无人机(jī)的发射方式众(zhòng)多(duō),如手(shǒu)抛、机载投放、车(chē)载发(fā)射(shè)、弹射、火箭助推等。根据发射地点(diǎn)分类,可分为陆基(jī)(手抛、车载等)、空(kōng)基(机载投(tóu)放)、海基(舰载、潜射)发射;按发射动力可分(fèn)为自力、弹射(shè)、投(tóu)放、复合式发射。
1、自力发射
自(zì)力发(fā)射是指无人机起飞时依靠(kào)发动(dòng)机的推(tuī)力或(huò)旋翼升(shēng)力实现升空。自力倾斜发射时常(cháng)常采(cǎi)用助(zhù)推火箭,垂直(zhí)起飞(fēi)多(duō)利用旋翼(yì)或喷气发动机的升力,部分无人机在发动(dòng)机推动下采用跑道滑(huá)跑起飞。如劲鹰1型汽油航测航拍无人机和劲鹰2型(xíng)垂直起飞(fēi)固(gù)定翼无人机(jī)、劲鹰3型可(kě)垂直(zhí)起飞悬停固(gù)定翼无人机劲(jìn)鹰S1型汽油(yóu)航(háng)测航(háng)拍水(shuǐ)上无(wú)人机等(děng)多种型(xíng)号的无人机(jī)。
1. 1火箭助推发射
以火箭作(zuò)动力的发射平(píng)台被广泛用于无人机的发射,无人机在1台或多台(通常2台(tái))助推火箭发动机推力作用下飞离发(fā)射装置,无(wú)人机起飞后,扔掉助推(tuī)火箭,由(yóu)机上主发(fā)动机完成(chéng)飞行任务。火箭助推发射技(jì)术(shù)成熟、推(tuī)力范(fàn)围大、成本(běn)低(dī),已系列化。然而(ér),火箭发射有(yǒu)以下缺点(diǎn):
1)火箭会产生(shēng)大量的烟尘和火光,并伴随着噪音,这(zhè)会对无人机的操纵人员(yuán)造(zào)成视觉和听觉(jiào)上的干扰,同时(shí)容易暴露阵地。2)火箭并(bìng)没有(yǒu)完全克服发射不可预料这一(yī)特点,不(bú)同(tóng)的(de)火箭或多或少存在差别(bié)。3)每次发(fā)射(shè)都将消(xiāo)耗(hào)一定数量(liàng)的火箭,从而造成发射费(fèi)用的增加。
1. 2垂直起飞(fēi)
无人机垂直起飞(fēi)主(zhǔ)要有两种类型:旋(xuán)翼(yì)垂直(zhí)起飞(fēi);特殊改造的固定翼型垂直起飞。1)旋翼(yì)飞(fēi)机垂直起飞。这种起飞方式的特(tè)点(diǎn)是以旋翼(yì)作(zuò)无人机的升力(lì)工(gōng)具,旋转旋翼(yì)使(shǐ)无人机垂直起飞。目(mù)前世界(jiè)上(shàng)至少有4种旋翼式无人(rén)机:主旋翼/尾(wěi)旋翼式(如(rú)美国的ARC003)、共轴反旋双(shuāng)旋翼式(如加拿大的CL-227哨兵、俄罗斯的卡-137)、单旋翼(yì)式(如德(dé)国(guó)的Do34田凫(fú))和(hé)倾斜旋翼式(如(rú)美国的D-340瞄准手(shǒu))。由于这种起飞方式不(bú)受场地面积与地理条件(jiàn)的限(xiàn)制,所以适用广,尤其在(zài)舰载(zǎi)无人(rén)机中广(guǎng)泛采用,但(dàn)与长续(xù)航能力存(cún)在一定矛盾。2)特(tè)殊改造型垂直起飞。它(tā)包括利(lì)用尾座支撑(chēng)、专用起降发动机起(qǐ)飞(fēi)两种。尾座支撑型在起(qǐ)飞时,无人机以垂直(zhí)姿(zī)态(tài)安置在发射场上,由尾(wěi)支座支撑无人机,在机(jī)上发动机作用下起飞。例如美国的XBQM-108A无人机(jī),它保留普通起落架装置,机尾有尾支座,可采用起落架滑(huá)跑方式起飞,也可以垂直姿态(tài)起飞。另一种在机上配(pèi)备垂直起飞用发(fā)动机的推(tuī)力下,或(huò)借助推力矢量换向技术(shù),飞机垂(chuí)直起飞。相对旋翼(yì)无人(rén)机,它(tā)保持了固定翼飞机(jī)的快速机动和长续航能(néng)力(lì)的优点,工作(zuò)空间更(gèng)广阔(kuò)。
2、弹射技(jì)术
常用的无(wú)人机弹(dàn)射方式有(yǒu)弹力弹射、气液压(yā)弹射和(hé)燃气弹射,而电(diàn)磁(cí)弹(dàn)射技术(shù)是一种新概念发射(shè)技术。弹(dàn)力发射利用伸缩性很(hěn)强的(de)弹性元件(如橡皮筋、弹簧)的弹力作(zuò)动(dòng)力,提供起飞所(suǒ)需的加速度,适用于轻(小(xiǎo))型机,如(rú)以色列(liè)微小-V和(hé)波音公司的扫描(miáo)鹰。燃气弹(dàn)射是指直(zhí)接利用(yòng)火药气(qì)体来发(fā)射(shè)无人机(jī),通常借助现役火(huǒ)炮实(shí)现通用发射(如(rú)美军研制155mm火炮发射快看无人机),要考虑(lǜ)抗过载性能,以(yǐ)及总体结构尺寸与武器的兼容性。
2. 1气(qì)液(yè)压弹射技术
无人机(jī)气液压(yā)弹(dàn)射(shè)起飞方(fāng)式是20世纪90年代(dài)国际上发(fā)展起来的一种先进的导轨动能弹射起飞(fēi)方式,主要采用气液压能源(yuán)作为无人机弹射起飞的(de)动力。与常用的火箭助推(tuī)起飞方式相比,它具有安(ān)全(quán)隐(yǐn)蔽性好、经济性(xìng)好、适应性(xìng)好等(děng)优点,不会产生光、声、热、烟雾(wù)等信号,不存在火控器材的存储、运输和管理(lǐ)问题,且每次进(jìn)行无人(rén)机发射时消耗性器材及支援保障的(de)费用较低(dī),另外在一定范围内通过调节蓄能器充气压力和(hé)充油压力便可满(mǎn)足不同无人机对(duì)起飞质(zhì)量和起飞(fēi)速度的使用要求(qiú);与轮式(shì)起飞方式相比(bǐ)较,前者起飞无需机场跑道(dào),具有很好的(de)机(jī)动灵活性,可连(lián)续进(jìn)行无人机弹(dàn)射起飞(fēi),使用方便,车载、舰载都很适用(yòng)。国外(wài)最先(xiān)把气(qì)液压弹射起飞技术(shù)应(yīng)用于无人机发射系统,由于技术复(fù)杂,难(nán)度较大,最初只有美国、英国和瑞(ruì)士等少数国家掌握此项技术,如美国影子200和(hé)天鹰、英国不死鸟以及瑞士巡逻兵。不死鸟的发射过程是:无人机首先固定(dìng)在滑车上,滑车就位(wèi)并在锁定的状态下进行(háng)液体压缩氮气(qì)储能。压力达到规定值时,滑车释放,发射气缸中(zhōng)的活(huó)塞开始运动,活塞顶杆拉动带滑轮组的钢(gāng)缆牵动(dòng)滑车加(jiā)速。膨胀的氮气推动液体不断(duàn)进入发(fā)射气缸,维持这(zhè)个运动,直(zhí)到活塞顶杆到(dào)达其(qí)行程的端(duān)点。同时,滑(huá)车到(dào)达滑轨终点时在液压刹车装(zhuāng)置(zhì)作用下停住(zhù),无人(rén)机离开滑车飞向(xiàng)天空。
2. 2电磁弹射技术
电(diàn)磁弹射器是利(lì)用电(diàn)磁力推(tuī)动(dòng)物体,使物体在短距离内加速到一定速度后发射出(chū)去的装置。电磁(cí)弹射技(jì)术最初(chū)用于使小质量物体获(huò)得超高速的运动(dòng)速度,但从20世纪90年(nián)代以来,国外研究机(jī)构已将电磁弹(dàn)射(shè)技术应用于大质(zhì)量、较低速物体的加速发射(shè)。与火箭助推相(xiàng)比(bǐ),电磁(cí)发射的几乎(hū)全是有效载(zǎi)荷,无人(rén)机(jī)无负重,发射能(néng)源为电源,比使用火药成本低(dī),对环境影响小。电磁(cí)弹(dàn)射器(qì)主要由电源和(hé)直线直流电机等设备组成,与由各种气体管路或液体管路、阀、泵以及储能装置等设(shè)备组成(chéng)的气液压弹(dàn)射器相比,电磁发射(shè)设备(bèi)体积(jī)小且容易(yì)维(wéi)护。由于直线直流电机具有(yǒu)很好的(de)可控性,可以方(fāng)便且(qiě)精确地通过(guò)调节输出电(diàn)流的(de)大小来(lái)改变弹(dàn)射能的大小,使电磁弹射器具(jù)有精确弹射从轻(qīng)型到重(chóng)型(xíng)无人机的能力。无人机电磁弹(dàn)射起飞技术作为一种新型的发射(shè)技术,相比目前各种(zhǒng)成熟的无人机发射(shè)起飞方式,发射(shè)效率更高,因(yīn)此(cǐ),受到越来越多的关注。大多数无人机的发射质量都在2 000 kg以内,发(fā)射速度低于80 m/s,对这样的发射质量和发射速度,目前的直线直(zhí)流电动机技术(shù)和高功率脉(mò)冲电源技术能为(wéi)工程应用(yòng)提供技(jì)术保(bǎo)障。因此,采用电磁弹射(shè)发射无人机在(zài)技术上是可(kě)行的。
3、空中(zhōng)投放
无人机被其它飞行器(常规飞机、特殊弹药等)运载到空中借助相(xiàng)关技术放飞(fēi)。美国新近研制的盾牌无人验证机从P-3C母机的(de)机翼(yì)或(huò)弹舱中发射,离机后(hòu)展开尾翼和尾部控制面(miàn),俯冲到低(dī)高度之后开始执行任(rèn)务(wù)。常规飞机投(tóu)放能降低(dī)无人(rén)机飞行过程中发生故(gù)障(zhàng)和(hé)被拦截的(de)可能性,延长无人机的结构疲劳寿命(mìng),但(dàn)母机需要大型机(jī)场,且保障过(guò)程复杂,特别是陆、海军使用时需得(dé)到空(kōng)军协同,独立作战能力不强。
由各种(zhǒng)炮(pào)弹、火箭弹(dàn)、航空炸弹、导弹、布(bù)撒器等母弹携带投放(fàng)的无人机在飞行初期由(yóu)母弹携带(dài),到(dào)达预定高度和距离时被(bèi)母弹抛出,然后(hòu)子机再进行一定距离的巡航飞行或(huò)目标区内的(de)巡飞,并完成指(zhǐ)定(dìng)任务(wù)。这种投放方式已经引起了众多国家(jiā)的重视(shì),典型的有(yǒu)美国广域侦察无人(rén)机(WASP)和洛卡斯,俄(é)罗斯R-90无人(rén)侦察机由旋风火箭炮发射的300 mm火箭弹运载抛撒。特种弹(dàn)药运载投放无人机,速(sù)度快,从发射到飞行至目标区上空一(yī)般(bān)为几分钟,降低了被拦截的风险(xiǎn),同时(shí)具(jù)有小型化、维护简单、使用方便等特点,但也存在作(zuò)用距离短、巡航时间(jiān)有限、不易回收重复(fù)使用等(děng)不足。
4、潜(qián)射技术
美军(jun1)20世纪(jì)90年代率先开始(shǐ)研(yán)制潜射无(wú)人机(jī),先后有海上搜索者、海(hǎi)上哨兵、鸬鹚三种型号,使无(wú)人机(jī)成为潜艇的预警侦察、通信导航、战场评(píng)估、对敌打击的攻(gōng)防(fáng)兼(jiān)备的重要装备,大(dà)大提高了潜艇的作(zuò)战能力(lì)。
潜艇在水下发射无人(rén)机是一项十分复杂的系(xì)统工(gōng)程,涉及到(dào)流体(tǐ)力(lì)学、空气动力学以及电子技术等(děng)多门学科。目(mù)前,美国潜射无人机水下(xià)发射正在分别采用2种发射方式进行(háng)试验:干式(shì)发射和湿式(shì)发(fā)射。
干式(shì)发射(shè)是采用较多的一种潜射(shè)方(fāng)式。无(wú)人(rén)机被(bèi)折(shé)叠后,整体装入运载(zǎi)器内(nèi),在水下航行(háng)和点火时始终处(chù)于干燥状态,完(wán)全(quán)依靠(kào)运载器(qì)将其(qí)送至水面,无人机在出(chū)水过程中(zhōng)完成与运载器的分(fèn)离。这种(zhǒng)发射(shè)方式的(de)最大益处(chù)在于,无人机回避了水环境适应(yīng)性问题(tí),从而(ér)大幅降低了无人机的研制难(nán)度。此种(zhǒng)技(jì)术(shù)比(bǐ)较成熟(shú),海上搜索(suǒ)者(zhě)就是采用此种方式发射,采用了可折叠机翼,从潜(qián)艇标(biāo)准的(de)533 mm鱼雷发射管等发射装(zhuāng)置发射。
湿(shī)式发射方式的(de)无人机(jī)无运载器,但(dàn)无人机在发射(shè)管内有一(yī)个密封的保(bǎo)护筒,当无(wú)人机发(fā)射离管(guǎn)后至安(ān)全(quán)距离(lí)时点火,保护筒留在管内。鸬鹚(cí)潜射无人(rén)机采用了这种方(fāng)式,它(tā)类(lèi)似(sì)海鸥折叠翼,并能装于潜(qián)艇弹道(dào)导弹的(de)发射筒内。无人机(jī)从(cóng)弹道导弹发射筒弹出,上浮到(dào)海面,然后点(diǎn)燃火箭助推器,达(dá)到(dào)一定速度后,涡(wō)轮风扇发动机启动,进(jìn)入巡(xún)航飞(fēi)行。

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