《无人机系统概论》课件 模块六 地面保障设备

无人机系统概论模块六

地面保障设备

本模块知识脉络6.1无人机的地面发射装置及方式

旋翼无人机一般采用垂直起降的方式，无须借助发射和回收装置，部分固定翼无人机的起降则需要借助发射和回收装置。根据发射装置的位置可将无人机发射分为空中发射和地面发射两种方式。1.手抛发射

手抛发射是指操作人员手动将无人机抛向空中，随后无人机启动动力系统并爬升。这种方式通常由1～2人操作，操作者握住无人机重心附近，助跑10～15m后，将无人机投掷到空中，如下图所示。

零长发射装置通常包括发射托架、起竖机构、限位机构和火箭支撑托架等部件，如下图所示。

这种发射方式不需要无人机进行滑跑，而是通过固定在发射托架上的火箭助推器提供推力，使无人机在短时间内获得足够的速度和高度，随后火箭脱落，无人机依靠自身动力继续飞行。2.零长发射

弹射发射的基本原理是利用弹射器产生的巨大推力，将无人机快速推出。弹射器通常由气压、液压、电磁等动力源驱动，以产生足够的推力将无人机推离地面或其他发射平台。3.弹射发射（1）气压弹射

下图所示是一个典型的气压弹射装置原理图。其工作原理是：压缩气体通过阀门快速从储气瓶释放，压缩气体进入气缸后产生推力，将活塞杆快速推出；活塞杆经滑轮组牵引载物车沿轨道加速，为无人机弹射提供足够的初始速度。（2）液压弹射

液压弹射是一种较为先进的弹射方式，适用于中型无人机的弹射发射。液压弹射的优点在于隐蔽性好、经济性好、适应性好，不会产生光、声、热、烟雾等信号，便于起飞场地的隐蔽。（3）弹力弹射

弹力弹射利用伸缩性很强的弹性元件（如橡皮筋、弹簧）的弹力作为动力，提供起飞所需的加速度。这种发射方式适用于轻小型无人机。（4）电磁弹射

电磁弹射是一种新概念的发射技术，其基本原理是利用电磁力推动物体，使其在短距离内加速到一定速度后发射。这种技术主要应用于大型无人机和舰载无人机。然而，由于电磁弹射所需设备庞大、技术复杂且存在强磁场干扰，目前主要应用于军事领域。

容器发射装置是一种封闭式发射装置，兼具发射与储存无人机的功能，分为单室式和多室式两种类型。单室式容器发射装置结构简单，操作方便，但一次只能发射一架无人机；而多室式容器发射装置（见下图）由多个发射室组成，可以容纳多架无人机，能够同时发射多架无人机，发射效率高。4.容器发射

滑跑起飞可以分为两种主要类型：起落架滑跑起飞和起飞车滑跑起飞。5.滑跑起飞（1）起落架滑跑起飞

在起落架滑跑起飞方式中，无人机通过自身的发动机推力，借助起落架或其他专门起飞装置的动力，在跑道上滑跑升空（见下图）。该方式与有人机类似，但对起落架和跑道的要求不如有人机苛刻。（2）起飞车滑跑起飞

起飞车滑跑起飞是指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，锁定机构自动解锁，无人机离开起飞车，加速爬升（如下图）。这种方式的优点是机动灵活性较好，但需要配套的地面保障设备。6.2无人机的地面回收方式及装置

无人机地面回收装置的主要功能是确保无人机在完成任务后能够安全、准确地返回地面，并且在回收过程中不会对无人机造成损伤。无人机地面回收的回收方式多种多样，常见的包括伞降回收、气囊回收、撞网回收、绳钩回收等。1.伞降回收

伞降回收是通过在无人机上安装降落伞系统，无人机完成任务后，地面站遥控指令使发动机减缓运转、慢车，实现减速、降高，到达合适的飞行高度和速度时，打开减速伞，使无人机急剧减速、降高；当无人机降到某飞行高度和速度时，回收控制系统发出信号，使主伞开伞，先呈收紧充气状态，经过一段时间，主伞完全充气；无人机悬挂在主伞下缓慢着陆，机下触地开关接通，使主伞与无人机脱离。2.气囊回收

气囊回收不需要起落架和降落伞，无人机在着陆前打开气囊，借此缓冲着地，如下图所示。气囊回收适用于微小型无人机，其结构简单，适应性强，且不受地形条件限制。气囊回收的原理是压缩空气从储气罐进入气囊，部分从气囊开口中喷出，使得机腹下形成暂时的高压区，从而避免无人机直接撞击地面。3.撞网回收

撞网回收装置主要由拦截网、吸收能量装置和引导设备构成。拦截网承担吸能缓冲的任务，用来吸收无人机撞网后来回摆动的能量，防止触网后弹跳不停，以致损伤。撞网回收适合在舰船等受地域条件限制的场合下回收小型固定翼无人机，通过引导无人机准确地飞向拦截网，用拦截网对无人机进行减速从而实现回收，如下图所示。4.绳钩回收

绳钩回收是在撞网回收的基础上发展起来的，其结构更加简单，一般用于回收体积较小的固定翼无人机，如下图所示。绳钩回收过程一般包括：在引导装置指引下，机翼前缘撞绳后，回收绳沿机翼前缘滑行到前缘翼尖处，翼尖小钩钩住并锁定回收绳，从而实现回收。6.3无人机的地面保障电源1.大型无人机的地面保障电源

以航空活塞发动机或者燃气涡轮发动机为动力的大型无人机往往需要配套地面保障电源，以满足无人机航前航后检查、飞行参数配置、数据下载、日常维护等场景的用电需求。

地面保障电源（如右图）主要包括电源主机、充电适配器、供电电缆、控制面板等模块。2.电池存储防爆柜

对于采用电动力系统的旋翼无人机，为了更好地存放、管理电池，往往会配置专用电池存储防爆柜，如下图所示。电池存储防爆柜采用防爆材料和高强度结构设计，能承受电池爆炸产生的冲击波，并通过防火隔热层延缓火势蔓延。3.智能充电柜

无人机智能充电柜是一种集无人机充电、存储、安全管理于一体的智能设备，如下图所示。其主要功能如下：自动充电，充电柜自动识别无人机型号和电池状态，进行相应的充电操作；数据传输与管理，在充电过程中，充电柜会同步无人机的数据，如飞行日志、电池健康状态等，以便后续分析与管理。4.户外保温充电箱

无人机户外保温充电箱通过高效保温材料（如聚氨酯泡沫、铝箔反射层）和智能温控系统，结合防水防尘设计及多种充电接口，实现极端环境下电池的稳定充电与寿命延长，如下图所示。6.4无人机的运输与存储设备1.运输箱

无人机运输箱的主要功能是通过物理隔离和结构设计，确保无人机及其配件在运输过程中免受外部环境的损害。运输箱多采用坚固耐用的外壳，如木质外壳加铝合金包边，或采用硬质塑料，以确保在运输过程中的抗冲击能力。

下图所示为硬质塑料外壳的四旋翼无人机运输箱，其内部配备隔板、泡沫填充物和弹性触点，以固定翼无人机的机架、电池、螺旋桨部件，减少运输中的晃动和碰撞。

在某些应用场景中，无人机需要专用的运载车辆，或者需要地面车辆协同完成任务，如大型无人机的转运、物流协同配送车等。2.运输车（1）物流协同配送

车辆与无人机协同完成配送任务，车辆主要负责运输大件货物或作为“移动仓库”，而无人机则承担小件包裹的快速配送，如下图所示。此外，车辆在运输途中还能为无人机提供存储和充电服务，车辆将无人机送至距离客户较近的地点，无人机完成配送后返回车辆充电。（2）大型无人机专用运输车

部分大型无人机需要配备专用的运输车。专用运输车往往可通过起重机或专用平台将无人机固定在车体上，确保运输过程中的稳定性。军用无人机的专用运输车还需具备高强度结构和复杂地形适应能力，如下图所示。（3）应急通信指挥车

在自然灾害或突发事件中，指挥车可作为应急通信中心，通过无人机构建通信网络，实现信息快速传递，如下图所示。（4）无人机作战地面指挥车

无人机作战地面指挥车是一种集成了先进通信、控制与任务管理功能的移动平台，如下图所示，其核心作用是通过无人机与地面部队的协同作战，提升战场态势感知能力、信息处理效率及作战效能。

无人机存放的环境需综合考虑温度、湿度、通风、防震及电池管理等多方面因素，因此可能需用到防尘、控温、防潮等专用的设施设备，甚至是智能库房。例如，电调如果长期受潮存放，可能导致在调试过程中短路而损坏（如下图）。3.储存设备

一般而言，如果长期存放，无人机上的关键部件需要单独存储，以确保设备安全和性能稳定。比如，电池若与无人机主体或其他设备混放，可能因短路、过放或物理碰撞导致损坏，所以电池一般要求存放于干燥、阴凉、远离热源和易燃物的环境，并且2～3个月进行一次充放电循环，以维持其活性。再如，遥控器应与电池分离存放，避