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火箭助推无人机起飞段发射动力学建模与分析

2013-12-13马大为胡智琦庄文许王新春

机械与电子 2013年12期

马 威,马大为,胡智琦,庄文许,王新春

(1.南京理工大学机械工程学院,江苏 南京210094;2.北京控制工程研究所,北京100190;3.中国船舶重工集团第七二四研究所,江苏 南京210094)

0 引言

纵观国内外无人机的发展现状,无人机在军事领域的应用日益广泛,正在成为现代高科技战争中不可或缺的武器。无人机具有隐蔽性好、生命力强、造价低廉、不惧伤亡、起降简单和操作灵活等诸多优点而备受各国青睐[1-2]。无人机最通用也是最成功的发射方法之一是火箭助推发射方式,无人机安装在导轨发射装置上,在助推火箭推力的作用下飞离发射装置,助推火箭在很短的时间内向无人机提供大量的机械能,使其在火箭脱落前达到保证无人机安全飞行的高度和速度,之后由机上发动机完成飞行任务[3-4]。

无人机在发射过程中虽然在发射导轨上的时间非常短,但是它在发射导轨上的运动和受力情况是复杂的,在发射装置设计和研制的初期阶段结合计算机手段,对发射系统进行发射动力学分析,可以大大缩短研制周期,降低研制成本,提高研制质量[5-6]。因此,以某无人机火箭助推箱式发射系统为物理原形,建立了发射动力学和运动学模型,并结合Matlab软件完成了该型无人机发射段数值仿真分析,求得其离轨运动参数,分析其安全发射问题。

1 发射模型特点及模型假设

根据无人机型号的战术要求,采用箱式发射技术[7-8]。无人机在导轨上的运动由两部分组成:在轨段(前后滑块均在导轨上的运动);……

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