为尼龙绳或钢丝绳。对打击装置的材质进行选择以增强打击装置的打击破坏力。
优选地，所述测试样品为玻璃纤维、碳纤维、木头和泡沫中的一种。以玻璃纤维、碳纤维、木头和泡沫等常见小型无人机结构用材为测试样品，以增加地面破坏试验的准确性，同时可通过本发明提供的系统获知如何选取反蜂群无人机结构用材以提供反蜂群无人机自身的抗打击破坏能力。
优选地，所述测量与记录设备包括转速测量仪和扭矩测量仪；
所述转速测量仪和所述扭矩测量仪安装在所述固定支架上，分别用于测量所述电机的转速和扭矩。
转速测量仪和扭矩测量仪可准确测量破坏装置中电机的转速和扭矩，并反馈到终端控制器上，以便于监测破坏装置中电机的转速和扭矩是否达到设定数值，从而保证反蜂群无人机地面破坏试验的准确性。
优选地，所述测量与记录设备还包括初速度测量仪；所述初速度测量仪安装在所述搭载平台上，用于测量所述搭载平台的初速度。
初速度测量仪测量搭载平台被弹射出去的初速度，并反馈到终端控制器上，用于调整弹射器弹射力度，使搭载平台被弹射出去的初速度达到预定数值，从而保证反蜂群无人机地面破坏试验的准确性。
优选地，所述测量与记录设备还包括摄像机，用于记录试验全过程，以便于事后分析。
优选地，所述试验系统还包括防护板，用于防止测试样品被所述破坏装置破坏后飞溅伤人。防护板可以设置在破坏装置的侧边或环绕在整个系统外围等，可根据实际情况进行设置，以确保人员安全。
优选地，所述终端控制器可以为计算机、手机、iPad等。
通过终端控制器，可控制整个系统的运行。
本发明还提出一种反蜂群无人机地面破坏试验方法，包括：
(1)根据反蜂群无人机原理样机，搭建如上述所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统；
(2)获取反蜂群无人机原理样机选型参数，根据所述反蜂群无人机原理样机选型参数，设置所述反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；
所述参数包括电机参数(型号、KV值、最大扭矩、电压、峰值电流等)、弹射器的弹射力度、固定支架的重量等。
(3)获取所述反蜂群无人机地面破坏试验系统中破环装置的信息，根据所述破环装置的信息，调整反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；
破环装置的信息包括：类型、材质、尺寸、打击装置的转速等。
(4)利用调试好的反蜂群无人机地面破坏试验系统进行地面破坏试验，记录试验数据；
(5)分析所述试验数据，判断所述破环装置的有效性和适用性。
有效性，即该破环装置是否能够有效地对目标无人机造成破坏，并可通过造成破坏的程度，来判断反蜂群无人机破坏装置设计是否合理。
适用性，即能否在破环装置的电机有效转速范围内(2000-9000r/min)对测试样品造成断裂性破坏。
实施例1
本实施例提供一种反蜂群无人机地面破坏试验系统，如图1所示(注：图中连接线路省略)，包括：
破坏装置1，用于模拟反蜂群无人机搭载的打击破坏装置；所述破坏装置1包括电机、打击装置11和固定支架12；
所述打击装置11固定安装在所述固定支架12上；
所述电机通过线路与所述打击装置11连接，用于驱动所述打击装置11。
本实施例准备了两种破坏装置1，分别为
钢丝绳材质的甩绳打击装置，单条钢丝绳1.5*940mm，对称放置四条；
APC材质螺旋桨刀桨打击装置，16x8mm的螺旋桨。(APC为CO2与环氧化合物共聚而成的脂肪族聚碳酸酯)。
搭载平台3，用于搭载地面试验测试样品4以模拟敌方无人机；
弹射装置2，包括弹射器21和滑轨22，所述弹射器21位于所述滑轨22的一端，所述破坏装置1位于所述滑轨22的另一端；
所述搭载平台3安装在所述滑轨22上，可在所述滑轨22上滑动；
所述弹射器21用于弹射所述搭载平台3以使搭载平台3沿所述滑轨22向所述破坏装置1滑动，以模拟双方无人机在空中近距离接触的情景；
测量与记录设备，用于测量并记录试验过程中的各种数据；
本实施例安装的测量与记录设备包括：安装在所述固定支架12上的转速测量仪和扭矩测量仪；安装在所述搭载平台3上的初速度测量仪；设置在系统四周的多台摄像机。
终端控制器6(电脑)，用于控制整个系统。
本实施例还在系统的侧边、平行所述滑轨2设置了两块防护板5。
本实施例提供一种反蜂群无人机地面破坏试验方法，包括：
(1)根据反蜂群无人机原理样机，搭建如上述所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统；
(2)获取反蜂群无人机原理样机选型参数，根据所述反蜂群无人机原理样机选型参数，设置所述反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；
(3)获取所述反蜂群无人机地面破坏试验系统中破环装置的信息，根据所述破环装置的信息，调整反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；所述参数如表1所示；
(4)利用调试好的反蜂群无人机地面破坏试验系统进行地面破坏试验，记录试验数据；
启动电机，将电机的转速和扭矩调整到设定数值；确认破坏装置1的覆盖范围，将弹射器21调整到合适位置；弹射器21试弹搭载平台3，调整弹射器21的弹射力度，使搭载平台3被弹射出去的初速度达到预定数值；测试样品4夹装在搭载平台3上，确保测试样品4与破坏装置1接触的状态与实际空中两无人机接触的状态一致。对测试样品4做出有效标记以便事后对比分析。
用弹射器21发射搭载平台3沿着滑轨22向破坏装置1滑动，以还原两架无人机在空中相遇的实时状态，用摄像机记录下全过程用于事后分析。
开启摄像机，试验开始，启动破坏装置1的电机，监测电机转速和扭矩，待电机到达试验设置参数后，加载弹射器至试验设置参数。发射载有测试样品4的搭载平台3，搭载平台3带动测试样品4经过打击装置11，待搭载平台3停下后，全系统断电，记录试验数据。更换不同的测试样品4和破坏装置1重复上述步骤。
(5)分析所述试验数据，判断所述破环装置的有效性和适用性。
本实施例的测试样品4包括玻璃纤维蒙皮隔框、碳纤维蒙皮格框和普通泡沫板，每种测试样品4做了3个平行样(①号、②号和③号)，试验结果如表2所示。
表1实施例1反蜂群无人机地面破坏试验系统参数
Figure BDA0002548467990000091
Figure BDA0002548467990000101
表2实施例1反蜂群无人机地面破坏试验记录
样品 APC材质螺旋桨刀桨打击装置 钢丝绳材质的甩绳打击装置
①号玻纤 样品表面破损 样品表面、结构破损
②号玻纤 样品表面、结构部分破损 样品表面、结构破损
③号玻纤 样品表面、结构部分破损 样品表面、结构破损
①号碳纤 样品表面破损 样品表面、结构破损
②号碳纤 样品表面、结构部分破损 样品表面、结构破损
③号碳纤 样品表面破损 样品表面、结构破损
①号泡沫 样品严重破损 样品严重破损
②号泡沫 样品严重破损 样品严重破损
③号泡沫 样品严重破损 样品严重破损
实施例2
本实施例一种反蜂群无人机地面破坏试验方法，包括：
(1)根据反蜂群无人机原理样机，搭建如实施例1所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统；
其区别在于，本实施例采用的破坏装置1为：
尼龙绳材质的甩绳打击装置，单条长度30cm，对称放置四条；
合金材质的刀桨打击装置，六叶刀离心式割草刀，7075铝合金，刀盘直径100mm(如图2所示)。
(2)获取反蜂群无人机原理样机选型参数，根据所述反蜂群无人机原理样机选型参数，设置所述反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；
(3)获取所述反蜂群无人机地面破坏试验系统中破环装置的信息，根据所述破环装置的信息，调整反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；所述参数如表1所示；
(4)利用调试好的反蜂群无人机地面破坏试验系统进行地面破坏试验，记录试验数据；
(5)分析所述试验数据，判断所述破环装置的有效性和适用性。
根据实施例1和实施例2的试验记录，可得出以下结论：
(1)实施例1和实施例2中采用的破坏装置1对无人机常用材质泡沫、木材、玻璃纤维均可造成有效的破坏；其中，尼龙甩绳在2500r/min转速下与碳纤维接触时极易断裂。
(2)对相同的材质破坏时，破坏能力由强到弱依次为合金刀桨、碳纤维刀桨、金属甩绳、尼龙甩绳。
(3)相同的破坏装置1作用下，泡沫、玻璃纤维更容易被毁伤，接下来依次是木材、碳纤维。
(4)破坏装置1的动平衡必须加以控制。在较高转速下，刀桨(合金刀桨、碳纤维刀桨)和甩绳(金属甩绳、尼龙甩绳)都会产生较强的径向振动，增加转子轴承径向载荷，轴承极易迅速升温失效，这必然也会影响装载破坏装置的搭载平台3。甩绳接触到强度较大材料时易弯折导致甩绳缠绕到转子上，引起转子系统失效。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，包括：
破坏装置，用于模拟反蜂群无人机搭载的打击破坏装置；
搭载平台，用于搭载地面试验测试样品以模拟敌方无人机；
弹射装置，包括弹射器和滑轨，所述弹射器位于所述滑轨的一端，所述破坏装置位于所述滑轨的另一端；
所述搭载平台安装在所述滑轨上，可在所述滑轨上滑动；
所述弹射器用于弹射所述搭载平台以使搭载平台沿所述滑轨向所述破坏装置滑动，以模拟双方无人机在空中近距离接触的情景；
测量与记录设备，用于测量并记录试验过程中的各种数据；
终端控制器，用于控制整个系统。
2.如权利要求1所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，所述破坏装置包括电机、打击装置和固定支架；
所述打击装置固定安装在所述固定支架上；
所述电机通过线路与所述打击装置连接，用于驱动所述打击装置。
3.如权利要求2所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，所述打击装置为刀桨打击装置或甩绳打击装置。
4.如权利要求3所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，所述刀桨打击装置的材质为合金或碳纤维；所述甩绳打击装置的材质为尼龙绳或钢丝绳。
5.如权利要求1所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，所述测试样品为玻璃纤维、碳纤维、木头和泡沫中的一种。
6.如权利要求2所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，所述测量与记录设备包括转速测量仪和扭矩测量仪；
所述转速测量仪和所述扭矩测量仪安装在所述固定支架上，分别用于测量所述电机的转速和扭矩。
7.如权利要求2所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，所述测量与记录设备还包括初速度测量仪；所述初速度测量仪安装在所述搭载平台上，用于测量所述搭载平台的初速度。
8.如权利要求2所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，所述测量与记录设备还包括摄像机，用于记录试验全过程。
9.如权利要求1所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统，其特征在于，所述试验系统还包括防护板，用于防止测试样品被所述破坏装置破坏后飞溅伤人。
10.一种反蜂群无人机地面破坏试验方法，其特征在于，包括：
(1)根据反蜂群无人机原理样机，搭建如权利要求1～9所述的反蜂群无人机地面破坏试验系统；
(2)获取反蜂群无人机原理样机选型参数，根据所述反蜂群无人机原理样机选型参数，设置所述反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；
(3)获取所述反蜂群无人机地面破坏试验系统中破环装置的信息，根据所述破环装置的信息，调整反蜂群无人机地面破坏试验系统的参数；
(4)利用调试好的反蜂群无人机地面破坏试验系统进行地面破坏试验，记录试验数据；
(5)分析所述试验数据，判断所述破环装置的有效性和适用性。
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