空軍勤務學院航材管理系 / 魏良民 柏林 張建峰

軍用無人機裝備戰(zhàn)備方艙的設(shè)計探究

空軍勤務學院航材管理系 / 魏良民 柏林 張建峰

軍用無人機作為新型裝備，列裝部隊時間短，生產(chǎn)數(shù)量少，其裝備保障、維修工作還相對薄弱。本文通過對無人機裝備戰(zhàn)備方艙的設(shè)計開發(fā)，著眼無人機裝備保障的機動性和靈活性的提升，意在從整體上提高無人機裝備保障能力。

無人機、戰(zhàn)備方艙、裝備保障

隨著科學技術(shù)的發(fā)展及軍事戰(zhàn)略思想的轉(zhuǎn)變，無人機技術(shù)逐漸在軍事領(lǐng)域大放光彩。由于具有體積小、隱蔽性好，因無人駕駛而沒有人員傷亡危險，使用靈活且可長時間在高威脅區(qū)域執(zhí)行作戰(zhàn)任務等特點，近年來無人機技術(shù)在我軍偵查、對地打擊等專業(yè)領(lǐng)域均得到推廣應用。

然而，軍用無人機作為新型裝備，列裝部隊時間短，生產(chǎn)數(shù)量少，其裝備保障、維修工作還相對薄弱。在這樣的情況下，針對戰(zhàn)備方艙的設(shè)計研究，對于無人機部隊實施快速、高效、不間斷、大運量的物資運輸，滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭對作裝備戰(zhàn)物資高消耗的需求，為無人機作戰(zhàn)、訓練提供有力保障，都具有重要意義。

一、設(shè)計需求

由于無人機系統(tǒng)飛行過程中無人駕駛，而且飛行環(huán)境難以預料，一旦出現(xiàn)飛行故障，將造成飛機墜毀等嚴重事故。因此，無人機對飛行控制系統(tǒng)的可靠性和防危性，以及飛行狀態(tài)監(jiān)控、故障預測和快速診斷能力的要求都很高，各類裝備在運輸儲備中要考慮對其精密度的保護。

另外，無人機要形成戰(zhàn)斗力，必須依靠地面指揮系統(tǒng)的遙控指揮。地面指揮系統(tǒng)包含信息處理、無人機操縱、溝通協(xié)調(diào)等功能，需要大量的裝備予以保障。然而目前我軍地面指揮系統(tǒng)的裝備呈現(xiàn)出需求種類多、實際數(shù)量少的狀態(tài)，因此，在無人機儲運單元的設(shè)計中，要充分考慮地面指揮系統(tǒng)的裝備保障問題，而不能僅限于無人機本身的裝備保障。

作為我軍新型信息化、數(shù)字化“殺手锏”裝備，無人機系統(tǒng)均采用現(xiàn)代電子及機電技術(shù)、自動化程度高的新設(shè)備，且設(shè)備眾多、組成復雜，對裝備保障提出了更高要求。近些年，我軍無人機型號研發(fā)、列裝呈現(xiàn)出日益增多的局面，無人機所擔負功能也各有不同，尺寸、大小也是千差萬別，因此在裝備保障方面要對無人機進行戰(zhàn)備方艙設(shè)計，所設(shè)計儲運單元要符合運輸設(shè)備實際運輸條件，以提高裝備的保障效率。

二、主要功能

設(shè)計無人機戰(zhàn)備方艙，是為了提高運輸工具的空間利用率，把無人機部隊執(zhí)行各項任務所需要的裝備組合優(yōu)化，從而快速、安全、可靠地運輸?shù)街付ǖ攸c，使得無人機部隊順利完成各項任務。

戰(zhàn)備方艙作為一個移動倉庫和野戰(zhàn)機動裝備保障設(shè)施，相比傳統(tǒng)的航材集裝方艙更加適應無人機裝備保障特點，能夠更加合理地利用內(nèi)部空間，能夠裝載更多的無人機裝備，具有優(yōu)良的裝卸搬運能力，能夠滿足公路、水路、鐵路及航空多種運輸要求，能夠解決無人機部隊野戰(zhàn)條件下裝備儲存運輸、快速發(fā)付和現(xiàn)場供應等問題。除此之外，儲運單元也可以作為無人機的日常存儲倉庫，對無人機裝備進行存放，以便于日常管理、使用。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.戰(zhàn)備方艙外部結(jié)構(gòu)的布局

無人機裝備戰(zhàn)備方艙外部形狀與軍用集裝箱類似，均是長方體結(jié)構(gòu)。戰(zhàn)備方艙外部結(jié)構(gòu)的主體部分由鋼骨架、底板、頂部防護板、門板等組成，通過角件、鉚釘?shù)炔考B接起來，以實現(xiàn)箱體主體部分外部結(jié)構(gòu)的整體封閉。

為了便于發(fā)付，提高環(huán)境適應性，儲運單元采用多艙門設(shè)計方式，箱體四周均設(shè)艙門，每個艙門上均設(shè)置連桿鎖用于戰(zhàn)備方艙的鎖定，其結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有航材方艙所使用的連桿鎖相似。同時，側(cè)壁防護板上設(shè)置名牌，用于對戰(zhàn)備方艙信息進行注釋。儲運箱體8個角處安裝符合集裝箱運輸標準的角件。運輸單元由于需要吊裝搬運，且自身重量和載重比較大，因此在箱體頂部四個角件處設(shè)置四個吊環(huán)。為了方便儲運單元的裝卸搬運，便于叉車舉升，儲運單元底盤鋼支架上設(shè)置叉車槽，如圖1所示。

圖1 戰(zhàn)備方艙外部正面圖

在進行無人機裝備戰(zhàn)備方艙外部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了確保儲運單元具有良好的性能，各個部件應滿足我軍軍用集裝箱的通用規(guī)范要求；為了使箱體能夠承受巨大的拉伸力、重壓負荷力，并具有強大的抗沖擊能力，設(shè)計時應滿足國家標準“GB/T5338-2002《系列1集裝箱技術(shù)要求和試驗方法 第1部分：通用集裝箱》中“5.1設(shè)計總則”的技術(shù)要求。

2.無人機戰(zhàn)備方艙的內(nèi)部設(shè)計

無人機戰(zhàn)備方艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要根據(jù)所裝載裝備的類型、尺寸大小進行系統(tǒng)設(shè)計。由于所裝載的裝備種類較多，性質(zhì)不同，在裝載過程中也有不同要求。為了最大化利用儲運單元內(nèi)部空間，使得內(nèi)部空間布局合理、方便裝載與發(fā)付，在對無人機戰(zhàn)備方艙內(nèi)部關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時應注意：

（1）貨架上的層板能夠根據(jù)貨物形狀、體積尺寸等需求進行靈活調(diào)整，不僅可以增減層板的數(shù)量，而且可以調(diào)整層板的高度、位置。在符合裝載規(guī)律的前提下，內(nèi)部空間劃分要盡可能使裝載能力最大，并且使用方便。

（2）內(nèi)部空間劃分時盡量集中放置相同器材，以便于裝載和發(fā)付。對于結(jié)構(gòu)不規(guī)則的器材，應充分考慮其特殊性，在條件允許的情況下盡可能將結(jié)構(gòu)具有互補性的裝備統(tǒng)一放置，以便于充分利用內(nèi)部空間。

（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局應充分考慮外部框架結(jié)構(gòu)，與外部結(jié)構(gòu)形成良好的契合，方便貨架、層板等部件的安裝、固定，同時有利于儲運單元整體承重。對于一些容易丟失、尺寸較小的零部件，要獨立設(shè)置空間。

四、材料選擇

1.防護板組件結(jié)構(gòu)

戰(zhàn)備方艙防護板主要由骨架、外蒙皮、夾芯材料和內(nèi)蒙皮組成。其結(jié)構(gòu)是骨架作為外框架，內(nèi)部由內(nèi)外蒙皮中間填充夾芯材料組成。這樣設(shè)計的原理在于，內(nèi)外蒙皮用以承受軸向載荷與徑向剪力，緩沖材料則將載荷與剪力由一塊蒙皮傳遞到另一塊蒙皮。骨架作為內(nèi)外蒙皮和夾芯材料的外框架，不僅可以提高門板與壁板的強剛度，而且還可以用于安裝合頁等附件。

在選擇內(nèi)外蒙皮材料時，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，彩鋼板板厚較?。ê?.5mm）、強度大、重量輕且具有良好的隔熱性能，經(jīng)常被用作外部結(jié)構(gòu)材料。因此，彩鋼板符合戰(zhàn)備方艙防護板性能要求，擬將其作為內(nèi)外蒙皮；骨架主要是用來提高門板、壁板的結(jié)構(gòu)剛度，槽鋼作為一種截面為凹形槽的長條鋼材，具有良好的結(jié)構(gòu)強度，主要被用于建筑結(jié)構(gòu)、機械設(shè)備等，因此比較適合用作骨架材料。

2.夾芯材料的選擇

戰(zhàn)備方艙門板與壁板采用夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)外蒙皮之間填充夾芯材料，也稱為緩沖材料。夾芯材料的性能是決定戰(zhàn)備方艙夾層結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵，因此選用夾芯材料時應考慮多種影響因素，擬采用隔熱性能好、質(zhì)量輕、強度高的材料作為夾芯材料。

根據(jù)芯材的具體種類，夾芯材料可分為三類：泡沫鋁夾芯材料、金屬型夾芯材料和聚合物泡沫夾芯材料。通過對幾種夾芯材料特性的比較，聚合物泡沫夾芯材料因用料少、質(zhì)量輕且易于加工、生產(chǎn)，更符合儲運單元的特性要求，因此比較適合用于儲運單元內(nèi)外層蒙皮之間的填充緩沖劑。

3.粘接劑的選擇

儲運單元門板、壁板是通過粘接劑將內(nèi)外蒙皮與硬質(zhì)聚氨酯泡沫粘接而成。因此，粘接劑是關(guān)鍵材料，其綜合性能的好壞對防護板的質(zhì)量有著重要影響。硬質(zhì)聚氨酯泡沫板通常采用現(xiàn)場發(fā)泡法與粘接法兩種工藝成型方法，因粘接法對防護壁板質(zhì)量控制更為容易，基本可以消除板材質(zhì)量不穩(wěn)定的隱患，符合戰(zhàn)備方艙的設(shè)計要求，所以戰(zhàn)備方艙防護板擬采用粘接法成型工藝。但粘接法加工工序多，材料浪費較大，對材料的加工精度與粘接有較高要求，因此需要一種耐溫好、韌性好的粘膠劑。

通常使用的粘膠劑有：以聚氨酯為基材的粘膠劑、以環(huán)氧樹脂為基材的粘膠劑、以增韌環(huán)氧樹脂為基材的粘膠劑、以改性環(huán)氧樹脂為基材的粘膠劑。四種粘膠劑的主要性能，如表1所示。

表2 物流園區(qū)功能分區(qū)占地面積

五、RFID技術(shù)的應用

無線射頻設(shè)別（RFID）技術(shù)在無人機裝備戰(zhàn)備方艙中采用，可實現(xiàn)無人機裝備器材在非接觸情況下、沒有打開戰(zhàn)備方艙箱體的條件下，快速、精確清點儲運單元內(nèi)物質(zhì)器材的功能。裝備器材無論是在訂購之中、運輸途中，還是倉庫儲存，通過無線射頻技術(shù)都可以實時掌握器材的所有信息。

戰(zhàn)備方艙在運輸途中的管理功能主要是通過貼在集裝箱和裝備上的射頻識別標簽實現(xiàn)的。射頻接收轉(zhuǎn)發(fā)裝置通常安裝在運輸線的一些檢查點上，例如門柱上、橋墩旁，以及倉庫、車站、碼頭、機場等關(guān)鍵地點。接收裝置收到射頻信息后，聯(lián)通接收地的位置信息，繼而上傳至通信衛(wèi)星，再由衛(wèi)星傳送給控制中心，最后送入中心數(shù)據(jù)庫中使用。