【摘 要】
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随着无人机的应用越来越广泛,无人机发射回收装置中集成度低、灵活性低和适应性低等问题也越发凸显。为了解决这些问题,论文以重量小于100 kg的固定翼无人机为研究对象,设计了一套机动性好、集成度高且能够发射回收多种型号无人机的侧边吊臂系统,并对发射回收系统进行分析和优化。主要工作内容有以下几个方面。1.无人机发射回收侧边吊臂系统设计。根据设计要求,选择气液压弹射作为发射方式,回收网和拦截绳相结合作为回
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随着无人机的应用越来越广泛,无人机发射回收装置中集成度低、灵活性低和适应性低等问题也越发凸显。为了解决这些问题,论文以重量小于100 kg的固定翼无人机为研究对象,设计了一套机动性好、集成度高且能够发射回收多种型号无人机的侧边吊臂系统,并对发射回收系统进行分析和优化。主要工作内容有以下几个方面。1.无人机发射回收侧边吊臂系统设计。根据设计要求,选择气液压弹射作为发射方式,回收网和拦截绳相结合作为回收方式,提出系统整体方案;设计气液压子系统液压原理,在回收系统中采用蓄能器-液压马达式缓冲装置回收无人机动能;完成机械子系统中侧边吊臂、发射架和回收架等装置的结构设计,实现系统预期功能。2.无人机回收系统设计与优化。对回收系统进行动力学分析得出系统设计基本参数,并以此为基础在AMESim中搭建回收系统仿真模型,对回收过程进行仿真,结果表明初始仿真参数设置下无人机能够安全回收;仿真分析系统参数对回收过程和蓄能器能量回收率的影响,得到系统设计的关键参数,并根据仿真结果对系统参数进行优化,提高了蓄能器的能量回收率。3.研究风载荷对无人机发射过程的影响并对发射安全性进行优化。采用AR模型在MATLAB中建立动态风时程模型;基于AMESim软件建立无人机加速模型并施加风载荷进行仿真,结果表明,顺风时无人机可以安全发射,逆风时需要增加发射动力才能安全发射。基于ADAMS软件建立无人机离架后运动模型并与动态风模型进行联合,仿真分析风载荷对离架后无人机姿态角变化的影响,根据分析结果优化系统参数,提高了风载荷作用下无人机离架后的安全性。4.基于ANSYS软件对关键零部件进行分析。对横梁结构进行静力学分析和优化确保结构在静力作用下具有足够的强度;对导轨结构进行瞬态动力学仿真,结果表明导轨结构在动载荷作用下变形很小,满足系统发射回收要求;对导轨结构进行模态分析和风载荷作用下的响应谱分析,结果显示导轨结构具有足够的抗风性。综上所述,通过对系统的设计与分析,实现了系统的预期功能,验证了发射回收过程的可行性;通过对回收参数的优化,提高了能量回收率实现吸能和放能的动态循环;通过对发射参数的优化,提高了发射安全性,论文设计了一套完整的无人机发射回收集成化系统,为后续相关研究提供了参考。
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