无人机的起降方式,哪种起飞方式最简单、最安全?

Q无人驾驶航空器在起降状态是最危险的,搞不好就会发生坠机事故。无人机的起飞方式较多,它们都有些什么特点?哪种起飞方式最简单、最安全?

A无人驾驶飞行器的起飞方式种类繁多。无人驾驶飞艇的起飞最简单,也最安全。由于飞艇是轻于空气的航空器,因此,只要启动发动机并放开系留索,飞艇便能升入空中。有几类介于无人驾驶飞机和直升机之间的飞行器,也能实现垂直起飞。一种是倾转旋翼无人驾驶飞行器,起飞时,装在其翼尖上的两台发动机和螺旋桨向上倾斜,将飞行器拉离地面。达到一定高度后,发动机和螺旋桨转至水平方向,飞行器就可作常规飞行了。在垂直起飞时,这类无人驾驶飞行器的机身始终保持水平姿态。还有一种无人驾驶飞行器在起飞时,机体是竖直向上的,靠其尾部或头部的螺旋桨拉寓地面,升空后,再逐渐转为水平状态。凡是采用垂直起飞方式的无人驾驶飞行器,其起降场所都很小,但在起飞时的耗油率偏高,因此,它们的活动半径和留空时间均较短。而且,由于控制方式复杂,对发动机的要求高,垂直起飞、悬停,过渡飞行时的可靠性、安全性较差。

无人机的起降方式,哪种起飞方式最简单、最安全?

采用普通飞机外形的固定翼无人驾驶飞行器的起飞方式主要有以下几种:

(1)空中投放。由大型飞机(母机)携带到空中,在指定空域启动无人机的发动机,然后投放。

空中投放。由大型飞机(母机)携带到空中,在指定空域启动无人机的发动机,然后投放。

(2)滑轨起飞。无人机上装有滑橇,发动机启动并达到最大功率后,放开无人机,使之沿着有一定长度和一定倾斜角度的滑轨离陆。

(3)弹射起飞。将无人机装在发射架上,借助于助推火箭、高压气体、牵引索或橡筋绳等弹射装置,可实现较短长度(甚至零长度)弹射起飞。英国设计的“沙锥鸟”等无人机采用的就是此种升空方式。

将无人机装在发射架上,借助于助推火箭、高压气体、牵引索或橡筋绳等弹射装置

(4)滑跑起飞。在无人机上装有起落架,发动机启动后,由地面操纵员通过遥控设备或由机上的程序控制设备自动操纵无人机在跑道上滑跑,达到一定速度后,无人机便能离地升空。以色列研制的“先锋”、“猛犬”、“侦察兵”等无人机采用的就是这种起飞方式。

(5)借助起飞车滑跑起飞。无人机装在起飞车上,发动机启动后,无人机通过推力锁驱动起飞车向前滑行,当达到起飞速度时,锁定机构自动开锁,无人机离开起飞车,加速爬高。我国研制的“长空-1”号靶机采用的就是这种起飞方式。在起飞车的设计方面,中国的科研人员不但搞得比较早,而且有许多创新性的发明。

(6)由汽车、火车背负起飞。将无人机安装并锁定在汽车、轨道车背部的支架上,启动无人机的发动机后,汽车(或轨道车)在公路(或铁路)上疾驰前行,当车辆的速度达到无人机的离地速度后,打开(或切断)固定锁,无人机便可自行离开起飞平台。

(7)手掷起飞。一些小型和微型的无人机多采用此种最为简单的方法放飞。此外,某些特殊的无人机《如机翼可折叠的无人机,超高速无人机等》,还可选择火箭发射或火炮发射的方式升到空中。

Q与起飞相比,无人驾驶飞行器的回收似乎更困难、更危险,回收的方式、方法也更多。请你对此作些简单介绍。

A相比之下,无人驾驶飞艇和无人驾驶直升平台的回收比较容易。无人飞艇由地面控制人员操纵到预定高度、预定地点后,按照指令投下绳索,地面人员收拢绳索,缓缓将其拉近地面。然后,系留好绳索,就算完成回收任务了。

无人直升平台在遥控指挥下,抵达回收点上空后,逐渐减小发动机功率。慢慢下降高度,便可降落到指定地点(地面、舰面、回收车平台等)。

采用普通飞机外形的无人机的回收,要比起飞困难得多。即使是有飞行员驾驶的飞机也是离地容易,着陆难,更何况是无人机呢?固定翼无人机的回收方式五花八门,各有优缺点。到目前为止,世界各国的航空专家,还在绞尽脑汁地开发一些更有前途、更为安全的回收方法。据我所知,固定翼无人机的着陆方式,大致有伞降回收,空中回收、撞网回收、目视遥控着陆回收,电视遥控着陆回收,自动着陆回收、拦阻回收、全地形回收等几类。

无人机上带有降落伞

Q回伞降回收是如何进行的?

A无人机上带有降落伞,它按照预定程序或在地面遥控站的指挥下到达回收区上空,然后自动开伞或根据遥控指令开伞,降落在陆地上或水面上。美国的“火蜂”,中国的D-4、DR-5,印度的PTA无人机均采用这种回收方式。

伞降回收比较安全可靠,但其缺点也很明显:自带降落伞,需要占用无人机机身内有限的空间和载荷;伞降着陆时,飞机下降速度较快,在着陆瞬间,机体会受到较强烈的冲击,造成不同程度的损伤。如果降落在水中,机载设备,发动机等被水浸泡,会影响其正常工作。因此,无人机伞降回收后一般都需要经过检查和修理才能再次使用。若无人机降落在海上,打捞起来是比较困难的,需要为回收船配备一些专用的设备,否则,就算小艇靠近了浮在水面上的无人机,也会束手无策。如果遇到恶劣海况,就更麻烦了,在风大浪高的情形下,将难以实施打捞工作。

改进伞降回收缺点的措施之一是:在机体前,后位置设置充气囊。主伞打开后,气囊充气并自动伸出,以吸收着陆冲击能量。另外一个方法是:在机体上加装减速火箭。无人机接地前的瞬间,探杆先触地,接着迅速点燃火箭,产生反作用力。这些措施的减震效果不错,但也增加了无人机系统的重量、成本和复杂性。至于海上回收,则需为打捞船设置小型吊挂系统。

Q空中还能对无人机进行回收吗?

A在空中是可以回收无人机的,这主要需依靠直升机。其开始的程序与伞降无人机回收方式相同,当无人机打开降落伞在空中飘落时,用直升机等回收母机在空中将无人机“捞回”,然后携带无人机返场着陆。采用这种回收方式,无人机不易受损,但需配备直升机等回收母机,且回收过程非常复杂,要求严格,二者的配合必须准确无误。

Q撞网回收的过程怎样?

A无人机的撞网回收是指无人机在地面无线电的遥控下,逐渐降低高度,减小速度,然后正对着拦阻网飞去。拦阻网由弹性材料编织而成,网的两端还连接有能量吸收器。无人机撞入网中后,速度很快便减为零。以色列的“先锋”、“侦察兵”等无人机均可采用这种方式回收。撞网回收应做到“轻推入网”。

撞网回收方法的优点是:不受场地的限制,布设方便,在山区,舰船上均可架设拦阻网。缺点是:网的面积有限,在天气和海况不好的情况下,通过遥控方式,无人机不易对准拦阻网。在中小型军舰上布设拦阻网,问题更多,由于舰体长度不大,其上方又布满了雷达、导弹,通信天线等大量的军用设备,能够用于架网的空间非常有限。加之海上风浪大,舰体摇晃严重,用遥控的方式,更不易准确入网。若一旦出现偏差,将有可能撞到军舰上,损毁价格昂贵的设施和设备。

Q目视遥控着陆回收是否与操纵航模降落的方法一样?

A此法多用于轻小型无人机。回收时,地面操纵人

员一面目视远方逐渐下降高度的无人机,一面通过遥控装置控制无人机的飞行姿态,直至其接地。

由于轻型无人机的尺寸一般都比较小,操纵人员在地面用目视的方法控制无人机着陆,困难较大。而且操纵人员无法立刻感知无人机飞行状态的变化,即使是经验丰富的操纵员也难免失误。而失误的后果,无人机不是毁,就是伤。

重型无人机的目标大,好观察,用目视遥控着陆的方法回收似乎要容易一些。但无人机越大就越贵,造价高达数百万甚至几千万,这对地面操纵员构成了很大的心理压力,稍有不慎,便会导致巨额的损失。因此,大型无人机一般不采取这种方式回收,目视遥控着陆只是作为一种备份方案。只有在无人机的自动着陆系统出现故障或偏差时,才由地面遥控操纵员接手。

Q电视遥控着陆回收是怎么回事,它是如何实施的?

A某些无人机的头部带有电视摄像装置,地面站人员可从荧光屏上观看到从无人机上传回的现场的实时图像,操纵员坐在模拟驾驶舱内,根据“实景图像”的情况操纵驾驶杆和油门,遥控装置及时向无人机发送遥控指令,控制无人机安全着陆。这种操纵方式与有人驾驶飞机几乎一样,准确、可靠,但它的视景偏小,而且机载和地面设备都比较复杂,造价较高。由于测高,定位精度不够,无人机要想实现自动着陆,可能很困难,也很危险。目前的大中型的先进无人机(如RQ-4“全球鹰”等),基本上都能利用机上和地面控制站配备的计算机飞行控制系统,GPS/惯性导航定位系统、微波导航/着陆系统,精确测高系统等,按照预定的程序和下滑曲线,自主完成着陆动作。随着无人机程控系统,导航定位系统,自动驾驶仪,测高系统的逐步成熟,目前,低成本的轻小型无人机也能做到自动起飞和降落。但受气象,设备精度等条件的影响,落点不准、着陆时滑偏的情况还在所难免。

Q无人机的拦阻回收是否与舰载机着舰的方式类似?

A你说的没错。普通的中小型无人机,为了简化设计,减轻重量,降低造价,起落架往往不可收放,且不带刹车系统。因此,其着陆滑跑距离可能较长。为缩短滑跑距离,有人便提出了在跑道上放置弹性拦阻索的方案。无人机着陆后,用着陆尾钩挂住拦阻索,就能很快地减速并停机。其着陆过程与有人驾驶的航母舰载机的着舰情况很相似。以色列的“先锋”、“猛犬”,“侦察兵”等型无人机采用的就是这种回收方式。这种办法的好处是:所需的起降场的面积可以大大缩小,有利于无人机在前线地区使用。

Q“全地形回收”是什么意思?采用这种方法,是否意味着无人机在任何地区都可以降落?

A这是国外近年来新开发出的一种无人机回收方式。它的设施很简单:在地面上架设两根高度较高的杆子,然后在两根杆子之间拉一条绳子。无人机返回时,先从翼尖或翼下放出两根带有钩子的短索(钩子的重量较大,再加上此时无人机已降低了飞行速度,因此,短索是向斜下方倾斜拖出的)。随后,无人机在地面人员的操纵下,向着两根高杆之间的横索上方飞去,利用下垂的钩子挂住横索。一旦被钩上,无人机被会一头“扎向地面”。不过,此时不必担心无人机的安全,因为,其翼下放出的带有钩子的绳子很短,离地面还远着呢。这种回收方式不受地形的影响,在山区、城区、海区都能使用,因此被誉为“全地形回收”。

无人机的回收方式,还有多种,在此就不一一例举了。

Q无人驾驶战斗机的起降,多采用什么方式?

A目前正在研制的无人驾驶战斗机的技术都比较先进,大多具备自动起降的功能。无人战斗机与无人侦察机相比,前者一般都带有导弹,炸弹等武器,这是二者的最大区别。而起飞和降落过程又是比较危险的、容易出现事故的阶段。如果一旦发生问题,会对起降场上的人员、装备等构成威胁。因此,无人驾驶战斗机必须配备多套能够保证起降安全的应急系统。

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