一種無(wú)人機(jī)回收系統(tǒng)的安全優(yōu)化

楊志成

（中國(guó)人民解放軍92419部隊(duì)，遼寧 興城 125106）

隨著無(wú)人機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，對(duì)無(wú)人機(jī)的研究使用不斷發(fā)展進(jìn)步[1-3]。回收系統(tǒng)作為無(wú)人機(jī)的重要組成部分[4]尤其被重視，可是在無(wú)人機(jī)飛行的整個(gè)過程中，回收階段卻是最容易出現(xiàn)故障的階段[5-6]。資料表明，無(wú)人機(jī)回收過程的故障數(shù)占整個(gè)無(wú)人機(jī)任務(wù)故障數(shù)的 80%[7-8]，因此無(wú)人機(jī)的安全回收變得至關(guān)重要，業(yè)已成為無(wú)人機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵問題[9-11]。限于場(chǎng)地限制以及經(jīng)濟(jì)成本，傘降回收[12-15]成為當(dāng)前無(wú)人機(jī)回收的主流方式被廣泛應(yīng)用，筆者結(jié)合工作實(shí)際的情況，針對(duì)一種傘降回收系統(tǒng)存在的使用風(fēng)險(xiǎn)問題，對(duì)其安全使用進(jìn)行優(yōu)化。

1 基本工作原理

回收系統(tǒng)的工作原理是：減速傘通過射傘火箭完成牽引開傘，在氣流的作用下充氣張滿，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的減速，如圖 1所示。減速傘工作的具體出艙-拉直流程為，射傘火箭工作拉動(dòng)鋼絲繩，鋼絲繩拉動(dòng)三角連接環(huán)，拉斷插銷保險(xiǎn)繩，拉動(dòng)插銷出扣環(huán)，拉直減速傘的傘頂帶，將減速傘拉出傘艙，在火箭推力作用下，拉斷減速傘牽頂繩，射傘火箭帶著傘衣套與減速傘分離，傘衣充滿，完成無(wú)人機(jī)的減速。

圖1 回收系統(tǒng)的工作示意

2 存在的風(fēng)險(xiǎn)

在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)回收過程中存在減速傘未正常工作的情況。依據(jù)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)觀察分析，判斷射傘火箭拉減速傘出艙過程中，與傘衣套三角環(huán)連接的射傘火箭的鋼絲繩斷裂，導(dǎo)致減速傘出艙失敗。

鋼絲繩與減速傘艙連接，如圖 2所示，連接關(guān)系為鋼絲繩-2個(gè)三角連接環(huán)-插銷+封包繩-4根減速傘捆綁帶-機(jī)體固連。由于鋼絲繩的彈性和強(qiáng)度均小于捆綁繩，抗沖擊能力相對(duì)較弱，且強(qiáng)度不足，三角連接環(huán)與鋼絲繩接觸面積又較小，使鋼絲繩的套接位置成為薄弱環(huán)節(jié)。如果操作不當(dāng)，致使減速傘拉出過程存在插銷卡滯，造成沖擊力增大，容易導(dǎo)致鋼絲繩斷裂。

圖2 鋼絲繩與減速傘艙連接

3 風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理分析

射傘火箭拔出插銷為快速動(dòng)態(tài)過程，所以應(yīng)將插銷沿拔出方向安裝到位，以保證插銷拔出力最小。如果無(wú)法保證插銷的正確安裝方向，致使插銷拔出阻力大，導(dǎo)致兩個(gè)三角環(huán)頂部的間距比正常狀態(tài)增大，如圖3所示。鋼絲繩受到的剪切力F2增加30%，鋼絲繩軸向拉力 F3增加 15%，增加了鋼絲繩斷裂位置受力，鋼絲繩受到的沖擊力增大，導(dǎo)致鋼絲繩斷裂。

圖3 鋼絲繩受力分析

4 優(yōu)化措施

針對(duì)鋼絲繩斷裂存在的風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的回收過程失敗，對(duì)減速傘的封包工藝進(jìn)行優(yōu)化。一是減速傘封包時(shí)，取消原插銷封包方式，更改為拉斷繩封包，采用繩芯作為減速傘的封包繩，在解除封包時(shí)，直接拉斷封包繩即可。二是為保證減速傘的可靠封包，將減速傘捆綁繩安裝固定工藝更改為將 4根捆綁繩對(duì)拉至傘艙中心后用49 N封包繩固定，如圖4所示。

圖4 封包方式優(yōu)化

5 試驗(yàn)驗(yàn)證

5.1 地面靜拉試驗(yàn)

針對(duì)不同的封包方式進(jìn)行了地面靜拉試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。對(duì)比數(shù)據(jù)可見，單股49 N拉斷繩解封力小于插銷拔出方式，可以正常解封。

5.2 沖擊試驗(yàn)

依據(jù)無(wú)人機(jī)使用的力學(xué)條件，減速傘按更改后的包裝狀態(tài)裝艙，進(jìn)行了力學(xué)環(huán)境考核，驗(yàn)證了 49 N封包繩能夠在無(wú)人機(jī)飛行過程中可靠固定減速傘。

表1 不同封包形式靜拉解封力

表2 沖擊試驗(yàn)結(jié)果

6 結(jié)語(yǔ)

鑒于回收系統(tǒng)的插銷加封包繩的封包方式容易造成卡滯，導(dǎo)致連接鋼絲繩受力過大斷裂，造成回收失敗。將封包方式改為拉斷繩封包，同時(shí)更改了減速傘的固定工藝，并經(jīng)地面靜拉試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)驗(yàn)證可行，符合無(wú)人機(jī)回收系統(tǒng)使用要求，并且提高了傘降的安全性。