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2023年度科普行动专项计划(第七期)丨多种多样的无人机发射方式(下):他力发射

发布时间:2023-08-28作者:上海能动中心

  科技立则民族立,科技强则国家强。科普是智慧之源、力量之源、创新之源。把握大势,实现高水平科技自立自强,需要重视蓄积科普的力量。

  2023年5月13日-5月14日,“中国科学院第十九届公众科学日暨全国科技工作者日”正式拉开帷幕,为响应“遇见科学,预见未来”主题活动,上海浦东先进能源动力研究中心正式启动2023年度科普行动专项计划,本次主题是“点燃全民科普明灯,筑梦科技自立自强”。
  科普行动专项计划第七期分享主题是多种多样的无人机发射方式(下):他力发射
 

  如上篇所述,无人机发射方式可按是否由外部设备供能而划分为两类(自力发射与他力发射)。上篇我们为大家介绍了4种无人机自力起飞方式,本篇则针对4种他力发射方式的本原理、优劣势以及适用机型进行简单介绍。

  无人机他力发射方式主要有手抛发射、空中投放、舰载潜射以及弹射发射[1]

  手抛发射即通过人力将无人机手动抛出,助力无人机起飞。该发射方式简单,但其弹射无人机质量受限,主要适用于微、小型无人机发射[2]。如美国的RQ-11、中国的HK-7G等均为手抛式无人机。

  无人机手抛发射(图片来源:国防科技要闻)

  无人机空中投放是指通过大型运载机、轰炸机等搭载平台携带并适时投放无人机。该方式可实现多机投放,便于开展集群作业任务,但容易在投放过程因姿态失稳而导致任务失败。该发射方式基本不受无人机机型及大小限制,适用于大中小型无人机的蜂群投放。如美国的C-130运输机、XQ-58A“女武神”无人机以及中国的FH-95型军用无人机均可作为无人机投放母机[3]

无人机空中投放(图片来源:创作者CALhnmltTG)

  无人机潜射是指通过潜艇携带的鱼雷、导弹发射筒等专业发射装备实现无人机水下发射,潜射无人机具有飞行速度快、机动灵活等优点,也可以作为信号中继平台弥补水下通信能力不足的情况。但该方式实现难度较大,适用于中、小型弹簧刀无人机发射,如美国潜艇装备的“黑翼”10C无人机[4,5]

美军黑翼潜射无人机(图片来源:空天防务观察)

  弹射发射又称为冷发射,是通过弹射器等辅助装置使弹射体获得相应初速的发射方式。一般可分为弹力弹射、蒸汽弹射、电磁弹射、液压弹射以及气动弹射等,各类弹射器的工作共性在于利用蓄能原件存储大量能量,并在可约束条件下转化为被弹物体的动能,完成弹射体释放及相应部件缓冲。

  相较于热发射,它不需要考虑高温排焰、导流以及燃气流对设备的冲刷和烧蚀等问题,环境适应性较强、安全性较高、同时设备使用寿命较长、后期维护相对容易、可以节省投入及使用成本。不过冷发射也存在一定的局限性,如发射装置结构复杂、质量增加等[6]。但总体而言,综合各方面性能比较,冷发射依旧是最具研究潜力的发射方式之一。

无人机压缩空气弹射(图片来源:Robonic官网)

  目前,无人机发射方式因各自优劣势不同而应用场景及适用范围各异。如何寻求一种通用性强、高效便捷、具有多场景适用性的发射方式将是未来探索的方向。

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参考文献

[1]叶帅辰, 姚晓先. 无人机他力发射技术综述[J]. 指挥与控制学报, 2018, 4(01):15-21.

[2]刘南宏. 无人机压缩空气弹射系统研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021.

[3]曾丽芳, 黎军, 王天琪, 等. 无人机投放分离特性仿真与优化[J]. 气体物理, 2022, 7(04):19-27.

[4]金立峰, 卢仁伟, 王艳娜. 潜射无人机的发展对航空反潜作战的影响[J]. 舰船电子工程, 2021, 41(10):7-11.

[5]David Hambling. Autonomous submarines to launch drone swarms[J]. New Scientist, 2019, 241:9.

[6]杨寒, 王虹玥, 张家仙. 中国航天第三专业信息网第三十八届技术交流会暨第二届空天动力联合会议论文集: 弹射器发展综述[C]//. 北京:中国航天, 2017: 50-56.

 

供稿|刘夏

责编|郑雯洁