军用无人机装备战备方舱的设计探究

空军勤务学院航材管理系 / 魏良民 柏林 张建峰

军用无人机装备战备方舱的设计探究

空军勤务学院航材管理系 / 魏良民 柏林 张建峰

军用无人机作为新型装备，列装部队时间短，生产数量少，其装备保障、维修工作还相对薄弱。本文通过对无人机装备战备方舱的设计开发，着眼无人机装备保障的机动性和灵活性的提升，意在从整体上提高无人机装备保障能力。

无人机、战备方舱、装备保障

随着科学技术的发展及军事战略思想的转变，无人机技术逐渐在军事领域大放光彩。由于具有体积小、隐蔽性好，因无人驾驶而没有人员伤亡危险，使用灵活且可长时间在高威胁区域执行作战任务等特点，近年来无人机技术在我军侦查、对地打击等专业领域均得到推广应用。

然而，军用无人机作为新型装备，列装部队时间短，生产数量少，其装备保障、维修工作还相对薄弱。在这样的情况下，针对战备方舱的设计研究，对于无人机部队实施快速、高效、不间断、大运量的物资运输，满足现代战争对作装备战物资高消耗的需求，为无人机作战、训练提供有力保障，都具有重要意义。

一、设计需求

由于无人机系统飞行过程中无人驾驶，而且飞行环境难以预料，一旦出现飞行故障，将造成飞机坠毁等严重事故。因此，无人机对飞行控制系统的可靠性和防危性，以及飞行状态监控、故障预测和快速诊断能力的要求都很高，各类装备在运输储备中要考虑对其精密度的保护。

另外，无人机要形成战斗力，必须依靠地面指挥系统的遥控指挥。地面指挥系统包含信息处理、无人机操纵、沟通协调等功能，需要大量的装备予以保障。然而目前我军地面指挥系统的装备呈现出需求种类多、实际数量少的状态，因此，在无人机储运单元的设计中，要充分考虑地面指挥系统的装备保障问题，而不能仅限于无人机本身的装备保障。

作为我军新型信息化、数字化“杀手锏”装备，无人机系统均采用现代电子及机电技术、自动化程度高的新设备，且设备众多、组成复杂，对装备保障提出了更高要求。近些年，我军无人机型号研发、列装呈现出日益增多的局面，无人机所担负功能也各有不同，尺寸、大小也是千差万别，因此在装备保障方面要对无人机进行战备方舱设计，所设计储运单元要符合运输设备实际运输条件，以提高装备的保障效率。

二、主要功能

设计无人机战备方舱，是为了提高运输工具的空间利用率，把无人机部队执行各项任务所需要的装备组合优化，从而快速、安全、可靠地运输到指定地点，使得无人机部队顺利完成各项任务。

战备方舱作为一个移动仓库和野战机动装备保障设施，相比传统的航材集装方舱更加适应无人机装备保障特点，能够更加合理地利用内部空间，能够装载更多的无人机装备，具有优良的装卸搬运能力，能够满足公路、水路、铁路及航空多种运输要求，能够解决无人机部队野战条件下装备储存运输、快速发付和现场供应等问题。除此之外，储运单元也可以作为无人机的日常存储仓库，对无人机装备进行存放，以便于日常管理、使用。

三、结构设计

1.战备方舱外部结构的布局

无人机装备战备方舱外部形状与军用集装箱类似，均是长方体结构。战备方舱外部结构的主体部分由钢骨架、底板、顶部防护板、门板等组成，通过角件、铆钉等部件连接起来，以实现箱体主体部分外部结构的整体封闭。

为了便于发付，提高环境适应性，储运单元采用多舱门设计方式，箱体四周均设舱门，每个舱门上均设置连杆锁用于战备方舱的锁定，其结构与现有航材方舱所使用的连杆锁相似。同时，侧壁防护板上设置名牌，用于对战备方舱信息进行注释。储运箱体8个角处安装符合集装箱运输标准的角件。运输单元由于需要吊装搬运，且自身重量和载重比较大，因此在箱体顶部四个角件处设置四个吊环。为了方便储运单元的装卸搬运，便于叉车举升，储运单元底盘钢支架上设置叉车槽，如图1所示。

图1 战备方舱外部正面图

在进行无人机装备战备方舱外部结构设计时，为了确保储运单元具有良好的性能，各个部件应满足我军军用集装箱的通用规范要求；为了使箱体能够承受巨大的拉伸力、重压负荷力，并具有强大的抗冲击能力，设计时应满足国家标准“GB/T5338-2002《系列1集装箱技术要求和试验方法 第1部分：通用集装箱》中“5.1设计总则”的技术要求。

2.无人机战备方舱的内部设计

无人机战备方舱内部结构需要根据所装载装备的类型、尺寸大小进行系统设计。由于所装载的装备种类较多，性质不同，在装载过程中也有不同要求。为了最大化利用储运单元内部空间，使得内部空间布局合理、方便装载与发付，在对无人机战备方舱内部关键结构进行设计时应注意：

（1）货架上的层板能够根据货物形状、体积尺寸等需求进行灵活调整，不仅可以增减层板的数量，而且可以调整层板的高度、位置。在符合装载规律的前提下，内部空间划分要尽可能使装载能力最大，并且使用方便。

（2）内部空间划分时尽量集中放置相同器材，以便于装载和发付。对于结构不规则的器材，应充分考虑其特殊性，在条件允许的情况下尽可能将结构具有互补性的装备统一放置，以便于充分利用内部空间。

（3）内部结构布局应充分考虑外部框架结构，与外部结构形成良好的契合，方便货架、层板等部件的安装、固定，同时有利于储运单元整体承重。对于一些容易丢失、尺寸较小的零部件，要独立设置空间。

四、材料选择

1.防护板组件结构

战备方舱防护板主要由骨架、外蒙皮、夹芯材料和内蒙皮组成。其结构是骨架作为外框架，内部由内外蒙皮中间填充夹芯材料组成。这样设计的原理在于，内外蒙皮用以承受轴向载荷与径向剪力，缓冲材料则将载荷与剪力由一块蒙皮传递到另一块蒙皮。骨架作为内外蒙皮和夹芯材料的外框架，不仅可以提高门板与壁板的强刚度，而且还可以用于安装合页等附件。

在选择内外蒙皮材料时，通过调查发现，彩钢板板厚较薄（厚0.5mm）、强度大、重量轻且具有良好的隔热性能，经常被用作外部结构材料。因此，彩钢板符合战备方舱防护板性能要求，拟将其作为内外蒙皮；骨架主要是用来提高门板、壁板的结构刚度，槽钢作为一种截面为凹形槽的长条钢材，具有良好的结构强度，主要被用于建筑结构、机械设备等，因此比较适合用作骨架材料。

2.夹芯材料的选择

战备方舱门板与壁板采用夹层结构设计，内外蒙皮之间填充夹芯材料，也称为缓冲材料。夹芯材料的性能是决定战备方舱夹层结构性能的关键，因此选用夹芯材料时应考虑多种影响因素，拟采用隔热性能好、质量轻、强度高的材料作为夹芯材料。

根据芯材的具体种类，夹芯材料可分为三类：泡沫铝夹芯材料、金属型夹芯材料和聚合物泡沫夹芯材料。通过对几种夹芯材料特性的比较，聚合物泡沫夹芯材料因用料少、质量轻且易于加工、生产，更符合储运单元的特性要求，因此比较适合用于储运单元内外层蒙皮之间的填充缓冲剂。

3.粘接剂的选择

储运单元门板、壁板是通过粘接剂将内外蒙皮与硬质聚氨酯泡沫粘接而成。因此，粘接剂是关键材料，其综合性能的好坏对防护板的质量有着重要影响。硬质聚氨酯泡沫板通常采用现场发泡法与粘接法两种工艺成型方法，因粘接法对防护壁板质量控制更为容易，基本可以消除板材质量不稳定的隐患，符合战备方舱的设计要求，所以战备方舱防护板拟采用粘接法成型工艺。但粘接法加工工序多，材料浪费较大，对材料的加工精度与粘接有较高要求，因此需要一种耐温好、韧性好的粘胶剂。

通常使用的粘胶剂有：以聚氨酯为基材的粘胶剂、以环氧树脂为基材的粘胶剂、以增韧环氧树脂为基材的粘胶剂、以改性环氧树脂为基材的粘胶剂。四种粘胶剂的主要性能，如表1所示。

表2 物流园区功能分区占地面积

五、RFID技术的应用

无线射频设别（RFID）技术在无人机装备战备方舱中采用，可实现无人机装备器材在非接触情况下、没有打开战备方舱箱体的条件下，快速、精确清点储运单元内物质器材的功能。装备器材无论是在订购之中、运输途中，还是仓库储存，通过无线射频技术都可以实时掌握器材的所有信息。

战备方舱在运输途中的管理功能主要是通过贴在集装箱和装备上的射频识别标签实现的。射频接收转发装置通常安装在运输线的一些检查点上，例如门柱上、桥墩旁，以及仓库、车站、码头、机场等关键地点。接收装置收到射频信息后，联通接收地的位置信息，继而上传至通信卫星，再由卫星传送给控制中心，最后送入中心数据库中使用。