【摘要】：森林消防工作屬于搶險救災性質,事關生態(tài)安全和人民生命財產安全。林火發(fā)生后,滅火安全和火勢遠距壓控仍然是世界性難題。森林滅火彈作為一種遠程滅火工具,在森林防火方面具有重要的作用。無人機作為一種運載平臺,在軍事和民用領域具有廣泛的應用。無人機用森林滅火彈基于無人機特性研制,可以充分利用無人機平臺的特點,使森林滅火彈的使用不受場地限制,進而提高滅火安全性。本課題對無人機用森林滅火彈總體技術進行研究,包括森林滅火彈總體方案、彈丸結構、平衡裝置、發(fā)射特性、內外彈道特性以及滅火劑的分散特性等。并利用軟件對該彈進行了動力學及運動學方面的仿真研究,研究結果為無人機用森林滅火彈研發(fā)、工程應用提供依據(jù)。主要研究內容如下:(1)結合國內外森林滅火彈的應用現(xiàn)狀及無人機飛行工作特性,提出了無人機用森林滅火彈的總體結構方案,該方案采用平衡發(fā)射結構技術。并對彈丸結構、平衡裝置進行了初步分析設計。(2)對平衡裝置的發(fā)射強度進行了分析計算,完成平衡裝置的結構設計。同時運用Workbench軟件對彈丸進行瞬態(tài)動力學仿真,得到彈丸膛內發(fā)射時所受應力、應變曲線,仿真結果表明彈丸發(fā)射強度滿足需求。(3)運用Simulink軟件對森林滅火彈的膛內發(fā)射過程進行仿真模擬,得到彈丸、平衡裝置的運動規(guī)律。對無人機用森林滅火彈的膛內運動進行分析,建立膛內發(fā)射的壓力分布模型,結合試驗結果對無人機運載平臺的性能提出要求,保證運載平臺滿足平衡發(fā)射的需求。(4)運用Matlab軟件對彈丸外彈道進行仿真模擬,得到了彈丸位移隨時間、彈丸質心速度隨時間變化的曲線等,結果表明彈丸的飛行位移滿足滅火安全距離。(5)運用TrueGrid軟件進行有限元建模和LS-DYAN非線性顯示動力學軟件進行求解運算,在不同裝藥方式下,對彈丸的爆炸分散過程進行仿真模擬,選取中心柱式裝藥形彈體結構。接著在不同比藥量下,對滅火劑爆炸分散過程進行仿真模擬,且根據(jù)滅火劑顆粒的運動狀態(tài)及相對應的經(jīng)驗公式分析滅火劑的運動狀態(tài),結果表明單發(fā)森林滅火彈比藥量為3.21%時殼體碎裂較好,滅火劑分散均勻,有效滅火面積9m~2,與試驗結果吻合。
【圖文】：

圖 1.1 滅火彈運載平臺概念模型1.2 森林防火國內外現(xiàn)狀由于森林火災會對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和環(huán)境造成不可預測的破壞。因此，我們應該充分重視森林初發(fā)火情，控制火場的蔓延趨勢，盡可能防止損失加重[5]。如今，國外滅火技術主要有四種，分別為爆炸滅火、飛機滅火、機械地面滅火和人工降雨。爆炸滅火是引爆炸藥使泥土飛散覆蓋到火源上而滅火[6]，或者爆炸分散滅火劑覆蓋到火源上而滅火[7]，爆炸瞬間可消耗大量氧氣，產生負壓效應破壞燃燒鏈環(huán)節(jié)以進行滅火作業(yè)。在飛機滅火技術方面，，美國、加拿大和俄羅斯擁有先進的航空消防技術，在消防領域處于領先水平[8]，美國有關部門提供 10 多種消防飛機，加拿大甚至使用 500 多架飛機用于森林防火，如圖 1.2 為型號 CL-415 的水陸兩棲森林消防飛機，俄羅斯也使用了 800 多架飛機，其中型號為 Mi-26TC 大型森林消防直升機如圖 1.3 所示。機械地面滅火是運用手持式滅火

圖 2.1 彈頭部及圓柱部結構彈尾翼結構研究對彈丸尾翼部的研究，提升彈丸的飛行性能。借助尾翼產生的升力質心之后，產生穩(wěn)定力矩[26]，該力矩能夠有效阻止彈丸的反轉現(xiàn)象持穩(wěn)定的飛行。的尾翼結構可以參考尾翼式野戰(zhàn)火箭彈的尾翼部結構[27]，其形式有翼結構，如圖 2.2（a）所示。戰(zhàn)斗部直徑與環(huán)狀尾翼直徑相同，這質量較小，便于搭載，結構簡單，加工工藝好；超口徑折疊尾翼結開式和后張開式，見圖 2.2 中的（b）和（c）。這種火箭彈裝入定向疊狀態(tài)，與戰(zhàn)斗部同直徑。飛離定向器后尾翼張開，由于翼展超過，所以這種彈能以超音速飛行（同口徑尾翼由于穩(wěn)定力矩較小，在
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S762.6

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王帥;王彬旭;;當前部隊遂行森林滅火任務時面臨的問題與對策[J];消防界(電子版);2018年21期

2 楊佳沁;代豪;;新時期背景下直升機保護森林滅火作業(yè)影響因素及對策分析[J];科技與創(chuàng)新;2016年24期

3 W.HG;;航天科工集團新型森林滅火彈首飛試驗成功[J];軍民兩用技術與產品;2016年19期

4 ;陜、甘兩省警地聯(lián)合森林滅火實戰(zhàn)演練[J];中國林業(yè)產業(yè);2015年02期

5 張明遠;舒立福;杜鵬東;孟凡燁;;森林滅火彈的國內外研究現(xiàn)狀[J];林業(yè)機械與木工設備;2015年03期

6 王啟明;;《森林滅火珠》[J];心理與健康;2017年02期

7 白宗強;謝定安;丁海;張鵬飛;熊傳東;王平;;魚水情深:每逢險難總在前[J];湖北畫報(上旬);2017年07期

8 張忠榮;簡中強;張永祥;;某新型森林滅火彈運輸車[J];專用汽車;2011年03期

9 張靜;;森林滅火彈滅火效能仿真模型[J];水雷戰(zhàn)與艦船防護;2011年02期

10 田新程;;軍工技術為森林滅火添新手段[J];中國林業(yè);2011年14期

相關會議論文 前5條

1 樸金波;;森林滅火索在未來滅火中成為主要滅火手段的必然性[A];首屆中國林業(yè)學術大會論文集[C];2005年

2 胡誠;;森林滅火聯(lián)合指揮問題淺探[A];第二屆中國林業(yè)學術大會——S7 新形勢下的森林防火問題探討論文集[C];2009年

3 沈鷹;;云系模式產品在人工增雨森林滅火中的應用[A];第十五屆全國云降水與人工影響天氣科學會議論文集（Ⅰ）[C];2008年

4 翟宏偉;;現(xiàn)代農業(yè)航空作業(yè)技術示范[A];植�？萍紕�(chuàng)新與農業(yè)精準扶貧——中國植物保護學會2016年學術年會論文集[C];2016年

5 張志鴻;;加強神農架林區(qū)森林防滅火力量建設的思考與探討[A];2007年湖北省消防學術論文集[C];2007年

相關重要報紙文章 前10條

1 中國青年報·中青在線記者 王鑫昕;四川涼山1900余人投入三縣森林滅火[N];中國青年報;2019年

2 金曉萱;精準建設森林滅火救援專業(yè)隊伍[N];法制生活報;2019年

3 應福根 陳新勇;讓森林滅火用上“導彈”發(fā)射車[N];中國航天報;2014年

4 特約記者 張躍林;把忠誠獻給森林滅火事業(yè)[N];人民武警報;2012年

5 畢節(jié)軍分區(qū)司令員 敖衛(wèi);把握森林滅火規(guī)律 提高有效應對能力[N];貴州日報;2011年

6 記者 李大慶;我國森林滅火又添新裝備[N];科技日報;2010年

7 李義邋彭延軍;村里的義務森林滅火隊[N];長白山日報;2008年

8 系列報道采寫組;森林滅火揚警威[N];阿壩日報;2007年

9 ;堅決貫徹落實胡主席重要指示精神 奪取森林滅火斗爭的徹底勝利[N];解放軍報;2006年

10 記者 許金橋;履行武警部隊神圣使命 奪取森林滅火斗爭全勝[N];人民武警;2006年

相關博士學位論文 前1條

1 陳凈蓮;基于人類工效學的森林滅火手泵操作生物力學研究[D];北京林業(yè)大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 王明廣;無人機用森林滅火彈總體技術研究[D];中北大學;2019年

2 王揚;森林滅火手泵的人機工程學研究[D];北京林業(yè)大學;2008年

3 周釗;森林滅火航彈及其觀瞄投放控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學;2014年

4 張健;森林滅火手泵性能檢測研究[D];北京林業(yè)大學;2003年

5 哈樂;森林滅火彈自動化生產線的設計與研究[D];東北大學;2012年

6 王紫民;一種新型森林滅火彈的設計與仿真研究[D];中北大學;2016年

7 吳長江;B型森林滅火彈成套裝備科研項目風險管理研究[D];南京理工大學;2013年

8 毛學剛;森林滅火仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];東北林業(yè)大學;2008年

9 蔣中奎;多級森林滅火離心泵的軸向力平衡研究[D];北京林業(yè)大學;2010年

10 吳長龍;森林滅火航彈二元中心爆管研究[D];哈爾濱工程大學;2016年

本文編號：2638749