弹射&变结构无人机研究现状及意义​

原创 宋甫俊  飞行控制与仿真  2023-04-03 10:36 发表于广东

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弹射-旋翼无人机应用领域：

将在战场探索、远程打击、集群作战等任务领域大规模应用，为了实现广泛应用应具备以下几个优点。

折叠弹道弹射——灵活快速高效率部署
研究现状：国内外固定翼弹射技术已经很成熟了，但是适用的都是较大飞行器，弹射机制具备笨重复杂、占地空间大、费时费力、灵活性弱等不足。并且，目前大多数无人机的设计都是部署速度较慢的，需要用户在起飞前进行干预，而且不能从快速移动的车辆上部署。
实际需求：能够使用小型无人机探索，立即进入现场视野，并避免人员损失;
不受混乱环境（如城市、森林等区域）影响，可以在运载过程中积极机动，灵活部署；大规模“蜂群”发射，适用于阵列式排布，排列紧密。
应用场景：城市”巷战“中快速探索，甚至实现目标打击;
               蜂群”作战部署，通过移动的车辆快速发射无人机，以获得更大的有利位置；

实际需求：近距离目标探索，远距离目标打击，两种模态灵活切换;
                 蜂群”带载奔袭，易于集群控制，满足高续航高机动高精度；
应用场景：城市”巷战“中多种模态实现快速跟踪、目标打击；

                 蜂群”飞行，既可覆盖打击，尤其适用于搜索等；              

典型的倾转旋翼无人机

弹射无人机研究现状

弹射多旋翼机如下图所示，这种无人机具备以下功能要求:
(i)从一根管发射；
(ii)弹道飞行到预定高度；
(iii)自主过渡到稳定的多旋翼飞行。

悬臂的主要两种状态：受发射管的约束与体轴平行(关闭)，或向外径向垂直于中轴(打开)；而6旋翼则提供足够推力。鳍片+起落架：在弹道飞行期间提供气动稳定，以确保飞行器在主动稳定参与之前保持发射方向。

SQUID原型：镍铬合金烧丝触发器。

弹形跨域两栖航行器(TDAV)：共轴反桨的跨介质潜射无人机。

从弹射到变结构

从前面可知，弹射过程是一个变结构过程，通过无人机的结构变形实现多模态目的。

第一台改变X几何形状的四旋翼无人机：X-Morf机器人。

被动变形四轴飞行器：根据运动轨迹设计推力实现变形。

几何式四轴飞行器：在飞行中改变交角实现变结构。

几何变形四旋翼：通过在飞行过程中螺旋桨与主体部分重叠实现。

非驱动铰链的四轴飞行器：反转所附螺旋桨的推力方向来折叠每个臂。

最后，我们介绍一下最近西工大最火的扑翼式无人机。其研发的仿生无人机在充电一次的条件下，飞行了超过154分钟，具体数据是2小时34分钟38秒62，这一数据也成功打破了世界纪录，并获得吉尼斯世界纪录方面认可。

所以说，诸君——

科技就是头脑风暴！！！