首页 理论教育 其他场合的应用

其他场合的应用

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:采用气体发生器进行无人机弹射的技术,更因其发射成本低、响应速度快、可靠性高等优势而被广泛应用。目前,也有其他诱饵研究,利用气体发生器产生的热气体,充满各种形状的气袋,如人形、坦克形状等,并使其具有与真身相近的红外体征,从而在战术上起到诱骗敌人、保存部队有生力量的作用。

其他场合的应用

1.无人机弹射及回收

无人机近年来的发展异常迅速,其诞生首先是源自军事需求,目前也已经深入民用领域的很多方面。无人机集群技术更是将无人机的应用推向另一个高潮,而所有这些都离不开无人机发射技术。根据无人机的大小及用途不同,可以选择不同的发射方式,其中起飞速度较小、轻型无人机经常采用的一种发射方式便是经济性和隐蔽性较好的无人机弹射技术。采用气体发生器进行无人机弹射的技术,更因其发射成本低、响应速度快、可靠性高等优势而被广泛应用。其工作原理是:气体发生器在点火后,产生大量气体,推动活塞做功或直接对无人机做功,从而使无人机具有所要求的飞行初速。

多次重复使用的无人机往往需要进行回收以降低成本,而气囊缓冲技术则是被普遍采用的一种回收方式。例如,美国USD-5无人侦察机、AQM-34V无人侦察机以及加拿大的CL-89侦察机。在无人机完成任务飞回着陆前,气体发生器点火工作,产生气体后充满气囊,从而实现对无人机的缓冲保护。这种回收技术不仅成本较低,而且效果显著,可靠性高,目前该项技术也已经非常成熟,如图5-11所示。

图5-11 无人机缓冲气囊及气体发生器

2.空间推进

空间推进技术根据推进所用能源的不同,一般可分为常规化学推进、电推进、太阳能推进和核推进等。其中,常规化学推进仍是目前航天器的主要推进方式。单组元推进技术已经非常成熟,由于其比冲较低,于是后来开发出双组元推进技术。这两种化学推进方式均需要复杂的增压装置,简化增压气路成为该领域一个研究热点。据报道,荷兰应用科学研究所普林斯实验室研究了固体推进剂冷气发生器,它能产生常温的增压气体,由于气体发生器固有的技术特点,可在非加压状态储存气体,从而在很大程度上简化了增压气路(图5-12)。

图5-12 固体推进剂冷气发生器演示样机

直接采用气体发生器作为动力源,也是微小航天器推进或姿控可以采用的一种有效方式。美国国家航空航天局(NASA)已经将微小航天器技术列为未来十大计划之一,因此微纳卫星或其他微小航天器可能成为未来的主流,这将成为气体发生器的又一个重要应用领域,低成本和高可靠性的优点将促进其对这一市场的占领。

3.导弹增压

气体发生器可用于导弹增压装置,主要体现在弹头内部充气和燃料箱增压两个方面。在导弹飞行过程,弹头会受到空气阻力而发生变形。气体发生器所产生的气体能够起到补压作用,从而起到保护弹头的作用(图5-13)。

图5-13 增压用气体发生器的三维示意图

此外,液体燃料发动机在飞行过程中,由于燃料的消耗,会导致燃料贮箱中的压力降低,不论是泵压式,还是挤压式燃料输送系统,都需燃料贮箱具有一定压力,只是大小不同,这就使贮箱增压技术具有十分重要的意义。能够快速响应、产气速率可调、体积和质量小、免维护的气体发生器在这一领域具有极大的应用潜力。

4.红外诱饵(www.xing528.com)

红外诱饵是指利用具有与真目标相近红外特征的物体作为诱饵,对敌实施迷惑和干扰。一般所说的通常为机载红外诱饵弹,专门针对敌方的红外制导武器而设计,使其偏离真目标,从而脱离红外制导导弹的追踪。目前,也有其他诱饵研究,利用气体发生器产生的热气体,充满各种形状的气袋,如人形、坦克形状等,并使其具有与真身相近的红外体征,从而在战术上起到诱骗敌人、保存部队有生力量的作用。

5.可穿戴式防护气囊

对于如高空线路安检工、高楼清洁工人等高空作业人员,虽然有防止跌落的安全带和安全绳等设施。但是,如果遇到突发状况(包括安全绳滑落、安全带松脱等),那么工人的安全就没有二次保障的措施,后果将不堪设想。而高空作业防坠服能为高空作业人员提供最后一道安全防线。有设计师构想出一种马甲式防护服,分别在胸口及后背装备安全气囊,当人不慎从高空坠落时,气囊快速展开,将人完全包裹起来,最终达到保护人体的重要器官不被伤害,如图5-14所示。

图5-14 高空防坠气囊

跌倒防护气囊是近年来兴起的一种专门为老年人开发的主动防护技术。该技术首先通过传感器监测人体跌倒时的加速度和角速度,从而对跌倒动作进行识别和确定;然后发出点火信号,使气体发生器工作,产生气体后快速充满气囊,从而保护老年人跌倒时最容易受伤的髋部和臀部(图5-15)。由于所使用的气体发生器体积和质量很小,平时将气囊收叠起来,穿戴起来就像一条普通的腰带。所以,对老年人的身体活动不会造成任何不便。

图5-15 老年人跌倒防护气囊展开后照片

6.水上救生气囊

救生衣通常指对水上个体救生器材中佩戴在人员身体上的、供个体使用的、能提供一定浮力及浮力分布、以增加落水者存活可能的衣服或装置。救生衣广泛用于远洋航行、渔业作业、防汛救灾、水上娱乐及其他领域中,是一种重要的水上个体救生设备。救生衣由人类早期使用的充气后的动物肺脏、胃部及膀胱,或者用空心麦秆及芦苇等制作的装备,逐渐发展到软木救生衣和牛皮充气救生衣等具有现代救生衣雏形的救生设备,直至现代多种材料、多种样式的救生衣。目前,救生衣根据浮力材料种类及浮力提供方式可以分为三种:由气囊提供浮力的气胀式救生衣、由疏水轻质材料提供浮力的固有浮力式救生衣和二者混合提供浮力的混合式救生衣。每一种救生衣,在性能、成本、使用或携带便捷性、人机工程学等方面,都具有自己独特的优势与劣势。

综上所述,一种平时体积小巧,携带方便,使用时漂浮性能好,具有保暖性的救生衣,是最利于水上救生的。目前,由高压气瓶供气的救生衣满足了除保温性能之外的其他性能;而燃烧型气体发生剂,通过自身燃烧快速产生大量气体产物,这些气体产物在产生的同时还会被反应体系加热。

2005年,本书作者课题组杜志明[39]等人提出一种快速充气、保暖式水上救生装置,通过烟火型气体发生剂燃烧快速产生大量气体产物。该气体产物被反应体系加热,经过冷却剂后充入气囊,可以使救生衣长时间保持40~50°C。2019年,本书作者张宇鹏[40]进一步系统设计和研究了以气体发生剂为基础的自热气胀式救生装置,通过与传统CO2气瓶充气的气胀式救生衣进行了多项性能比较,实验证明了该装置既保证了充气量足且迅速,又具有显著的自热效果。通过气体发生剂供气的自热气胀式救生衣,平时体积小巧,便于携带,使用时充气迅速,气量充足,保温性能优良。

救生手环也是一种利用气体发生器技术开发的穿戴式救生设备。同样凭借气体发生器质量和体积小、响应迅速的优点,让救生手环成为一种值得信赖的水下救生产品。当人员发生溺水时,可以通过长按按钮,发生器接收触发信号后工作,迅速产生气体,打开气囊,为溺水者提供浮力,从而获得宝贵的救援时间(图5-16)。

图5-16 救生手环工作前、后照片

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈