CN204822082U - 一种小型筒式发射无人机及发射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型筒式发射无人机及发射装置。本专利旨在设计一套小型电动筒式发射无人机及发射装置。无人机搭载折叠翼，在储运状态下机翼折叠于机身下方，空间利用率高，便于运输和贮存；可装入对应口径的发射筒中，携带方便，适于单兵装备；部署方便，无人机在单兵携行状态下可立即投入使用；无需发射场地及跑道，在平原、陡坡或山地等恶劣地形均可使用，对地形依赖性小；操作简单，将无人机发射装置与地面站连通后可实现一键发射。

Description

一种小型筒式发射无人机及发射装置

技术领域

本实用新型涉及小型无人机及发射领域，尤其涉及一种小型筒式发射无人机及发射装置。

背景技术

无人机的发射阶段往往被认为是无人机作战运用中最困难、最关键的阶段之一，无人机的发射阶段直接影响着无人机系统作战的机动灵活性、地域适应性、重复使用性和生存能力等战技指标及要求。

为了满足前线侦察需要，最早提出来的是筒式发射无人机的概念，即用机翼折叠的方式将带有可折叠展开机构的无人机装入相应口径的发射筒中，在发射筒中将液/气压能转换为机械动能，使无人机在一定长度的发射筒中加速到安全起飞速度，侦察任务完成后可对目标进行选择性自毁攻击或伞降着陆回收；

但在小型无人机发射领域中，国内尚未出现筒式发射的成功案例，也无相关报道。与筒式发射类似的技术是无人机的箱式发射技术。

南京理工大学以国外箱式发射无人机为模型，研究在无人机发射过程中火箭助推器配射出的高温高速燃气流场对机体出筒状态的影响，使用动态网格对无人机发射时燃气流场进行模拟分析，得到发射全过程中发射箱内燃气的速度、温度、压力等状态，为无人机箱式发射的安装和调整提供了理论依据。箱式发射技术与无人机筒式发射相比，箱式发射技术存在以下缺点：首先由于热发射在发射箱内由火箭助推，因此需要根据燃气流温度场及压力场的分析，并需安装能够承受多次高温高速燃气流的燃气排导装置；其次，箱式发射技术的排导机构通常较为复杂，而且箱式发射技术的设计火工品的贮存、运输和使用，具有一定的危险性，同时发射过程中的声、光、烟等特征使发射地点容易暴漏。

西北工业大学针对箱式发射技术的优缺点提出了变体机翼的概念，变体机翼可将将大展长无人机安放到小尺寸的发射箱中，并且根据不同的飞行状态对机翼后掠角进行调整，使之能够满足不同的飞行性能要求。变体机翼虽然可以改变机翼位置及机翼面积以适应不同阶段飞行性能的要求，但是相应的，变体机翼必须在机身及机翼上增加转轴、连杆、舵机及动力装置，从而增加了装入发射箱/筒的难度，并使任务载荷系数变小了，不能机载一些侦查设备。而且变体机翼为了能够实现不同的机翼组合形式，机翼面积往往较小，飞行速度快，不利于侦查定位。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种小型筒式发射无人机及发射装置，能够适应不同发射地形，而且便于存储运输及侦查定位，发射过程中隐蔽性好。

本实用新型采用下述技术方案：

一种小型筒式发射无人机及发射装置，包括折叠翼无人机机体、用于储运及发射折叠翼无人机机体的筒式发射装置和用于折叠翼无人机机体的机翼并在发射后展开无人机机翼的机翼展开锁紧装置；

所述的折叠翼无人机机体由机头、机身、一对后翼、一对主翼、一对垂尾及一对折叠螺旋桨组成；所述的机头与机身通过法兰机械连接，机身内部设置有用于隔离机载设备并增加机身蒙皮刚度的多块航空层板质隔框；所述的主翼、后翼和垂尾均通过机翼展开锁紧机构与机身连接。

所述的机翼展开锁紧装置由转轴、转轴紧固件、上机翼轴套、下机翼轴套、扭簧及第一、第二钢制刀片组成；第一、第二机翼轴套扣合形成一个环形空腔，腔内设置扭簧，扭簧两伸出端分别与第一、第二机翼轴套固连；所述的转轴穿过机身下蒙皮与上机翼轴套、下机翼轴套间隙配合，转轴内壁与转轴紧固件外壁通过螺纹固定连接；所述转轴在第一第二机翼轴套轴向对应位置加工有楔形槽，楔形槽根部加工出第一、第二刀片卡槽，第一、第二钢制刀片的背部分别卡在第一、第二刀片卡槽中，且均为过盈配合。

所述的第一、第二钢制刀片在转轴圆周表面与上机翼轴套、下机翼轴套的轴向对应位置，并在转轴圆周截面上呈180°等阵列分布，第一、第二钢制刀片的刀口方向相反。

所述的筒式发射装置包括：发射筒筒体，筒体的两端分别设置有上端盖和承压底座，筒体的中间设置有支腿；筒体内壁上设置有滑轨，筒体内后端隔离设置有低压室、破孔和高压室，低压室的上方设置有发射推板；低压室和高压室通过破孔联通，破孔内设置有破孔覆片，高压室底部放置有底火和发射药，底火与电信号发射端相连。

所述发射筒筒体内与无人机外沿轴线方向装配有扇形瓦，扇形瓦置于无人机机翼中部，由两块半圆柱面聚四氟乙烯板组成，与无人机Y-Z面成对称布置。

发射推板由尼龙推板和设置在尼龙推板上的分离弹簧柱塞、机身轴向旋转定位销组成；分离弹簧柱塞、机身轴向旋转定位销均为对称设置，且分离弹簧柱塞、机身轴向旋转定位销的轴向与机身轴向相同；所述分离弹簧柱塞柱塞头处于压紧状态定位销与机身尾部定位孔配合，确保发射推板不与螺旋桨及机身的安装座接触。

具有防止无人机筒内无人机发射时旋转的止旋块，所述的止旋块与机头固连，且止旋块与筒体滑轨间隙配合。

所述的无人机采用串列式布局：所述的主翼、后翼设置在机身下方，左右翼层叠设置，且右翼位于左翼上方；垂尾置于机身尾部对称布置；副翼嵌入在主翼中，通过方向舵控制，折叠螺旋桨安装在无人机尾部，为飞机提供推力。

本实用新型采用筒式发射装置使筒式发射无人机在运输及储存状态可折叠并保存在发射筒中，空间利用率高，便于运输和贮存；而且筒式发射无人机在发射筒携行状态可立即发射，无需组装和调整，有效减少了发射前的准备时间；操作简单，平台连接至地面站或手持终端后可实现一键发射，出筒瞬间机翼自动展开，发射时无需发射场地及跑道，在平原、陡坡或山地等恶劣地形均可使用，对发射场地的依赖性小。本实用新型机体及发射筒均由复合材料制成，发射筒携行状态不超过5kg，整套系统可由单兵便携，大大提高复杂战场环境下单兵的侦察和作战能力。

附图说明

图1为无人机机体机翼完全展开轴测图；

图2为无人机机体机翼完全折叠时外观轴测图；

图3为无人机机体装配关系图；

图4为无人机机体机身与机头装配关系图；

图5为机翼展开锁紧机构装配爆炸视图；

图6为机翼展开锁紧机构展开过程状态示意图；

图7机翼展开锁紧机构工作示意图；

图8筒式发射装置结构示意图；

图9为发射推板结构图。

具体实施方式

如图1所示，一种小型筒式发射无人机及发射装置，包括折叠翼无人机机体、用于放置和发射折叠翼无人机机体6的筒式发射装置和用于折叠翼无人机机体的机翼并在发射后展开无人机机翼的机翼展开锁紧装置；所述的折叠翼无人机机体由机头9、机身6、一对后翼1、一对主翼10、一对垂尾3及一对折叠螺旋桨4组成；如图4所示，机头9与机身6通过机头法兰15与机身法兰16机械连接，机身法兰上的3个螺纹孔对应机头法兰的腰孔，可根据情况进行微调。所述无人机的主翼、后翼和垂尾均通过机翼展开锁紧机构与机身连接。

机身内部设置有用于隔离机载设备并增加机身蒙皮刚度的多块航空层板质隔框；所述的无人机机翼采用串列式布局，主翼10、后翼1,布置于机身6下方，分别通过主翼展开锁紧机构8、后翼折叠展开机构5与机身6连接。主、后翼左右翼层叠布置，右翼位于左翼上方；垂尾3置于机身尾部左右对称布置，通过垂尾展开锁紧机构2与机身6连接；副翼7作为主翼的后缘部分嵌入在主翼10中，通过铰链（隐藏在主翼中）与主翼10连接。方向舵11转动输出轴直接与副翼7连接用于控制其的作动角度。折叠螺旋桨4安装在无人机尾部，为飞机提供推力。

如图2所示，所述机翼展开锁紧装置包括主翼展开锁紧机构8、后翼展开锁紧机构5和垂尾展开锁紧机构2，其结构相同，尺寸大小不同。主翼10、后翼1可分别围绕主翼展开锁紧机构8、后翼展开锁紧机构5旋转，进而折叠入机身下方，并与机身轴线平行。垂尾3围绕垂尾展开锁紧机构2旋转折叠，紧贴于机身尾部两侧，可折叠螺旋桨4折叠后置于垂尾两侧。

发射出筒瞬间，无人机由折叠状态展开，如图3所示。主翼10、后翼1由对应机翼展开锁紧机构8、5中的弹性元件驱动，向机身两侧以展开锁紧机构轴线为轴心对称展开。当机翼展开到位时，如图4所示：主翼10、后翼1机翼翼根分别与主翼限位挡块12、后翼限位挡块13接触，从而限制其展开角度，协同机翼锁紧机构将机翼锁紧；左右垂尾3分别依照其展开锁紧机构2中轴线为轴心顺时针展开，展开到位时由垂尾挡块14进行限位，同时机翼锁紧机构将垂尾2锁紧；可折叠螺旋桨4在电机带动下转动，转动产生的离心力将螺旋桨4甩开。

如图5所示，以前机翼主翼展开锁紧机构8为例，所述的机翼展开锁紧装置由转轴8-5、转轴紧固件8-1、上机翼轴套8-4、下机翼轴套8-2、扭簧8-3及第一钢制刀片8-6、第二钢制刀片组成；第一、第二轴套扣合时形成一个环形空腔，腔内设置扭簧8-3，扭簧8-3两伸出端分别与第一、第二轴套固连；当转轴紧固件8-1螺纹旋入到转轴8-5中时，上下机翼便逐渐被压紧，此时上、下机翼轴套组成一个环形空腔以容纳扭簧8-3。当扭簧8-3伸出臂相对转动时，机翼轴套便会带动机翼转动。上机翼轴套8-4、下机翼轴套8-2厚度分别与上下机翼厚度一致，所述的转轴8-5穿过机身下蒙皮与上机翼轴套8-4、下机翼轴套8-2间隙配合，转轴8-5内壁与转轴紧固件外壁通过螺纹固定连接；

所述转轴8-5在机第二尼龙轴套轴向对应位置加工有楔形槽，楔形槽根部加工出第一、第二刀片卡槽，第一、第二钢制刀片的背部分别卡在第一、第二刀片卡槽中，且均为过盈配合。具体的，转轴8-5在上机翼轴套8-4轴向对应位置加工楔形槽，且楔形槽根部加工出刀片卡槽8-7，第一钢制刀片8-6背部卡在刀片卡槽8-7中，过盈配合。所述的第一、第二钢制刀片径向分别与上机翼轴套8-4、下机翼轴套8-2的径向呈180分布，第一、第二钢制刀片的刀口方向相反，作用类似一对转向相反的棘轮。

机翼展开过程中机翼展开锁紧机构工作情况如图6所示，机翼轴套顺时针旋转，第一钢制刀片8-6被压弯，由于钢制刀片与尼龙具有小的摩擦系数，机翼轴套可顺时针转动，表现为机翼展开；当无人机飞行时机翼受到前飞风阻出现逆时针转动趋势时（图7），第一钢制刀片8-6切入上机翼轴套8-4，阻碍机翼逆时针转动，表现为机翼锁紧。

如图8所示所述的筒式发射装置包括发射筒筒体22，筒体22的两端分别设置有上端盖和承压底座17，筒体22的中间设置有支腿，图中未视出；筒体22内壁上设置有滑轨24，筒体22内的后端隔离设置有低压室21、破孔28和高压室20，低压室21的上方设置有发射推板27；低压室21和高压室20通过破孔28联通，破孔内设置有破孔覆片29，高压室底部放置有底火18和发射药19，底火与电信号发射端相连。筒式发射机构示意图，发射筒体22采用玻璃钢材料，后端通过螺纹与承压底座17配合。承压底座由两部分17-1与17-2组成，在筒体后端隔离出低压室20，破孔28与高压室21，并在发射时承受发射时产生的气体压力。底火18及点火装置位于承压底座前端17-1，紧靠发射药19。破孔覆片紧贴承压底座17-2内侧，调整其厚度可以控制无人机发射速度曲线。

所述发射筒筒体内与无人机外沿轴线方向装配有扇形瓦26，扇形瓦26置于无人机机翼中部，由两块半圆柱面聚四氟乙烯板组成，与无人机Y-Z面成对称布置。无人机发射出筒时，扇形瓦26随机翼展开向左右两边弹出。图中所示的止旋块23与机头9固定连接，且止旋块23与筒体滑轨24间隙配合，防止无人机再筒体内旋转。

如图9所示，发射推板27将气体压力直接传递到无人机机身6，保持螺旋桨4及螺旋桨安装座31不受力且位置固定。发射推板由尼龙推板27-3和设置在逆龙推板上的分离弹簧柱塞27-1、机身轴向旋转定位销27-2组成；分离弹簧柱塞、机身轴向旋转定位销均为对称设置，且分离弹簧柱塞、机身轴向旋转定位销的轴向与机身轴向相同；分离弹簧柱塞27-1通过螺纹与尼龙推板27-3连接。无人机发射前，无人机机身6与尼龙推板接触，分离弹簧柱塞27-1柱塞头处于压紧状态；在无人机发射出筒后，分离弹簧柱塞27-1柱塞头在弹簧作用下顶出，从而将发射推板27与无人机机身6脱离。定位销27-2与机身尾部定位孔30配合，确保发射推板27不与螺旋桨4及其安装座31接触。

Claims (8)

1.一种小型筒式发射无人机及发射装置，其特征在于：包括折叠翼无人机机体、用于储运及发射折叠翼无人机机体的筒式发射装置和用于折叠翼无人机机体的机翼并在发射后展开无人机机翼的机翼展开锁紧装置；

所述的折叠翼无人机机体由机头、机身、一对后翼、一对主翼、一对垂尾及一对折叠螺旋桨组成；所述的机头与机身通过法兰机械连接，机身内部设置有用于隔离机载设备并增加机身蒙皮刚度的多块航空层板质隔框；所述的主翼、后翼和垂尾均通过机翼展开锁紧机构与机身连接。

2.根据权利要求1所述的小型筒式发射无人机及发射装置，其特征在于：所述的机翼展开锁紧装置由转轴、转轴紧固件、上机翼轴套、下机翼轴套、扭簧及第一、第二钢制刀片组成；第一、第二机翼轴套扣合形成一个环形空腔，腔内设置扭簧，扭簧两伸出端分别与第一、第二机翼轴套固连；所述的转轴穿过机身下蒙皮与上机翼轴套、下机翼轴套间隙配合，转轴内壁与转轴紧固件外壁通过螺纹固定连接；所述转轴在第一第二机翼轴套轴向对应位置加工有楔形槽，楔形槽根部加工出第一、第二刀片卡槽，第一、第二钢制刀片的背部分别卡在第一、第二刀片卡槽中，且均为过盈配合。

3.根据权利要求2所述的小型筒式发射无人机及发射装置，其特征在于：所述的第一、第二钢制刀片在转轴圆周表面与上机翼轴套、下机翼轴套的轴向对应位置，并在转轴圆周截面上呈180°等阵列分布，第一、第二钢制刀片的刀口方向相反。

4.根据权利要求3所述的小型筒式发射无人机及发射装置，其特征在于：所述的筒式发射装置包括：发射筒筒体，筒体的两端分别设置有上端盖和承压底座，筒体的中间设置有支腿；筒体内壁上设置有滑轨，筒体内后端隔离设置有低压室、破孔和高压室，低压室的上方设置有发射推板；低压室和高压室通过破孔联通，破孔内设置有破孔覆片，高压室底部放置有底火和发射药，底火与电信号发射端相连。

5.根据权利要求4所述的小型筒式发射无人机及发射装置，其特征在于：所述发射筒筒体内与无人机外沿轴线方向装配有扇形瓦，扇形瓦置于无人机机翼中部，由两块半圆柱面聚四氟乙烯板组成，与无人机Y-Z面成对称布置。

6.根据权利要求5所述的小型筒式发射无人机及发射装置，其特征在于：发射推板由尼龙推板和设置在尼龙推板上的分离弹簧柱塞、机身轴向旋转定位销组成；分离弹簧柱塞、机身轴向旋转定位销均为对称设置，且分离弹簧柱塞、机身轴向旋转定位销的轴向与机身轴向相同；所述分离弹簧柱塞柱塞头处于压紧状态定位销与机身尾部定位孔配合，确保发射推板不与螺旋桨及机身的安装座接触。

7.根据权利要求6所述的小型筒式发射无人机及发射装置，其特征在于：具有防止无人机筒内无人机发射时旋转的止旋块，所述的止旋块与机头固连，且止旋块与筒体滑轨间隙配合。

8.根据权利要求7所述的小型筒式发射无人机及发射装置，其特征在于：所述的无人机采用串列式布局：所述的主翼、后翼设置在机身下方，左右翼层叠设置，且右翼位于左翼上方；垂尾置于机身尾部对称布置；副翼嵌入在主翼中，通过方向舵控制，折叠螺旋桨安装在无人机尾部，为飞机提供推力。