一种小型无人机燃气式发射筒低过载控制方法与流程

本发明属于无人机燃气筒射控制，具体涉及一种小型无人机燃气式发射筒低发射过载的控制方法。

背景技术：

1、燃气式发射筒是一种用来发射小型折叠固定翼无人机的装置，其原理是通过燃气发生器工作时产生瞬时高温燃气，推动无人机在发射筒内加速运动，达到无人机起飞需要的初始速度。目前小型无人机燃气式发射筒均采用单个燃气发生器，为保证一定的起飞速度和减小发射筒的尺寸重量，其发射最大过载大体处于150g～200g之间，这要求无人机机体结构和设备具有较高的抗过载能力，机体结构重量增加，材料和元器件要求高，导致无人机设计难度增大，生产制造成本增加，并且飞行性能受到一定的影响，且燃气发生器设计生产难度较大，难以实现发射过程中过载曲线的平稳光滑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决目前无人机燃气式发射筒存在的发射过载较大而导致对无人机需用抗过载能力高要求的问题，提供了一种无人机燃气式发射筒低过载控制方法，通过多级燃气发生器分级点火及对点火间隔的精准控制，可在保证无人机在一定出筒速度的前提下有效降低其最大发射过载，从而降低无人机设计难度和生产成本，减少结构重量，提高飞行性能，并且能降低对燃气发生器的设计和生产要求，便于快速调整，降低成本。

2、为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

3、一种小型无人机燃气式发射筒低过载控制方法，包括以下步骤：

4、步骤1，在燃气式发射筒上布置多级燃气发生器并连接其电路；

5、步骤2，接到点火指令后，依次以预设的间隔时间对多级燃气发生器进行分级点火，上一级燃气发生器点火之后的预设间隔时间后对下一级燃气发生器进行点火，预设的间隔时间根据以下算法确定：

6、步骤2.1，对用于在燃气发生器产生的高压气体的作用下在发射筒内运动的适配器进行受力分析，得到状态方程：

7、

8、式中，m1为适配器和无人机的总重量，f1为低压室气体作用在适配器上的推力，f2为外部大气压作用力，f3为适配器和无人机与发射筒之间的摩擦力，sc为筒内截面积，p1为密闭室不同时刻气体压强，根据下式计算：

9、

10、式中，m为装药燃烧质量，ng为1kg装药燃烧产生的气体摩尔数，r为气体常数，tc为燃气温度，pig为点火压强，vci为低压室初始容积，s1为适配器面积，x为适配器行程，ρ为装药密度，t为燃烧时间，r为装药燃烧速度，ab为装药燃面面积，α为燃速系数，n为装药燃烧压力指数；

11、步骤2.2，选取初始点火间隔时间，根据所建立的状态方程，获得初始点火间隔时间下的时间-发射过载曲线以及时间-发射速度曲线；

12、步骤2.3，通过理论计算判定发射过载和发射速度是否符合要求，若不符合，则以预设的点火间隔时间调整精度调整点火间隔时间并返回步骤2.2，直至获得符合要求的预期点火间隔时间；

13、步骤2.4，按照理论计算满足要求的点火间隔时间进行发射试验，测量并记录发射过程中的过载数据，得到实际的过载和速度数据；

14、步骤2.5，用实际的过载和速度数据与理论计算的过载和速度数据进行对比，修正预期点火间隔时间；

15、步骤2.6，重复步骤2.2、步骤2.3、步骤2.4和步骤2.5，确定覆盖高低温环境、燃气发生器个体差异各情况的合理点火间隔时间，最终达到在满足出筒速度要求的前提下，最大限度地降低发射最大过载。

16、进一步地，步骤1包括：将多级燃气发生器串联连接到集成式发射装置或独立的点火控制板，实现多级燃气发生器逐个在间隔一定时间后点火。

17、进一步地，燃气式发射筒的起控装置包括通电开关和触发开关，具备通电指示和待发射指示功能。

18、进一步地，点火间隔时间在使用前可调，调整后预置在发射装置或点火控制板中，使用时自动实施间隔点火。

19、进一步地，预设的点火间隔时间调整精度为1ms或更高。

20、进一步地，燃气发生器的点火间隔时间被确定为在0ms～100ms的范围内可调。

21、本发明的优点是：

22、本发明的小型无人机燃气式发射筒低过载控制方法，在燃气式发射筒上布置多级燃气发生器，一次发射过程中对多级燃气发生器进行一定间隔时间分级点火，通过理论计算和试验验证获得了能够在保证一定出筒速度的前提下有效降低无人机发射时的最大过载。通过试验和产品验证，在相同出筒速度要求的前提下，采用本发明的方法与传统采用单级燃气发生器的方法相比，最大过载降低了30％～50％，整个发射过程中，其过载-时间曲线饱满，有效解决了在有限的发射行程范围内达到一定速度的要求。本发明解决了小型无人机燃气式发射筒发射时的高过载问题，同时极大降低结构材料选型及器件选型要求，降低了为实现机体结构和设备高抗过载能力而增加的无人机研发、制造成本，减小了发射筒的重量和体积，提高了无人机的飞行性能。

技术特征：

1.一种小型无人机燃气式发射筒低过载控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的小型无人机燃气式发射筒，其特征在于，所述步骤1包括：将所述多级燃气发生器串联连接到集成式发射装置或独立的点火控制板，实现多级燃气发生器逐个在间隔一定时间后点火。

3.根据权利要求1或2所述的小型无人机燃气式发射筒，其特征在于：燃气式发射筒的起控装置包括通电开关和触发开关，具备通电指示和待发射指示功能。

4.根据权利要求2所述的小型无人机燃气式发射筒，其特征在于：点火间隔时间在使用前可调，调整后预置在发射装置或点火控制板中，使用时自动实施间隔点火。

5.根据权利要求3所述的小型无人机燃气式发射筒，其特征在于：所述预设的点火间隔时间调整精度为1ms或更高。

6.根据权利要求1或2所述的小型无人机燃气式发射筒，其特征在于：所述燃气发生器的点火间隔时间被确定为在0ms～100ms的范围内可调。

技术总结本发明提供了一种小型无人机燃气式发射筒低过载控制方法，包括：在发射筒上布置多级燃气发生器并连接电路；以预设的间隔时间实现其多级点火。预设间隔时间确定如下：对适配器受力分析得到状态方程；选取初始点火间隔时间，获得该间隔时间下的时间‑发射过载和速度曲线；通过理论计算判定发射过载和速度是否符合要求，若不符合，则以预设点火间隔时间调整精度调整点火间隔时间；发射试验得到实际过载和速度数据；用实际过载和速度数据与理论过载和速度数据进行对比，修正预期点火间隔时间；重复此过程，确定覆盖各工况的合理点火间隔时间。本发明可大幅降低小型无人机燃气式发射筒发射过载，有效降低无人机设计和生产成本，提高无人机产品性能。技术研发人员：王宏涛,雷远,张钧秀受保护的技术使用者：西安科为实业发展有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21