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折叠翼无人机集群发射装置设计与仿真

庞欢 王道成 石东阳 刘敬一

庞欢,王道成,石东阳, 等. 折叠翼无人机集群发射装置设计与仿真[J]. 机械科学与技术,2023,42(5):679-686 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220108
引用本文: 庞欢,王道成,石东阳, 等. 折叠翼无人机集群发射装置设计与仿真[J]. 机械科学与技术,2023,42(5):679-686 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220108
PANG Huan, WANG Daocheng, SHI Dongyang, LIU Jingyi. Design and Simulation of Folding Wing UAV Cluster Launch Device[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(5): 679-686. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220108
Citation: PANG Huan, WANG Daocheng, SHI Dongyang, LIU Jingyi. Design and Simulation of Folding Wing UAV Cluster Launch Device[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(5): 679-686. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220108

折叠翼无人机集群发射装置设计与仿真

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220108
基金项目: 国家自然科学基金项目(52202507)与长安大学中央高校基金项目(300102222114)
详细信息
    作者简介:

    庞欢(1987−),讲师,博士,研究方向为机械可靠性分析与设计,数据驱动的可靠性技术,panghuan@chd.edu.cn

    通讯作者:

    刘敬一,讲师,博士,jingyiliu@chd.edu.cn

  • 中图分类号: TH132;TH112

Design and Simulation of Folding Wing UAV Cluster Launch Device

  • 摘要: 为了充分发挥无人机集群作战的优势,能够在复杂环境和多样任务下快速、可靠地完成无人机集群发射任务,设计了一种折叠翼无人机集群发射装置。首先通过分析无人机发射过程主要性能指标,进行群发原理研究及装置总体布置。以发射技术指标作为输入,确定装置的动力匹配方案,基于几何学和运动学关系完成各机构的详细设计,利用偏心块组件和间歇机构的协调配合,将电机的动力分时分段传输给发射机构和输送机构,储能弹簧循环弹射无人机。最后利用LMS Virtual.Lab软件进行多体动力学建模仿真,仿真结果表明:电机功率、无人机发射速度和发射频率满足设计要求,设计方案具有可行性。
  • 图  1  无人机集群发射装置设计思路

    图  2  无人机集群发射装置总体方案

    图  3  发射机构结构示意图

    图  4  偏心块结构示意图

    图  5  输送机构结构示意图

    图  6  载盘结构示意图

    图  7  间歇机构结构示意图

    图  8  输送盘结构示意图

    图  9  传动系统结构示意图

    图  10  仿真模型主要约束关系

    图  11  集群发射装置动力学模型

    图  12  电机输出转矩

    图  13  输送盘转角曲线

    图  14  无人机发射速度

    表  1  无人机集群发射主要性能指标

    指标数值
    无人机质量mw/kg 10
    发射频率f/(架·min−1) 30
    发射速度Vw/(km·h−1) 100
    发射数量Q/个 30
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    表  2  电机型号详细参数

    参数数值
    额定功率P/kW 22
    额定电流I/A 42.2
    额定转速ne/(r·min−1) 2800
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    表  3  压缩弹簧主要参数

    参数数值
    材料直径d/mm 40
    弹簧中径D/mm 260
    有效圈数n 6.5
    自由高度H0/mm 680
    弹簧刚度F'/(N·mm−1) 221
    最大芯轴直径Dxmax/mm 207
    最小套筒直径Drmin/mm 313
    最大形变量fn/mm 259
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    表  4  传动系统传动比分配方案

    传动比名称数值
    齿轮a与齿轮b之间的传动比${i_1}$ 3.5
    齿轮c与齿轮d之间的传动比${i_2}$ 5.2
    齿轮e与齿轮f、h之间的传动比${i_3}$ 5.1
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-02
  • 网络出版日期:  2023-05-29
  • 刊出日期:  2023-05-25

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