PDF《无人机电磁弹射器的综合制动方法 س》

e d d y c u r r e n t b r a k e ;

H a l b a c ha r r a y s ;

r u b b e r d a m p i n g b r a k e 无人机电磁弹射器是利用直线电机产生电磁 力将飞机在短距离内推进至起飞速度的装备, 它 具有效率高、 结构紧凑、 维护方便、 弹射全程速度 可控等优点, 是固定翼无人机发射起飞的一个新 方向[

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4 ] .为了适应战场环境, 弹射电机长度和 重量都必须有限制.在设计中, 弹射轨道被分配 为飞机弹射加速段和起飞后的制动段, 通常优先 考虑延长加速段来增大弹射起飞速度.在电机整 体长度受限的情况下, 制动段距离必然受到进一 步限制.因此, 必须加强研究短行程电磁弹射系 统的制动问题, 在不影响无人机弹射起飞的前提 下, 使弹射台的制动距离越短越好. 电机系统通常采用反接制动、 再生制动、 电阻 制动等方式, 直线电机系统也有采用涡流制动方 式的.涡流制动方式对电磁弹射器结构改动小, 容易实现, 文献[

5 ] 针对电磁弹射的制动特性, 提 出制动段采用非叠片定子铁心加强涡流制动力的 方法, 给出了计算制动力的数值拟合公式, 并对电 机的制动性能进行了仿真, 但该方法所提供的制 动力有限, 难以完全满足实际需求;

橡胶阻尼制动 方式成本低, 制动效果好, 但动子末速度较大时, 单一的橡胶阻尼制动方式制动效果欠佳, 容易对 动子造成损坏.文献[

6 ] 针对双边型直线永磁无 刷直流电机的电磁制动方法展开研究, 比较分析 了几种电磁制动方案, 并给出了仿真结果, 但几种 方法单独使用, 制动效果仍有限.吴峻等提出的 综合方法是在原有采用非叠片定子铁心加强涡流 制动的基础上, 另外独立增加 H a l b a c h永磁体阵 收稿日期:

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0 6 基金项目: 国家科技支撑计划资助项目(

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0 1 ) 作者简介: 吴峻(

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7 3 ―) , 男, 江西玉山人, 研究员, 博士, E m a i l : j u n w u

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9 @a l i y u n . c o m 国防科技大学学报第37卷 列涡流辅助制动装置, 并在轨道末端应用橡胶阻 尼方式来实现最终制动, 这种方法能避免出现单 一方式制动能力不够且有可能造成动子碰撞损坏 的问题.

1 无人机电磁弹射器模型及制动方法的 描述 无人机电磁弹射器主要包括控制系统、 储能 模块、 电力电子模块、 直线电机四个部分.直线电 机作为电磁弹射器的执行机构, 要求推力大、 机械 性能优.由于永磁无刷直流直线电机(LinearPermanentMagnetBrushlessDirectCurrentMotors,LPMBLDCM) 具有类似交流电机结构简单、 维护 方便的优点, 又具有类似直流电机调速性能好、 效 率高、 单位出力大的特点, 因此, 采用一种对称双 边结构的 L P M B L D C M.如图 1所示, 它的定子采 用短距集中型绕组, 直线电机的定子构成了弹射 轨道, 弹射平台是直线电机的动子.飞机起飞后, 弹射平台须制动, 因此, 在电机传统的结构基础 上, 还需考虑设计相关的制动措施. 图1电磁弹射器的直线电机结构 F i g .

1 S t r u c t u r eo f l i n e a r m o t o r i nE Ml a u n c h e r 现有的电制动有能耗制动、 再生制动、 反接制 动以及涡流制动等.其中, 能耗制动在低速时无 法实现有效制动, 且能量全部以热能形式消耗, 这 就要求电机具有良好的散热特性;

再生制动则须 增加功率器件, 能量回馈到主回路技术复杂;