近日,中国科学院工程热物理研究所储能研发中心在压缩空气d射研究方面取得重要进展,完成了压缩空气d射器的研制、集成与测试,并完成了该d射器在无人机的d射起飞中的应用测试工作。
图1 压缩空气d射原理实验台及d射速度
压缩空气d射系统能够实现对多种飞行器的冷发射。可应用于探空火箭、d道导d及运载火箭发射、无人机等,可提升其飞行高度或航程,可替代易爆、有污染的火药d射系统。
d射器用作无人机的辅助起飞动力,实现在特殊环境下起飞,可扩大飞行半径和巡航时间;特别是对于复杂气候条件下的舰载无人机,d射是首要选择的起飞方式,目前国外压缩空气d射器尚无技术细节报道,国内相关研究机构也尚未有成熟的压缩空气d射器样机或产品报道,因此,研发d射器具有极为重要的战略意义和经济价值。
图2 压缩空气d射器设计图
研发团队开展了系统性的理论与实验研究、以及d射器样机的研制工作。开展d射系统的总体优化设计,掌握d射器总体参数优化设计方法;搭建压缩空气d射原理实验台,获得详细的实验结果;开展非稳态计算流体力学仿真研究,揭示d射过程压缩气体作用机理;开展压缩空气d射样机的研制,针对无人机应用场景,完成了d射测试,具备工程化应用的能力。
图3 无人机压缩空气d射样机与d射过程
压缩空气d射原理实验台以及d射速度如图1所示,该实验台d射加速度可达40g以上,d射速度达70m/s以上。通过非稳态计算流体力学研究获得了d射过程的空气压力分布与速度分布随时间的变化,阐明了压缩空气的作用过程与加速度变化规律。
图4 d射过程空气压力与d射速度测试结
进一步开展了d射器的研制,图2为设计图,图3为实物图,d射器滑轨角度可调,图3 a)为无人机d射准备阶段,b)为d射完毕,无人机脱离d射器起飞。d射测试结果如图5所示,通过动态压力变送器测得的d射过程空气压力变化,通过高频加速度传感器以及速度传感器测试d射过程的速度与加速度。
该d射器d射50kg的无人机,最大加速度达10g以上,d射速度达21m/s以上,超过了该类型无人机的失速速度,能够使之顺利起飞。
通过不同条件的多次测试显示该d射器的d射时间为100~500ms,一次d射准备时间2~3分钟,设备成本低,单次d射成本低,重复性好。
责任编辑:gt
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