某中大型无人机车载运输设计探讨

吕文忠

（衡阳泰豪通信车辆有限公司， 湖南 衡阳 421001）

引言

近些年来无人机发展非常迅速，被广泛应用到军事和民用领域，特别是在军事领域具有有人机无法替代的作用，与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强和“零伤亡”等优点，备受世界各国军队的青睐。在几场局部战争中，无人驾驶飞机以其准确、高效和灵便的特点，在情报侦察、信息对抗和火力打击等方面发挥着越来越重要的作用。

根据无人机的使用特点，需要大范围快速机动，着眼无人机作战任务样式和作战保障需求，亟需对无人机地面机动车载运输保障系统进行研究。

1 无人机车载运输系统组成

某中大型无人机车载运输系统主要由：底盘、方舱、液压升降尾板、机身固定滑车系统、机翼固装平台系统、平尾固定、机翼固装平台翻转机构、飞机运输状态监视系统、机身滑车牵引机构、方舱自卸机构、配电系统和附件等组成。

本文主要从底盘选型、方舱尺寸、液压升降尾板选型和改装、机身固定滑车系统设计，机翼固装平台系统设计，平尾固定设计等方面进行阐述。无人机车载运输系统车内外、布局示意图如图1、2所示。

2 无人机车载运输系统设计

某中大型无人机的整机质量接近1 000 kg，翼展达8 m多，无法直接装车，车载运输时需将机翼、平尾等与机身分离后分别固定在舱内进行运输。

2.1 底盘选型

底盘是整个系统的运载平台，为了使系统具有良好的机动性能，结合系统使用要求，选用陕汽SX2190EB二类越野底盘作为运载平台。底盘选型时需注意几点：底盘装载质量应在其规定的范围内，车架长度符合其上装方舱长度尺寸，整车轴荷分配及质心位置应符合车辆安全行驶要求，后悬应适合安装液压升降尾板和调平千斤顶等。

图1 车外布局图（单位：mm）

图2 车内布局图

2.2 方舱

方舱是用于飞机的储存、运输的载体，为了满足铁路运输不超限问题，将装载飞机的车厢设计为可与底盘分离的方舱结构形式；方舱采用大板式结构，根据飞机的机身、机翼尺寸需要确定方舱的外部尺寸。

2.3 液压升降尾板

1）液压升降尾板的选型。液压尾板用于无人机在地面和方舱之间的升降，装载无人机液压尾板的选型非常重要，无人机及滑车总质量约1 150 kg，因中大型无人机尺寸较大，某无人机在尾板上的质心为往外约2 000 mm处，根据液压升降尾板承载曲线可得在2 000 mm处尾板能承载1 600 kg，故选择承载2 500 kg的液压升降尾板能保证无人机安全升降，无人机在尾板上的质心位置必须在安全距离内，尾板面板尺寸：1 920 mm（宽）×2 550 mm（高）。液压升降尾板需具有电动和手动2套操作系统，以便电动操作系统故障时，手动操作系统能完成系统任务，尾板承载曲线见图3。

图3 液压尾板承载曲线图

2）液压升降尾板的适应性改装设计。液压尾板升降机身、机翼时，为了便于机身滑车、机翼平台的行走导向，在尾板上设置了2条U形导向槽；而中大型无人机机身、机翼的长度尺寸均比较大，其滑车、平台在尾板上装载时均有部分超出了尾板，需设计翻转导轨以承载滑车、平台的部分重量；为了保证滑车、平台在尾板上的运动安全，在尾板上设置了弹性自锁销限位块和斜拉张紧器固定拉环，尾板改装示意及机身、机翼在尾板上的装载状态如图4、图5所示。

2.4 机身固定滑车系统的设计

1）设计一拖拽式专用无人机机身滑车，对无人机机身进行运输固定；在滑车上对应无人机机身龙骨承力点位置前后左右共设计4个机身主支承机构，该支承机构能上、下、左、右调节距离，采用两条活动压板固定；在滑车对应主机轮位置设置一套主机轮锁紧装置锁紧主机轮，限制主机轮在各自由度的窜动，保证机身与滑车之间的半刚性连接。因机尾后悬尺寸比较大，为了减少运输过程中振动对机尾的影响，从后主支承机构位置设置一个活动辅助支撑装置，用于对飞机后部的支撑。

2）飞机固定到滑车上后，用滑车上的前机轮升降器将前机轮抬高，并用前机轮锁定夹紧机构将前机轮锁定，使机身后仰6°，以降低机身尾部高度，保证飞机能安全通过后舱门。滑车推入舱内固定位置处后，用紧固装置锁闭定位并与方舱地面可靠连接，将滑车与飞机固定在方舱内。

图4 液压尾板改装示意图

图5 液压尾板装载机身、机翼示意图

3）为提高机身紧固可靠性，在机身前部和中部龙骨处各设置一条拉带，挂钩勾在机身滑车上，以防止机身与滑车产生上下方向的相对运动。在机身中部两侧的主起落架上部位置各设置一个限位装置，限位装置前后各用一件张紧器与滑车连接；在螺旋桨桨毂处设置一条拉带，挂钩勾在车舱地板挂环上；在机身尾撬的系留螺栓上安装机尾拉带安装板，再用拉紧带固定在方舱地板挂环上；在原平尾固定点安装方向舵固定夹，防止方向舵在运输途中产生摆动。

4）为了便于将飞机从地面推至滑车上，设计3件滑车斜坡板，工作时架于地面与滑车之间，平时存放在滑车上。

5）机身滑车随飞机一同装卸，机身滑车两侧设计有弹性销，装卸机身滑车时能在尾板上通过弹性销快速自动定位锁定或解锁，以保证锁定后机身滑车组合体与尾板之间能可靠定位，辅以斜拉张紧器的拉紧力，以保证升降过程中的安全。

机身固定滑车结构如下页图6所示。

2.5 机翼固装平台系统的设计

机翼固装平台主要由柔性台板、机翼U形支撑件、升降行走机构、旋转调节装置、机翼活动式压固装置、车壁锁固装置等部分组成。滑车能实现前后升降、左右旋转一定角度、自由行走等功能；可作为机翼分解或对接时的支撑和辅助装配平台，能配合机翼分解或对接时所做的各种动作，以及作为机翼车载运输时的保护、固定装置。

图6 机身固定滑车结构示意图

1）柔性台板由金属框架和柔性材料层构成。

2）机翼U形支撑件分上下两部分，由铰链连接，上支撑件可翻转打开，便于装机翼，机翼装好后用弹性拉销与下支撑件锁定，U形支撑件位置位于机翼相应翼肋处。

3）升降行走机构包括支架横臂、升降调节装置、行走轮架、导向装置、斜拉杆、弹性拉销、全方向铰链、限位锁定器和万向轮等部分；其上端通过2个成90°布置的全方向铰链与柔性台面底部连，斜拉杆通过弹性拉销定位使升降行走机构与柔性台面成90°，拉动弹性拉销解定位，可使升降行走机构旋转90°贴紧台板底部收起，便于车壁收藏；升降调节装置包括一平行四边形升降组件和一立支架，立支架的上端与旋转轴之间通过全方向铰链铰接，立支架的下端与平行四边形升降组件的上端固定连接，平行四边形升降组件下端固定在行走轮架上；导向装置包括两根固定在行走轮架上的导柱和套在导柱上的导套，导套与支架横臂连接。

5）旋转调节装置采用双头或多头螺杆与带手轮的螺母配套组合使用的结构形式，丝杆的上端通过万向头与转轴的一端铰接。

6）机翼上翼面采用活动式压固装置通过静摩擦力压紧固定，活动式压固装置由一根呈L形的弯管和安装在弯管的短臂上的弹性插销和通过压板高度调节机构以及安装在弯管长臂上的弧形压板组成，压板可左右转动和快速拆卸，并通过锁紧螺母调节压紧力，压板是根据翼面形状制作的金属弧形板，弧形板表面为软性材料，压在机翼相应翼肋上；为防止机翼与固装平台之间产生前后方向移动，设计一限位拉杆将机翼固定耳和机翼固装平台刚性连接在一起，该拉杆具有止动防松机构。

7）在滑车两端设置车壁锁固装置，车壁锁固装置上的转轴可铰接在车壁固定支板上，并围绕与车壁固定支板上的铰接点通过绞盘机构将滑车绕车壁固定支板翻转90°后与舱壁通过拉销快速锁定。

设计机翼固装平台，既解决了机翼车载运输过程中需要固定保护的问题，又解决了无人机机翼拆卸、安装需要专用平台，同时还解决了机翼对接过程中需要人员多，微调难度大，不易对接、费时等问题。机翼固装平台结构、机翼及固装平台车壁固定示意如图7、图8所示。

图7 机翼固装平台结构示意图

图8 机翼及固装平台车壁固定示意图

2.6 平尾车载运输设计

设计一个平尾托盘，托盘采用框架发泡结构，具有重量轻、强度高的特点，托盘底面及四周采用软性材料，将平尾置于托盘内，覆盖软板后用托盘内拉带固定，再用拉紧带连同平尾、托盘一起固定在舱内后地板上。

3 结语

某中大型无人机车载运输设计，主要介绍了中大型无人机升降及车载运输固定系统的基本结构及其设计原理，为无人机的运输提供了解决方案，针对不同的无人机，其结构形式会有相应的调整，但总体结构不会有大变化。设计者要充分分析无人机的结构特点，有针对性地设置承力固定点，使无人机固定可靠，以保证无人机的运输安全。