一种火箭助推无人机集群自主发射控制系统

1.一种火箭助推无人机集群自主发射控制系统，其特征在于，包括地面控制站、N架无人机集群和X架备用无人机集群；所述地面控制站的车载自组网数据链同时与N架无人机和X架备用无人机的机载自组网数据链连接，通过天线进行下行遥测数据的接收和上行遥控指令的发送，实现上下行通信；每个无人机分别各自安装有机载的起爆器以及配备一枚助推火箭，通过地面控制站发送起飞指令，触发各自机载起爆器执行火箭点火操作，实现一站多机式集群有序自主发射控制；所述起爆器通过供电通讯航插与无人机连接，同时，通过点火输出航插与火箭连接；火箭与无人机的点火驱动电路通过一根缠绕在发射架旋转臂上的点火线缆连接；火箭尾部引出两根点火驱动线缆，对应火箭点火正负极，末端焊接脱插插头；点火线缆通过螺旋缠绕方式固定于发射架的旋转臂上；该脱插插头与安装在无人机机腹的脱插插座通过磁吸方式连接；所述无人机的机载电池通过自带的供电通讯航插插头，与起爆器的供电通讯航插插座对接，提供稳定可靠电源给起爆器内部需要供电的所有功能模块。 2.如权利要求1所述的一种火箭助推无人机集群自主发射控制系统，其特征在于，飞控计算机接收到地面操作人员发送的火箭点火指令后，通过无人机自带的供电通讯航插插头，与起爆器的供电通讯航插插座对接，发送火箭点火指令给起爆器内部的主控CPU模块；主控CPU模块将点火指令转化为点火控制信号，通过起爆器内部的MOS管或固态继电器导通电路，通过点火输出航插插座传输至与其对接的点火输出航插插头，提供持续稳定的点火驱动电流给火箭；点火驱动电流转化为热能，引燃推进剂进行点火助推，或者控制开伞舱门、开气囊舱门作动器或者抛伞作动器工作。 3.如权利要求1所述的一种火箭助推无人机集群自主发射控制系统，其特征在于，所述火箭与无人机间通过锥形面进行连接，主锥面配合由凸锥和凹锥组成，无人机飞机腹部为凸锥装置，火箭端为凹锥装置，凸锥和凹锥通过精密机械加工实现高精度配合；安装火箭时，无人机尾部凸锥插入助推火箭头部凹锥，由锥面导向作用完成初步定位；当助推火箭点火燃烧时，推力通过锥形连接传递至无人机，此时锥面在轴向力作用下紧密贴合；当火箭燃料耗尽，推力骤降为零，锥面间的轴向压紧力消失，分离机构在气动阻力与重力耦合作用下自动解锁。 4.如权利要求1所述的一种火箭助推无人机集群自主发射控制系统，其特征在于，工作原理如下：步骤一：将N架无人机分别固定在地面的N组发射架上，打开机载电池供电开关，完成全机上电；步骤二：地面控制站发送全机自检指令分别给N个飞控计算机，完成各无人机飞前地面自检，并将自检状态传送给地面控制站；步骤三：飞行指挥人员确认是否有自检状态异常的无人机，如果有，从备用无人机中按提前设置的任务序号，选择一架进行替换并自检；否则，进入步骤四，对自检状态正常的无人机进行火箭助推发射；步骤四：飞行操作人员接收到起飞指令后，操作车载计算机发送所有自检状态正常的无人机的指定发射顺序和指定发射间隔信息的起飞指令，并按顺序和间隔发射；具体发射过程为：步骤401：N架无人机各自开始发动机点火起动，发动机达到起飞转速后通过机载自组网数据链以无线电连接的方式回报状态给地面控制站；步骤402：飞行操作人员通过操作车载计算机的网络接口或串行通信接口，按预设程序依次自动发送1#无人机起飞指令，间隔T 1 时间后，再发送2#无人机起飞指令，间隔T 2 时间后，再发送3#无人机起飞指令，间隔T 3 时间后，……，间隔T N-1 时间后，再发送N#无人机起飞指令，直到所有的起飞指令发送完成给车载自组网数据链；起飞指令中包含有各自无人机飞机编号；步骤403：车载自组网数据链通过天线将起飞指令发送给各无人机的机载自组网数据链；步骤404：机载自组网数据链接收到起飞指令后，传输至飞控计算机，飞控计算机再通过串口连接发送给各自机载的火箭起爆器；步骤405：起爆器接收到指令后，控制内部的MOS管或继电器导通，通过点火输出线路给助推火箭提供持续电流，达到点火阈值后火箭点火；步骤406：各无人机判断自身点火是否失败，若点火失败，则通过机载自组网数据链向地面控制站及周边的备用无人机广播点火失败信号，触发替换流程；否则，进入步骤407；步骤407：火箭点火成功后带动无人机一起向上飞行，缠绕在发射架旋转臂上的点火线缆随无人机上升而逐渐绷紧，靠近机腹线缆段末端的脱插插头与固定在无人机机腹的脱插插座自动断开，从而实现脱插接插件的自动分离；步骤408：当燃料燃烧结束后，火箭由于重力作用与无人机机身分离，火箭助推发射完成，无人机达到最低设计空速；继续在发动机的持续推力作用下，无人机速度持续上升，达到任务飞行空速，进入各自的任务阶段。 5.如权利要求4所述的一种火箭助推无人机集群自主发射控制系统，其特征在于，所述步骤四中，对于N架自检状态正常的无人机，其发射顺序和发射间隔，以及飞行任务航线、飞行高度、飞行速度和飞行区域飞行相关参数，均已提前装订到机载飞控计算机中。 6.如权利要求4或5所述的一种火箭助推无人机集群自主发射控制系统，其特征在于，所述步骤403中，车载自组网数据链和N架无人机各自的机载自组网数据链之间采用时分复用或频分复用技术实现一站多机的通信模式。 7.如权利要求4或5所述的一种火箭助推无人机集群自主发射控制系统，其特征在于，所述步骤406具体替换过程为：备用无人机系统根据点火失败数量，记为M，按预设任务序号从 X 架备用无人机中自动选取等量进入发射就绪状态，并向地面控制站上报发射就绪状态；地面控制站发送全机自检指令给M架备用无人机各自的飞控计算机，完成其飞前地面自检；对自检状态正常的备用无人机将继续进行火箭助推发射，以替代和补全原N架无人机中发射失败的M架无人机编队；车载计算机会按照预设逻辑重新计算所有备用无人机的发射顺序和发射间隔，以及飞行任务航线、飞行高度、飞行速度、飞行区域飞行相关参数；经过地面操作人员确认后，由飞行操作人员通过车载计算机，按重新计算出的发射顺序和间隔，向所有自检状态正常的M架备用无人机发送起飞指令。