车载折叠翼无人机及发射单元设计- 载运工具设计研究(个人原创作品选载)支援装备模块化设计系列
Vol.2 (12) 两栖支援保障装备模块设计研究-地空协同支援初步(节选)
(设计车型编组ASV-CS,ASV-VMD-JL,ASV-DSR-I;设计机型编组ASV-VMD-JFW)
(设计数字虚拟场地编组 ATOLL-EX海基两栖装备数字三维测试场 ILND-3#环礁)
王博文©
折叠翼无人机优点对比与普通固定翼无人机,最显著优点就是便于运输和可使用发射单元快速装填发射。折叠翼无人机使用轻型发射单元可移动发射,在支援任务中具有高机动性。折叠翼无人机发射初期使用燃料推进,发射初速快,使用普通捷联惯导方式导航(SINS),但由于发射体积限制导致续航能力有限航程较短,只适用于紧急支援投送。
VMD-JFW折叠翼无人机由发射单元发射后旋即展开主翼和尾翼,机翼展开后初期由推进燃料保持初速度,燃料耗尽前开始使用螺旋桨推进模式航行。JFW无人机采用双尾翼和平行翼气动布局,具有航迹稳定特点。该发射单元采用双联集成单元发射架,整体装填快速发射,使用ASV-VMD-JL发射车车载雷达对无人机进行定位,导航定位和全域搜索实现多目标协同,交互式数据传输。
如下图图板(右下)所示:ASV-VMD-JL发射车:
ASV-VMD-JL无人机发射车设计,VMD-JFW折叠翼无人机设计,风洞模拟测试,在可视化数字地形上的应用场景(局部)
地空协同支援场景化设计涉及的两栖支援保障模块包括搜寻作业模块和定位作业模块两个部分。其中,定位作业以ASV-VMD-JL发射车双联发射单元和JFW折叠翼无人机组合使用;JFW折叠翼无人机使用双尾翼,主翼和尾翼均可折叠,具体发射状态可参考JFW折叠翼无人机发射车。
车载折叠翼无人机岸基布署场景设计:
由ASV-VMD-JFW折叠翼无人机气动发射车向595米处的近端环礁发射三架ASV-VMD-JFW折叠翼无人机,进行目标标记和定位器投放作业。折叠翼无人机距离海面35-50米高度水平飞行。地面车队采用远光标记照明,由ASV-DSR-I雷达车导航雷达对机队进行实时跟踪定位。
无人机的实际等比例工程视效如下图所示:
JFW无人机三机编组在Atoll-EX三维数字化测试场 3#-5#岛礁区域(海基两栖装备测试区)
此无人机翼展2600mm以载荷末端航速115m/s(IAS介于400-430千米/小时),从发射端到抵达近端环礁标记点约需要5秒钟。下图中光学观测点距离地面35米高度位置,发射后的无人机小组此时距离岸线75-102米处,折叠翼此时已完全开启机械限位,三架无人机具有弱反涂层,如果不采用场地特殊光照系统进行强化,实际上是肉眼难以察觉。
该无人机横向轮廓明视截面直径小于0.6米,从可识别轮廓到抵达观测者识别极限距离120-270米之间仅需3秒钟。所以,对于地空反无人机光学装备来说,如果不是有区域多目标雷达预警的情况下,普通光学设备对固定翼无人机编组不易察觉,也可以说视距内普通反无人机装备不具备反此类型固定翼无人机的时间条件。
下图为JFW折叠翼无人机设计试验,以及气动布局设计过程中使用的数字化风洞:
JFW折叠翼无人机设计及气动布局及姿态受力反馈分析风洞试验过程效果(局部图)
关于缆索冗余驱动六自由度并联机构风洞的介绍请参阅:
六自由度并联机构工作空间分析与优化方法研究及物体空间姿态控制
关于ASV两栖支援模块紧密相关的本人原创设计,已经发布的过往设计简报可浏览链接如下:
车载J-TFW折叠翼无人机设计/无人机发射车设计(地空协同)
ATOLL-EX 虚拟试验场:
①ATOLL-EX是用于模拟大范围立体支援的区域型海基装备测试场地,该场地是可扩展的连续网格,网格内地形均为环礁和海面,环礁自由曲面形式的连续起伏地形,实体转化支持3D打印和支持全息技术。
②场地局部地区用于海陆空装备等比例编队展开支援测试,可以根据需要在任意区域设置数字场环境气流和湍流影响,以及岸基和海基飞行器在起伏和复杂场地条件下的姿态参数修正。
③该地形采用1平方千米/网格标准形式拓展,目前具有16平方千米范围内的11个环礁,后续将用其测试舰载海基两栖装备。
附:轻型两栖支援保障装备相关设计信息技术体系简介(UPD.250327)
本系列轻型两栖支援保障装备设计过程中应用的技术伴随研发过程会形成新的优化,内容会有持续删改和增补,应以最新日期简介内容为准。
1、轻型支援保障型号系列模块体系
§ 支援装备理论研究及仿真试验:含本人自有科研项目及本人原创设计的 地面车辆、飞行器、水面艇、潜航器、高空长航程飞艇、太阳帆、行星表面载运工具研究等;
§ 基于同步三维视效和试验数字地形设计条件(地形地貌水文)的,支援装备整体效能规划研究;
§ 装备多样化立体协同支援效能研究;
§ 装备协同支援能力模块设计,空地协同、水陆协同、水下协同、特殊场地与特种装备保障协同;
§ 轻型两栖支援模块的立体载运运输设计;
§ 两栖支援技术总结及数据库设计;
2、机械系统设计及数字三维场地物理算法
§ 设计路径的参数化高程和力学反馈数据库;
§ 基于ADAMS数字化虚拟样机验证;
§ 基于CREO的参数化设计;
§ 基于CATIA相关模块的动力学联合仿真;
§ 基于ANSYS的网格化结构设计和流场分析;
§ 基于MATLAB和C的数字地形和路径设计;
§ 基于等比例工程视效CAD地形二次开发工具;
3、专有技术介绍(可通过下列链接浏览)
§ 三维虚拟场地光影等比例视效ILLUMISITE专有技术;
§ 物体空间运动姿态与接触表面6DOF-BODYATTI专有技术;
§ 船艇多线壳及水洞六自由度姿态FLOATLINNE专有技术;
§ 飞行器翼面空气动力及空间姿态算法SAILLEAF专有技术;
§ 多缆索立体载运及六自由度迅捷姿态伴随6DOF/FTPM专有技术;
4、设计技术集成
§ 由CAD-CAE的过程设计;
§ 系统化和参数化工程设计;
§ 立体六自由度位形姿态下的数字化设计;
5、轻型支援保障虚拟场地及构筑物设计
§ G49车身姿态测试地形;
§ G300MT低空航空测试试验场(含数字化地形及风场);
§ ATOLL-EX海基立体支援试验场(含数字化场);
§ RIVERSIDE-5# 反两栖登陆试验场;
§ ILND1200反两栖登陆试验场;
§ SINKHOLE试验场;
§ MFE山体试验场(陡峭地形类);
§ UWT水下试验场(水下协同支援保障环境);
§ 因某些特殊支援任务而临时开发的有规划构筑物试验场地;
§ 小行星局部场地保障装备测试场地和引力场设计;
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