四氟乙烷弹射无人机试验及仿真

针对传统无人机气动弹射介质压缩空气动力不足的问题,提出使用四氟乙烷代替空气作为气动介质弹射无人机的方法。四氟乙烷安全性高、容易受热发生相变进行膨胀做功,且相比空气具有更高的比热力学能,因此具有更高的膨胀做功能力。通过弹射试验验证了四氟乙烷用于弹射无人机的可行性,建立了以四氟乙烷为弹射介质的气动热力学数值模型,模型验证后进行了压缩空气与四氟乙烷弹射能力对比,进一步探讨了高压储气罐容积、阀门直径和低压室容积对四氟乙烷弹射无人机内弹道参数的影响,结论表明:四氟乙烷能够在毫秒级别的时间内将无人机弹射出筒,弹射能力优于压缩空气,能够完成500磅(1磅=0.453 6 kg)质量以上无人机弹射任务;注液密度一定时,随着高压储气罐容积增大,低压室压力、无人机加速度和无人机弹射出筒的速度逐渐增大,但速度增幅逐渐减小,所提算例的高压储气罐容积增大至500 L时,速度增幅接近为0,在满足指标的前提下,减小高压储气罐容积能降低低压室内压力峰值和温度峰值,可保证弹射安全;对于特定的弹射系统,阀门存在一个极限释放直径,超过该直径,无人机弹射速度将不再增加,只会增加加速度峰值;其他参数不变的情况下,适当增大低压室的容积可以有效降低无人机的加速度峰值,且无人机出筒时速度降低较少。