Z5型无人直升机 2.docx
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Z5型无人直升机2
Z-5型无人直升机系统
研制单位
中国人民解放军总参谋部**研究所，全所员工1300余人，拥有一支由博士、硕士和享受政府特殊津贴的高级工程师带领的数百人的科研团队和一支数百人的技师、技工队伍。
多年来，面向全军部队，研制的产品、提供的服务呈现多品种、系列化。
先后推广运用八十多项科研成果，其中二十余项分别获得国家科技进步二、三等奖和军队科技进步一、二等奖，为部队提供了数万套高水平、高质量的器材和设备，并多次承担我军大型军事演习和重要军事活动的保障任务，受到军委和总部首长的好评。
该所在小型喷气动力、高速远程飞行控制、传感器弱信号处理、计算机仿真和高速图像处理等核心技术的开发研究方面独具特色。
作为国内最早研制生产无人机的单位，我所从上世纪六十年代开始，陆续生产了各型无人靶机近万架。
从九十年代开始，加快无人机技术创新步伐和产品的升级换代，产品呈多机种、多用途、系列化发展趋势，除靶机的研制生产外，新研制和生产了S－100系列无人机、W－50型多用途无人机、Ⅰ-z型遥控旋翼机、Ⅱ－150型遥控靶机、S－200W型双发高速靶机、Z－3型无人直升机等多种型号无人机，并为产品配套研制生产了CYS－40F发动机、CYS－80F发动机、CYS－350F发动机、CYS－40WP涡喷发动机等多种无人机专用发动机。
这些新产品在军用和民用领域都显现出较高的军事和经济效益。
该所设有高速靶机研究室、无人直升机研究室、多用途无人机研究室、计算机软件研究室、激光模拟训练研究室、导调训练装备研究室、警用装备研究室、实弹靶标研究室、影像靶研究室、飞行控制实验室、惯性导航实验室、发动机实验室、强度实验室、激光实验室、超声实验室、虚拟现实实验室等专业实验室和五个生产车间，已成为涉及多种学科，具有鲜明专业特色的军事装备研发生产基地，为军队训练的现代化建设作出了应有的贡献。
1.工作原理
无人直升机具备垂直起降、定点悬停、灵活机动、载荷挂载便捷等优点，可以长时间在特定区域进行侦察监视、广播宣传、投撒宣传品、投放防爆武器、通信中继等活动，从而受到了世界各国军方的高度重视。
受场区条件及使用条件约束，我军对无人直升机系统的需求更为迫切。
受各方面技术条件的约束，我国无人直升机尚未形成定型装备，尽快研制出符合军方需求的无人直升机系统的需求越来越迫切。
无人直升机系统主要由直升机平台分系统、地面测控站分系统、机载任务设备分系统和地面测试保障分系统组成。
1.1系统工作原理
整体系统结构图如图1所示：
Z-5型无人直升机的总体气动布局结构图：
图1总体气动布局图
无人直升机的三维外形图和布局图如下图2-3所示：
图2无人直升机三维外形图
图3系统组成框图
2.战技指标和功能性能
2.1技术指标
2.1.1总体技术指标
测控距离：
≥150km
有效载荷：
≥50～80kg
任务准备时间：
≤30分钟
抗风能力：
≥6级
MTBF:
≥18h
MTTF:
≤0.5h
2.1.2分系统技术指标
3.1.2.1无人直升机平台系统
最大起飞重量：
≥450kg
最大平飞速度：
≥160km/h
巡航速度：
≥120km/h
续航时间：
≥6h
使用升限（可悬停）：
≥3500m（海拔，满载荷、满燃油）
控制和导航方式：
遥控、GPS自主导航
3.1.2.2地面测控站
作用距离：
≥150km（无线电通视）
工作频段：
符合GJB相关标准
遥控系统：
指令容量：
≥50条（可编程）
数据误码率：
≤10-5
遥控指令差错率：
≤10-6
遥测系统：
数据误码率：
≤10-5
视频信号加密方式：
15位伪随机码
3.1.2.3任务设备
机载侦察监视设备包括：
陀螺稳定平台、捕获电视、主控分系统、数据下载及播放软件。
能够遥控跟踪、自主搜索捕获并稳定跟踪目标；
能够实时对观察区域的目标进行搜索、识别与监视，所获得的凸显稳定清晰；
图像信息显示内容包括：
电视图像及十字丝、时间（时、分、秒、毫秒）、方位角、高低角；
遥控开关机、数据记录和光学参数调整等功能由遥控指令触发；
具有质心跟踪和相关跟踪2种跟踪方式；
系统具有自检功能。
a）稳定平台和跟踪器
稳定平台工作范围：
方位：
360。
×n
俯仰：
±60。
（垂直基准）
最大转动角速度：
≥30。
/s
最大转动加速度：
≥20。
/s2
稳定精度：
≤0.2mrad
指向精度：
≤1.5mrad
功耗：
≤100W
b）识别距离
在大气水平能见度≥15km，太阳高角≥5。
条件下，
捕获电视：
对4m×5m的目标识别距离≥3km
c）可靠性
MTBF:
≥200h
MTTF:
≤0.5h
d）设备重量、结构尺寸及功耗：
满足装机要求
e）陀螺稳定平台技术特性
方位：
360。
×n
俯仰：
+10。
—-110。
（镜头水平向前为0。
）
最大转动角速度：
≥60。
/s
最大转动加速度：
≥60。
/s2
稳定精度：
≤30μrad
指向精度：
≤1mrad
静态跟踪精度：
≤4个像素
动态跟踪误差最大值：
≤1/10视场
f）捕获电视技术特性
类型：
彩色CCD
水平分辨率：
≥500TVL
最大视场角：
36。
×27。
物镜焦距：
5.7mm—115mm连续可变，具有焦距实时输出功能
有效像元素：
753（H）×582（V）
g）图像地面接收设备
图像地面接收设备为地面站的一部分
图像接收速率：
≥2Mbps
图像接收误码率：
≤10-5
2.2环境适应性指标
2.2.1无人直升机及机载设备
工作温度：
-40。
C—+55。
C
存放温度：
-40。
C—+55。
C
相对湿度：
≤95%（+25。
C）
满足防锈蚀、防霉变、防盐雾及防风沙要求。
2.2.2地面站
舱内设备工作温度：
-10。
C—+40。
C
舱外设备工作温度：
-40。
C—+55。
C
存放温度：
-40。
C—+55。
C
相对湿度：
≤95%（+25。
C）
满足防锈蚀、防霉变、防盐雾、防雷及防风沙要求。
2.3功能性能指标
2.3.1飞行性能
能够实现全自动自主飞行（含自主起飞、自主降落、自主悬停）;
具有遥控、GPS自主导航两种飞行模式；
具有一定的容错控制功能。
2.3.2安全措施及应急处理
具有无控制信号自主归航并着陆，当姿态异常时具备自动回收等失控保护功能。
2.3.3操作友好性及便捷性
遥控遥测链路可实时记录、下传并在地面站上显示无人直升机各分系统的工作状态、飞行航迹、摄录图像等信息，并可事后回放；
地面站可与靶场试验指挥通信系统互联互通。
2.3.4数据的记录存储和输入输出
机载摄录设备可实现高质量视频摄录，并具有自动锁定跟踪功能；
地面站可实现参数更改记录储存功能；
系统内部时统采用GPS授时同一时间信息。
2.3.5检测和保障
配套测试、保障设备具备完善的检测、维护和故障维修功能。
2.3.6任务的装载和使用
具有可通过更换不同任务设备，完成其他使命任务的功能。
2.4数据处理和传输
2.4.1数据处理要求
能够按照预定协议正确接收无人机下传的遥测数据，以数字和图形的方式实时显示并记录无人机经纬度、速度、高度、航向等飞行参数和记载设备工作状态，并可事后回放。
2.4.2数据传输接口和通信协议
可与部队现有指挥所或指挥方舱进行数据交换，对外信息交换接口协议符合《通信和测控设备互联接口约定》的相关要求。
2.5操作和维护
系统在技术准备过程中的操作使用与日常维护应简单易行；
系统对起降阵地要求低，准备、调试等工作应该尽可能简化，外场准备时间短；
功能应有完备的功能检测和故障准备功能，故障判断到位；
对可插拔部件，采取有效措施，防止在维修更换时错插错拔；
所有插件有明确标识符。
2.6运输
无人直升机运输车和方舱载车的减震性能能够适应三级公路，方舱尺寸满足铁路和公路运输要求。
2.7电磁兼容
系统电磁兼容满足国军标要求。
2.8地面测控站
地面测控站由地面指挥控制设备、地面链路设备组成。
地面测控站采用大板方舱式车载结构统一装车，可适应市电或自带油机两种供电方式，站内设有4个工作席位：
1个监控席位、1个飞行平台控制席位、1个任务载荷控制席位和一个链路设备席位。
图8地面测控站组成图
2.8.1地面测控站结构部分
方舱采用4.4米方舱，舱体内部分隔成两个舱，前部为工作舱，后部为天线舱，隔板厚45mm。
方舱外形尺寸：
长×宽×高=4400mm×2438mm×2100mm。
工作舱内部尺寸：
长×宽×高=3101mm×2284mm×1930mm。
天线舱内部尺寸：
长×宽×高=1100mm×2284mm×1930mm。
方舱各舱门的启闭灵活，密封性良好，车辆在行驶时无振颤和撞击噪声；门转动时铰链轻便无卡滞现象；门的打开角度90°并设有限位装置；舱门打开后，能承受在外边框上加载垂直向下的0.9kN的载荷；门锁机构动作灵活可靠，保证在行驶时门无自开现象。
车窗隔音性能良好，可开启通风，车窗位置满足方舱外形及方舱内部设备安装后视觉效果协调，窗玻璃采用屏蔽玻璃。
窗帘遮光效果满足遮光要求，保证夜间行驶和工作时的隐蔽性。
采光窗、门、孔口门的四周缝隙处装置橡胶密封条。
舱体材料：
内外蒙皮为1.2mm厚的铝合金板，内有铝合金型材骨架并填充硬质聚氨脂泡沫材料与骨架蒙皮粘接而成，舱壁厚50mm，舱壁夹芯板抗撞击满足GJB870—1990有关抗撞击要求并具有阻燃自熄性能，舱顶能承受均布载荷2.2kN/m²、集中载荷3kN/0.18m²，方舱底板能承受均布载荷3kN/m²、集中载荷10kN/0.25m²、点载荷1KN/cm²，每个角件能承受140kN力；舱体传热系数小于1.5w/m2℃。
淋雨：
满足GJB870—1990有关要求。
涉水：
满足GJB870—1990有关要求。
方舱寿命：
不低于20年。
方舱安全：
靠近门口有排水孔一个。
大门锁为外锁内开式（三点式门锁）。
4.2.2.1方舱内部布局
按照设备布局要求，舱内设计布局如下图所示。
图9Z-5直升机测控方舱内部布局图
图10Z-5直升机测控方舱内部布局图
舱顶风道及防静电地板底部设有线槽，空调管线、电源线、设备信号线等分开走线，使用不同的线槽，舱底四周敷设有信号地和安全地铜带。
灭火器及把手设在舱门上，暖风机、石英钟等固定于舱内壁上。
方舱内前端安装3台测控机柜，机柜的前面安装二个航空座椅，可以前后左右调节座椅位置。
方舱右侧门的后方安装一个配电柜；在前端板和左右两侧壁的顶部安装空调风道；在舱内左右侧各安装一个通风窗，一台暖风机。
天线舱内左右各安装一台罗宾5KVA柴油发电机组，要求发电机组下车工作。
中间安装一个电动升降杆，升降杆上安装一测控跟踪天线，该天线需伸出舱顶外工作。
电动升降杆和油机之间各安装一个电缆盘，每个电缆盘可绕50m的电源线缆。
天线舱内浇注墨绿色防静电地板胶。
方舱舱内顶部设置4盏工作照明灯，照明灯为交流220V、30W。
另外安装一盏蓝色防空灯，防空灯为220V、20W。
舱内配一盏维修手灯，维修手灯为220V充电式应急灯（白色）。
工作舱右侧板设置一扇舱门，后端板中间设置一扇舱门，舱门尺寸均为（高×宽）：
1700mm×800mm，舱门内侧加装门扶手；天线舱门内加装灭火器（2个1公斤干粉灭火器）和一套土木工具。
4.2.2.2舱外布局设计
方舱外部设备包括：
空调、油机吊架、升降杆、天线杆箱和登顶梯等。
舱外设计布局下图所示。
在方舱前端板上方安装FKWD-40/BP军用空调器1台，空调器的上方安装防雨棚；两侧各安装一个手动升降杆；在方舱左右侧油机门上方各安装一个油机吊架；在方舱后端板右侧安装一个登顶梯，左侧安装一个登舱梯；在方舱顶部安装两个天线杆箱；在方舱左右侧板底部角铝上，门、通风孔口和油机门相应位置处安装登舱梯挂钩。
4.5.3.1储运车
Z-5直升机储运方舱主要由舱体和底盘组成，根据使用要求，车辆选用东风民用底盘，改装后方舱集成图如下：
Z-5型直升机运输保障车是以东风汽车有限公司生产的DFL1160B二类底盘为载体进行改装的，改装后的尺寸为：
长×宽×高（11000mm×2550mm×3960mm），其外形如图1所示：
图1运输保障车外形图
Z-5型直升机运输保障车外部布局参见图2～图5。
•底盘上制作并安装一套大板厢体，厢体四周有厢式车包角，安装在自制车辆底架上。
•将备用轮胎采用侧备胎支架安装在车辆底架左侧。
•车辆底架右侧中前部安装有一只随车工具箱，内部可放置轮架、油桶等附件。
•车辆底架左右两侧中后部各安装一只200L汽油箱，油箱前部及底部安装有钢质防护板，油箱配备接地带，可将静电导入大地。
•车辆尾部按国家标准贴有反光贴。
（军用可无）
•运输保障车右侧中前部开有一扇人员工作门，通过尺寸为800mm×1800mm（宽×高），用于人员进出方舱，方便存放附件及移动无人直升机，人员工作门采用铝合金方舱门结构。
•人员工作门下方布置有一只登车梯，用于人员登车。
•运输保障车后侧中间开有一对开门，通过尺寸为2280mm×2480mm（宽×高）,后双开门采用集装箱式厢门结构。
•运输保障车共安装有两只排风扇，分别用于进风与排风。
•厢体前后上端部两侧各安装有两只示廓灯。
•厢体右前侧安装有两只灭火器。
图2运输保障车左视图
图3运输保障车右视图
图4运输保障车内部Z-5无人直升机布置图
•车身及厢体外表面整体喷涂半光军绿色丙烯酸聚氨脂面漆。
•方舱内表面喷涂灰白色丙烯酸聚氨脂面漆。
•车架下表面喷涂黑色沥青漆。
•车外部金属结构件都进行酸洗镀锌处理，表面再喷漆或喷塑。
4.5.3.2液压尾板系统
Z-5直升机外形尺寸为：
长5687mm，宽1516mm，高2365mm，总重为400公斤。
图2直升机液压尾板放置图
由于液压尾板在1800mm处荷载为550kg，故能保证无人机安全升降。
附件一：
机组人员培训计划
（一）培训人员及分工，共7人:
带队干部1名（总体负责，任务规划）、主操作手1名（飞行操控，机务保障）、副操作手1名（飞行操控，机务保障）、遥测手2名（设备检查，任务操控）、结构机师1名（机体检查，设备装调）、发动机手1名（动力保障）
（二）培训内容及周期:
序号
内容
时间
备注
序号
内容
时间
备注
1
飞行理论学习
6
7人
10
操作规程学习
5
7人
2
飞行理论考试
1
7人
11
现场机务学习
15
7人
3
模拟飞行学习
15
3人
12
正常飞行程序
5
7人
4
模拟飞行考试
1
3人
13
故障及紧急情况处理
5
7人
5
模型飞行
20
3人
14
飞行空域规划
2
7人
6
模型飞行考核
1
3人
15
无任务飞行操作
10
7人
7
Z-5系统熟悉
5
6人
16
带任务飞行操作
5
7人
8
Z-5部件熟悉
5
6人
17
实际飞行考核
10
7人
9
Z-5任务设备熟悉
5
6人
小计
118
系统配置明细表
序号
名称
单位
数量
单报价
备注
1
Z-5型无人直升机
架
1
标准型
2
测控地面设备
套
1
含双备份测控系统
3
测控车（含改装）
辆
1
东风车、标准军用方舱、
4
储运车（含改装）
辆
1
东风车、标准军用方舱
5
地面保障系统
套
1
组合工具含场强仪，测风仪，手持GPS，发动机组合工具等
6
备品备件、附件
套
1
含备用工具等。
7
培训
套
1
3个月、6人
8
系统集成和试验费
套
1
集成、联调试验费
合计
升级会员 