一种弹机一体化的飞行灭火弹及其控制方法与流程

本发明涉及消防技术与装备领域，特别涉及一种弹机一体化的飞行灭火弹及其控制方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快，高层建筑火灾及复杂地形森林火灾频发，传统消防手段在面对此类火情时往往受限于高度、地形或交通状况，难以在火灾初期实现快速响应与精准扑救。近年来，无人机搭载灭火装置因其机动灵活、不受地面限制等优势，逐渐成为空中灭火的重要发展方向。现有的无人机灭火系统多采用外挂式吊舱或简易抛投机构，即灭火弹作为独立载荷通过机械挂钩或电磁吸附方式挂载于无人机下方。

2、现有无人机挂载灭火装置或独立投掷式灭火弹普遍存在弹体与飞行器分离设计导致的协同性差、投放精度低、飞行稳定性不足以及无法实时反馈火场信息等问题，难以满足快速、高效、智能灭火的实战需求；尽管部分技术方案尝试将灭火功能与飞行平台结合，但大多仍停留在简单机械连接或外挂集成层面，缺乏弹机一体化结构设计与自适应控制方法的深度融合，导致系统整体性能受限、可靠性不高且操作复杂。

3、因此，亟需研发一种真正实现弹机一体化结构、具备自主飞行与精准投弹能力、并配套相应智能控制方法的新型飞行灭火弹及其控制技术，以克服现有技术中结构松散、控制滞后、灭火效率低等缺陷，提升应急救援场景下的综合灭火效能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种弹机一体化的飞行灭火弹及其控制方法，解决了现有技术中灭火弹与飞行器分离或简单外挂集成导致的协同性差、投放精度低、飞行稳定性不足、无法实时反馈火场信息以及缺乏自适应控制方法致使系统可靠性不高和灭火效率低的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种弹机一体化的飞行灭火弹，包括灭火机构、飞行机构、控制机构和支撑机构；

4、所述灭火机构为圆柱形灭火弹体，包含外壳、前端盖、后端盖以及填充于内部的灭火剂与增压器，所述前端盖、后端盖分别密封连接于外壳的前后两端，形成密闭容腔；

5、所述飞行机构包括前飞行翼、后飞行翼以及pcb支撑架，所述pcb支撑架环抱夹持于所述灭火弹体的外壳外壁，所述前飞行翼与后飞行翼分别固定安装于pcb支撑架的前后侧部，构成弹机一体式集成飞行结构；

6、所述前端盖的前端设置有用于感知火焰或温度信号的传感器；

7、所述控制机构集成安装于所述pcb支撑架上，包括电气舱、电子开关、飞行控制器以及可视组件；

8、所述电子开关串联于增压器的供电启动回路中，所述飞行控制器与前飞行翼和后飞行翼电连接以调控飞行姿态，所述可视组件用于采集并回传火场实时画面；

9、所述控制机构配置有近火自动触发通路与遥控手动触发通路，所述近火自动触发通路接入传感器的检测信号，达到触发阈值时导通电子开关以启动增压器释放灭火剂；

10、所述遥控手动触发通路用于接收外部遥控指令，控制灭火弹体投掷与强制触发灭火剂喷洒。

11、进一步地，所述前端盖通过高压密封圈与螺纹旋合结构密封连接于外壳前端，所述后端盖通过螺纹与高强度密封胶旋紧固定于外壳尾部；

12、所述增压器紧贴后端盖前侧嵌装于外壳内部，所述灭火剂填充于增压器与前端盖之间的密闭主容腔内，增压器启动时产生高压气体，将灭火剂向前推送并从弹体前端释放。

13、进一步地，所述传感器为温度传感器或火焰光学传感器，通过高强度螺纹或耐高温安装座固定于前端盖正前方的预留槽位中；

14、传感器的前端探头暴露于外部环境，后端通过耐高温导线穿过前端盖，接入控制机构的控制系统主板。

15、进一步地，所述pcb支撑架为一体化机电连接机架，其上方通过高强度金属夹件分别锁附前飞行翼与后飞行翼的碳管机臂，下方设置环抱式挂架或机电夹具以夹持灭火弹体的外壳；

16、所述pcb支撑架内部集成有投掷脱离机构，所述投掷脱离机构接收遥控投弹指令后解除机械锁定，使灭火弹体与飞行载体分离。

17、进一步地，所述控制机构还包括信号接收系统与驱动系统；

18、所述信号接收系统用于接收外部遥控器发出的飞行控制指令、投弹释放指令与强制起爆指令，并转换为数字信号输出；

19、所述驱动系统用于对指令信号进行功率放大，一方面驱动投掷脱离机构完成灭火弹体释放动作，另一方面驱动电子开关闭合以接通增压器的启动回路。

20、进一步地，所述可视组件包括摄像头与图传系统，所述摄像头通过硅胶减震球或微型伺服云台固定于pcb支撑架的前端，摄像头采集的高清或红外视频信号经图传系统实时回传至地面操控端，用于火场侦察、障碍物规避与投弹瞄准。

21、进一步地，所述飞行控制器内置多轴姿态解算与导航算法，在灭火弹体投掷脱离、整机负载突变导致重心偏移时，飞行控制器在毫秒级内调整各飞行翼的电机转速，维持飞行载体的姿态平稳，防止翻机。

22、进一步地，所述支撑机构为两组机械支架，分别固定于pcb支撑架的底部两侧并向下延伸，为整机提供离地间隙，避免待命及起降阶段灭火弹体与投掷脱离机构触碰地面；

23、所述控制机构还包括短路保护装置，所述短路保护装置串联于总电源与各下级负载之间，用于检测过流与短路故障并快速切断供电回路。

24、进一步地，所述电子开关封装于防火电气舱内并通过螺丝固定于pcb支撑架上，电子开关的输出端经耐高温导线穿过后端盖接入增压器；

25、电子开关接收闭合信号后接通高压起爆电流，激发增压器产生高压气体以喷洒灭火剂。

26、一种弹机一体化的飞行灭火弹控制方法，包括如下步骤：

27、飞行运载与瞄准：地面操作员通过遥控器操控集成飞行载体搭载灭火弹体飞抵目标火场上空，通过可视组件回传的第一视角实时画面调整飞行姿态与空间位置，完成投弹瞄准；

28、灭火弹投掷释放：操作员发出投弹指令，控制机构的信号接收系统接收指令后经驱动系统放大，驱动投掷脱离机构解除机械锁定，灭火弹体脱离飞行载体并沿轨迹飞向火源；

29、灭火剂触发喷洒：灭火弹体飞行过程中，前端传感器持续采集环境温度与火焰特征信号，当检测数值达到预设触发阈值时，近火自动触发通路导通电子开关，启动增压器释放灭火剂覆盖火场；若自动触发失效，操作员通过遥控器发出强制起爆指令，经遥控手动触发通路导通电子开关，完成灭火剂喷洒；

30、飞行姿态复位：灭火弹体脱离后，飞行控制器检测到整机负载突变与重心变化，自动调整各飞行翼的电机输出功率，修正飞行姿态，控制飞行载体平稳返航或转入后续作业流程。

31、本发明的有益效果为：通过将弹体与发射装置进行一体化设计，减少了传统分体式结构在装配和发射准备环节的时间损耗，有助于在火情初期实现快速响应；同时，一体化结构可能改善了气动特性或连接稳定性，从而在一定程度上提高了飞行弹道的一致性和对目标区域的命中精度。

32、采用弹机融合的设计思路，有效缩减了整体体积和重量，降低了存储与运输的空间需求。这种紧凑化设计使得单兵携带或车载搭载更为便捷，有利于拓展灭火装备在复杂地形或狭窄空间等多样化场景下的适用性。

33、其配套的控制方法结合了飞行状态反馈与环境参数，能够对灭火弹的飞行姿态或作用时机进行适应性调节。相较于固定参数的控制方式，该方法有助于提升灭火剂释放的有效性，使系统在面对风向变化、火势蔓延等非结构化条件时具备更好的鲁棒性。