CN208882127U - 基于气液动力的固定翼无人机发射架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于气液动力的固定翼无人机发射架，包括机架总成、滑车、动力油缸、蓄能器、无杆腔电磁阀、有杆腔电磁阀、液压泵站以及动力放大传递机构，滑车安装于机架总成的轨道上与其滑动连接，滑车用于放置固定翼无人机以对其提供推力；动力油缸的无杆腔通过无杆腔电磁阀和蓄能器联通，动力油缸的有杆腔通过有杆腔电磁阀和蓄能器联通，蓄能器与液压泵站联通；动力油缸安装于机架总成上，动力油缸的活塞杆通过动力放大传递机构与滑车连接以对其行程和速度进行放大。本实用新型提出的基于气液动力的固定翼无人机发射架，解决了目前固定翼无人机发射能力不足和控制精确不高的问题，实现了无人机的安全发射。

Description

基于气液动力的固定翼无人机发射架

技术领域

本实用新型涉及航空工程技术领域，尤其涉及一种基于气液动力的固定翼无人机发射架。

背景技术

固定翼无人机作为高机动性信息化装备,在军事和民用方面均发挥了越来越重要的作用,可以承担侦察、监视、诱饵、运输和察打一体等任务。

固定翼无人机与旋翼无人机相比，具有航时长、速度快等优势。但不同于旋翼无人机可以依靠自身动力即可实现垂直起降，在没有足够长跑道的条件下，固定翼无人机的发射是一个需要解决的重点问题。

固定翼无人机的发射是指通过一定手段使无人机达到飞行所需高度和速度，这是一项实现难度高、技术含量大的航空工程技术课题，发射过程一旦出现错误将对无人机造成很大损害。

固定翼无人机的发射方式一般分为手抛、火箭助推、弹射助推等3种方式。其中手抛式最为简单，由发射人员将无人机抛向空中，利用手抛产生的初速度和无人机自身动力起飞，但手抛式无人机尺寸和重量都很小，功能非常有限；火箭助推发射时会产生很大的声音和火焰，发射速度和过载控制精度较低，储存和使用风险较大，且火箭价格高，很难得到普及使用。

弹射助推方式一般将无人机安装在滑车上，在动力的作用下滑车沿着导轨滑跑，达到轨道末端后，滑车碰到减速器减速停止，无人机顺势起飞；目前常见的弹射助推动力包括弹性体和压缩气体两种；弹性体一般是弹簧或橡皮筋，其弹性势能非常有限，发射功率小，一般仅适用于小型无人机；压缩气体控制精度难以保证,会对无人机产生过载冲击，发射无人机重量一般不能超过200kg，且气动噪音较大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基于气液动力的固定翼无人机发射架，旨在解决目前固定翼无人机发射能力不足和控制精确不高的问题，实现无人机安全发射。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于气液动力的固定翼无人机发射架，包括机架总成、滑车、动力油缸、蓄能器、无杆腔电磁阀、有杆腔电磁阀、液压泵站以及动力放大传递机构，其中，

所述滑车安装于机架总成的轨道上与其滑动连接，滑车用于放置固定翼无人机以对其提供推力；

动力油缸的无杆腔通过无杆腔电磁阀和蓄能器联通，动力油缸的有杆腔通过有杆腔电磁阀和蓄能器联通，蓄能器与液压泵站联通；

动力油缸安装于机架总成上，动力油缸的活塞杆通过动力放大传递机构与滑车连接以对其行程和速度进行放大。

优选地，所述基于气液动力的固定翼无人机发射架还包括用于对滑车进行撞击吸能以缓冲的缓冲装置，该缓冲装置安装于机架总成的轨道末端。

优选地，所述缓冲装置采用液压阻尼或弹簧进行缓冲。

优选地，所述基于气液动力的固定翼无人机发射架还包括与用于同时监测滑车运动位置和速度的电控系统，该电控系统还与无杆腔电磁阀和有杆腔电磁阀电连接以控制其启闭。

优选地，所述电控系统设置有远程线控启动装置以远程启动无杆腔电磁阀和有杆腔电磁阀进而发射无人机。

优选地，所述液压泵站和电控系统均安装于机架总成上，机架总成由钢结构框架结构组成。

优选地，所述基于气液动力的固定翼无人机发射架还包括用于在未超过锁定力时夹住滑车的滑车锁定释放机构，滑车锁定释放机构固定于机架总成的轨道首端，当弹射力超过锁定力时，滑车锁定释放机构的夹子松脱，滑车释放出去。

优选地，所述动力放大传递机构包括动滑轮组系和定滑轮系，动力油缸的活塞杆与动滑轮组系连接以实现行程和速度的放大，动滑轮组系和钢丝绳绕过定滑轮系的定滑轮后与滑车固定连接。

优选地，所述滑车上设置有用于放置无人机的无人机托架。

优选地，所述滑车采用轮轴在机架总成的轨道上运动。

本实用新型提出的基于气液动力的固定翼无人机发射架，具有以下有益效果：

（1）基于气液发射原理，利用氮气蓄能效率高，液压传动力量大、能量释放过程控制精度好的特点，有效提升了发射固定翼无人机重量和起飞速度，实现至少500kg级固定翼无人机的精确发射；

（2）采用位置反馈和速度反馈双重安全机制，精确控制滑车减速，提高了系统安全性；

（3）系统操作简单，可实现短时间内连续发射，实现了固定翼无人机的可控发射，加速行程短、起飞速度精确、发射过程过载波动小且安全性高；

（4）采用液压缸配合动力放大传递机构，实现动力行程放大；

（5）采用无人机锁定释放机构，确保无人机启动瞬间的初始发射力达到较高的值，缩短无人机加速过程。

附图说明

图1为本实用新型基于气液动力的固定翼无人机发射架的主视结构示意图；

图2为本实用新型基于气液动力的固定翼无人机发射架的俯视结构示意图；

图3为本实用新型基于气液动力的固定翼无人机发射架中动力放大传递机构的结构示意图。

图中，1、机架总成；2、滑车；3、滑车锁定释放机构；4、动力油缸；5、蓄能器；6、无杆腔电磁阀；7、有杆腔电磁阀；8、液压泵站；9、缓冲装置；10、动力放大传递机构；11、电控系统；12、动滑轮组；13、定滑轮组；14、钢丝绳；15、活塞杆；16、缸体；17、滑轮轨道；18、定滑轮。

本实用新型目的的实现、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

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1至图3，本优选实施例中，一种基于气液动力的固定翼无人机发射架，包括机架总成1、滑车2、动力油缸4、蓄能器5、无杆腔电磁阀6、有杆腔电磁阀7、液压泵站8以及动力放大传递机构10，其中，

滑车2安装于机架总成1的轨道上与其滑动连接，滑车2用于放置固定翼无人机以对其提供推力；

动力油缸4的无杆腔通过无杆腔电磁阀6和蓄能器5联通，动力油缸4的有杆腔通过有杆腔电磁阀7和蓄能器5联通，蓄能器5与液压泵站8联通；

动力油缸4安装于机架总成1上，动力油缸4的活塞杆通过动力放大传递机构10与滑车2连接以对其行程和速度进行放大。

在蓄能器5中，首先充入高压氮气，再运用液压泵站8向蓄能器5充入液压油，从而压缩氮气，贮存能量。动力油缸4的无杆腔通过无杆腔电磁阀6和蓄能器5联通，通过无杆腔电磁阀6，蓄能器5中的液压油可以在压缩氮气的作用下进入动力油缸4的无杆腔，从而推动活塞杆向前运动；当无杆腔电磁阀6闭合时，动力油缸4的无杆腔与液压泵站8联通，液压油可自由流动；动力油缸4的有杆腔通过有杆腔电磁阀7和蓄能器5联通，通过有杆腔电磁阀7，有杆腔中的液压油回到蓄能器5中压缩氮气，压缩氮气将活塞杆向前运动的动能转化为势能，从而阻止活塞杆向前运动；当无杆腔电磁阀6闭合时，动力油缸4的有杆腔与液压泵站8联通，液压油可自由流动。

本实施例中，滑车2上设置有用于放置无人机的无人机托架，从而方便对无人机进行定位。滑车2采用轮轴在机架总成1的轨道上运动。

进一步地，本基于气液动力的固定翼无人机发射架还包括用于对滑车2进行撞击吸能以缓冲的缓冲装置9，该缓冲装置9安装于机架总成1的轨道末端。缓冲装置9可采用液压阻尼或弹簧进行缓冲。当滑车2行驶到机架总成1的轨道末端时，通过撞击末端缓冲装置9进行吸能停车。

进一步地，本基于气液动力的固定翼无人机发射架还包括与用于同时监测滑车2运动位置和速度的电控系统11，该电控系统11还与无杆腔电磁阀6和有杆腔电磁阀7电连接以控制其启闭。通过设置电控系统11，从而实现了无人机发射的自动控制。电控系统11设置有远程线控启动装置以远程启动无杆腔电磁阀6和有杆腔电磁阀7进而发射无人机。液压泵站8和电控系统11均安装于机架总成1上，机架总成1由钢结构框架结构组成。

进一步地，本基于气液动力的固定翼无人机发射架还包括用于在未超过锁定力时夹住滑车2的滑车锁定释放机构3，滑车锁定释放机构3固定于机架总成1的轨道首端，当弹射力超过锁定力时，滑车锁定释放机构3的夹子松脱，滑车2释放出去。采用滑车锁定释放机构3，确保无人机启动瞬间的初始发射力达到较高的值，从而缩短无人机加速过程。

本实施例中，动力放大传递机构10包括动滑轮组系和定滑轮组系，动力油缸4的活塞杆与动滑轮组系连接以实现行程和速度的放大，钢丝绳14绕过动滑轮组系和定滑轮系后与滑车2固定连接。动滑轮组系可以沿着滑轮轨道17做直线运动。动力油缸4的缸体和定滑轮组系一起固定在机架总成1上。通过动滑轮和定滑轮的组合以及绳子的传递，使滑车2与活塞杆相比，行程和速度得到数倍的放大。

本基于气液动力的固定翼无人机发射架其工作过程如下。

1、将固定翼无人机放置在滑车2上，通过滑车锁定释放机构3将滑车2夹住；

2、用液压泵站8向动力油缸4的无杆腔通入一定压力的液压油，当动力放大传递机构10中的绳子达到绷紧状态时液压泵站8停机，使无杆腔的液压油与液压泵站8中的液压油处于无压力贯通状态；

3、先向蓄能器5一端充入规定压力的氮气，然后向蓄能器5另一端充入规定压力的液压油。这时，弹射装置处于发射状态；

4、通过电控系统11的远程线控启动装置启动电磁阀，蓄能器5中的高压油大流量快速流入动力油缸4的无杆腔中，推动活塞杆快速运动，实现液压能向动能的转换，为无人机加速运动提供动力；此时有杆腔与液压泵站8联通，有杆腔中的液压油在没有阻力的情况下流入液压泵站8；动力油缸4的活塞杆推动动力放大传递机构10的动滑轮组快速运动，增速动滑轮组的钢丝绳14与滑车2连接，则滑车2和无人机在液压缸的驱动下完成整个加速过程；

5、当电控系统11监测到滑车2与无人机一起达到无人机起飞速度或者滑车2运动达到预定位置（理论上无人机达到起飞速度的位置）时，启动有杆腔电磁阀7，使动力油缸4的有杆腔与蓄能器5接通同时与液压泵站8隔离，阻挡活塞继续运动，钢丝绳14通过减速定滑轮组使滑车2快速减速；此时滑车2逐渐减速，无人机顺势飞出。最终滑车2以很低的速度撞击末端缓冲装置9停止运动，无人机发射过程结束；

6、启动液压泵站8向动力油缸4的有杆腔通油，油缸活塞杆缩回，滑车2缓慢向后移动，到起始位置，此时关闭液压泵站8，滑车2被滑车锁定释放机构3夹住，复位完成，可以快速进行下一次发射。

本实施例提出的基于气液动力的固定翼无人机发射架，具有以下有益效果：

（1）基于气液发射原理，利用氮气蓄能效率高，液压传动力量大、能量释放过程控制精度好的特点，有效提升了发射固定翼无人机重量和起飞速度，实现至少500kg级固定翼无人机的精确发射；

（2）采用位置反馈和速度反馈双重安全机制，精确控制滑车2减速，提高了系统安全性；

（3）系统操作简单，可实现短时间内连续发射，实现了固定翼无人机的可控发射，加速行程短、起飞速度精确、发射过程过载波动小且安全性高；

（4）采用液压缸配合动力放大传递机构10，实现动力行程放大；

（5）采用无人机锁定释放机构，确保无人机启动瞬间的初始发射力达到较高的值，缩短无人机加速过程。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，包括机架总成、滑车、动力油缸、蓄能器、无杆腔电磁阀、有杆腔电磁阀、液压泵站以及动力放大传递机构，其中，

所述滑车安装于机架总成的轨道上与其滑动连接，滑车用于放置固定翼无人机以对其提供推力；

动力油缸的无杆腔通过无杆腔电磁阀和蓄能器联通，动力油缸的有杆腔通过有杆腔电磁阀和蓄能器联通，蓄能器与液压泵站联通；

动力油缸安装于机架总成上，动力油缸的活塞杆通过动力放大传递机构与滑车连接以对其行程和速度进行放大。

2.如权利要求1所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，还包括用于对滑车进行撞击吸能以缓冲的缓冲装置，该缓冲装置安装于机架总成的轨道末端。

3.如权利要求2所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，所述缓冲装置采用液压阻尼或弹簧进行缓冲。

4.如权利要求1所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，还包括与用于同时监测滑车运动位置和速度的电控系统，该电控系统还与无杆腔电磁阀和有杆腔电磁阀电连接以控制其启闭。

5.如权利要求4所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，所述电控系统设置有远程线控启动装置以远程启动无杆腔电磁阀和有杆腔电磁阀进而发射无人机。

6.如权利要求4所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，所述液压泵站和电控系统均安装于机架总成上，机架总成由钢结构框架结构组成。

7.如权利要求1所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，还包括用于在未超过锁定力时夹住滑车的滑车锁定释放机构，滑车锁定释放机构固定于机架总成的轨道首端，当弹射力超过锁定力时，滑车锁定释放机构的夹子松脱，滑车释放出去。

8.如权利要求1所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，所述动力放大传递机构包括动滑轮组系和定滑轮组系，动力油缸的活塞杆与动滑轮组系连接以实现行程和速度的放大，钢丝绳绕过动滑轮组系和定滑轮系后与滑车固定连接。

9.如权利要求1所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，所述滑车上设置有用于放置无人机的无人机托架。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的基于气液动力的固定翼无人机发射架，其特征在于，所述滑车采用轮轴在机架总成的轨道上运动。