一种应用于森林灭火的精确制导灭火弹系统的制作方法

本发明涉及森林灭火技术领域，具体为一种应用于森林灭火的精确制导灭火弹系统。

背景技术：

目前，各国采用的森林灭火手段主要是航空灭火，固定翼飞机飞行速度快、航程远、载重量大，一般用于森林、草原等野外火灾扑救，水陆两用飞机直接在湖泊上降落和起飞实现汲水，然后飞往火场，喷洒设备喷洒；或者直接携带干粉灭火剂以及喷洒设备在火场进行喷洒，成灾后的林火空间范围极大，一般高度达10m-20m,火线沿前进方向长度可达50m，温度达到900℃。由于要保证飞机安全，灭火时飞机只能在距火场上空一定高度进行作业，这就导致喷洒高度较高，灭火剂在降落过程中受到火场上空强热气流的影响，一部分灭火剂在降落至火场的过程中受蒸发或被吹倒火场意外，致使真正作用于火场的灭火剂量很少，灭火效果不好。

专利文献cn202010770956.5公开了一种用于森林灭火的灭火弹系统，所述灭火弹系统至少包括红外摄像头、控制终端和若干灭火弹；所述红外摄像头与控制终端安装于飞机之上，并经线缆相互连接；所述控制终端与各灭火弹通过无线数据链连接，通过发明公开的本灭火弹系统，实现了各灭火弹协同制导，形成协同调配的灭火方案，从而完成灭火隔离带的建立。目前，实际救火工作中，由于森林地形复杂，灭火弹的瞄准精度低，导致灭火弹的灭火效果难以最大化。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于森林灭火的精确制导灭火弹系统，解决了现有灭火弹瞄准精度低、灭火效果不好的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种应用于森林灭火的精确制导灭火弹系统，包括灭火弹本体和远程控制终端，所述灭火弹本体包括近感火场探测装置、灭火舱、电源装置、组合导航控制装置和舵控装置，所述近感火场探测装置包括红外探测器、激光探测器和引信机构，所述灭火舱包括灭火剂和引爆机构，所述引信机构包括火源红外辐射监测单元、安全隔离组件及传爆组件，所述组合导航控制装置包括弹载计算机和导航模块，所述舵控装置包括尾舵舵面、舵机和舵控模块。

优选的，所述灭火弹本体还包括灭火弹外壳，所述灭火弹外壳的一端固定连接有防护头罩，所述尾舵舵面的一端设置在灭火弹外壳的另一端,所述防护头罩的一端固定连接有滤光片，所述灭火弹外壳的内侧相邻防护头罩固定连接有骨架，所述骨架的一侧中上部固定连接有固定架，所述固定架的一侧固定连接在激光探测器的外侧，所述骨架的一侧中下部固定连接有安装架，所述安装架的一侧固定连接在红外探测器的外侧，所述骨架的另一侧通过螺栓固定连接有控制板。

优选的，所述灭火弹外壳的顶部固定连接有挂架，所述灭火弹外壳的外侧设置有翼板。

优选的，所述控制板电性连接红外探测器和激光探测器。

优选的，所述红外探测器与激光探测器交错设置，所述红外探测器或激光探测器的一侧设置有透镜。

优选的，所述组合导航控制装置还包括信息处理单元、惯性测量单元、卫星定位接收机以及磁罗盘传感器。

优选的，所述灭火弹本体与远程控制终端通过通讯模块连接，所述远程控制终端还包括控制单元。

一种应用于森林灭火的精确制导灭火弹系统的使用方法，包括以下步骤：

s1：载机起飞前，完成灭火弹本体上电及自检，自检正常后将信息反馈给载机，载机综合灭火弹本体上电自检信息形成系统准备状态信息，反馈给地面指挥指挥中心，并根据地面指挥中心指令起飞；

s2：载机挂装灭火弹本体飞向目标火点区域过程中，灭火弹本体通过搭载的导航模块进行自主导航解算；

s3：在灭火弹本体发射前，载机到达指定空域，根据地面指挥指挥中心指令向灭火弹本体装订目标位置信息，灭火弹本体完成目标信息装订及发射前自检后，将状态信息反馈给载弹机；载弹机收到灭火弹本体装订目标与自检正常后，控制挂架的投放机构释放灭火弹本体；

s4：灭火弹本体发射后，灭火弹本体检测到与载机分离后，开始接入稳定控制，并完成引战系统一级解保，灭火弹本体综合目标信息与自身导航位置、速度信息，形成制导指令，控制弹上操纵尾舵舵面偏转，保证弹体姿态稳定并飞向目标位置，灭火弹本体判断与目标距离小于60m、相对地面高度小于10m，引信机构启动，引爆灭火剂内部药柱完成灭火剂抛洒。

工作原理：指挥中心接到火警命令，载机挂装灭火弹本体完成上电及自检后飞向目标火点区域，通过远程控制终端通讯控制，在灭火弹本体发射前载机向灭火弹本体装订目标位置信息，在灭火弹本体发射后，灭火弹本体综合目标信息与自身导航位置、速度信息，形成制导指令，飞向目标区域，并通过控制单元控制引信机构在灭火弹靠近目标区域后启动，引爆灭火剂内部药柱完成灭火剂抛洒，完成灭火。

(三)有益效果

本发明提供了一种应用于森林灭火的精确制导灭火弹系统。具备以下有益效果：

1、本发明通过近感火场探测装置、灭火舱、电源装置、组合导航控制装置和舵控装置形成灭火弹本体，可由飞机携带森林灭火弹本体进入林火发生区域，通过向着火区域发射灭火弹本体来实施远距离、高效、安全的灭火作业，达到迅速扑灭或抑制森林火灾，避免人员伤亡的目的。

2、本发明通过火源红外辐射监测单元、安全隔离组件及传爆组件形成引信机构，红外探测器、激光探测器和引信机构形成近感火场探测装置，可以适应森林火场的复杂地形，提高灭火弹的瞄准精度，进而实现灭火效果最大化。

附图说明

图1为本发明的系统框架示意图；

图2为本发明的组合导航控制装置的系统框架示意图；

图3为本发明的引信机构的系统框架示意图

图4为本发明的滤光片示意图；

图5为本发明的骨架示意图；

图6为本发明的控制板示意图。

其中，1、滤光片；2、防护头罩；3、翼板；4、灭火弹外壳；5、挂架；6、尾舵舵面；7、激光探测器；8、红外探测器；9、安装架；10、固定架；11、骨架；12、控制板；13、近感火场探测装置；14、灭火舱；15、电源装置；16、组合导航控制装置；17、舵控装置；18、灭火弹本体；19、远程控制终端；20、引信机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-3所示，本发明实施例提供一种应用于森林灭火的精确制导灭火弹系统，包括灭火弹本体18和远程控制终端19，灭火弹本体18包括近感火场探测装置13、灭火舱14、电源装置15、组合导航控制装置16和舵控装置17，近感火场探测装置13包括红外探测器8、激光探测器7和引信机构20，灭火舱14包括灭火剂和引爆机构，引信机构20包括火源红外辐射监测单元、安全隔离组件及传爆组件，组合导航控制装置16包括弹载计算机和导航模块，舵控装置17包括尾舵舵面6、舵机和舵控模块，可由飞机携带森林灭火弹本体18进入林火发生区域，通过向着火区域发射灭火弹本体18来实施远距离、高效、安全的灭火作业，达到迅速扑灭或抑制森林火灾，避免人员伤亡的目的。

组合导航控制装置16还包括信息处理单元、惯性测量单元、卫星定位接收机以及磁罗盘传感器，灭火弹本体18与远程控制终端19通过通讯模块连接，远程控制终端19还包括控制单元。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本实施例如图1-6所示，灭火弹本体18还包括灭火弹外壳4，灭火弹外壳4的一端固定连接有防护头罩2，尾舵舵面6的一端设置在灭火弹外壳4的另一端，防护头罩2的一端固定连接有滤光片1，滤光片1用来选取所需的辐射波段，灭火弹外壳4的内侧相邻防护头罩2固定连接有骨架11，骨架11的一侧中上部固定连接有固定架10，固定架10的一侧固定连接在激光探测器7的外侧，骨架11的一侧中下部固定连接有安装架9，安装架9的一侧固定连接在红外探测器8的外侧，安装架9和固定架10均通过螺栓固定在骨架11的一侧，骨架11的另一侧通过螺栓固定连接有控制板12，灭火弹外壳4的顶部固定连接有挂架5，灭火弹外壳4的外侧设置有翼板3，控制板12电性连接红外探测器8和激光探测器7，红外探测器8与激光探测器7交错设置，红外探测器8或激光探测器7的一侧设置有透镜，红外探测器8与激光探测器7共用一个透镜，可以采用玻璃镜头的透镜，其成像效果要比塑胶镜头好，透镜是可以粘接装配在防护头罩2的相应位置，红外探测器8与激光探测器7安装结构紧凑，便于安装。

实施例三：

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供一种应用于森林灭火的精确制导灭火弹系统的使用方法，包括以下步骤：

s1：载机起飞前，完成灭火弹本体18上电及自检，自检正常后将信息反馈给载机，载机综合灭火弹本体18上电自检信息形成系统准备状态信息，反馈给地面指挥指挥中心，并根据地面指挥中心指令起飞；

s2：载机挂装灭火弹本体18飞向目标火点区域过程中，灭火弹本体18通过搭载的导航模块进行自主导航解算；

s3：在灭火弹本体18发射前，载机到达指定空域，根据地面指挥指挥中心指令向灭火弹本体18装订目标位置信息，灭火弹本体18完成目标信息装订及发射前自检后，将状态信息反馈给载弹机；载弹机收到灭火弹本体18装订目标与自检正常后，控制挂架5的投放机构释放灭火弹本体18；

s4：灭火弹本体18发射后，灭火弹本体18检测到与载机分离后，开始接入稳定控制，并完成引战系统一级解保，灭火弹本体18综合目标信息与自身导航位置、速度信息，形成制导指令，控制弹上操纵尾舵舵面6偏转，保证弹体姿态稳定并飞向目标位置，灭火弹本体18判断与目标距离小于60m、相对地面高度小于10m，引信机构20启动，引爆灭火剂内部药柱完成灭火剂抛洒。

a)起飞，地面移动指挥系统接到火警命令后，载弹机挂装灭火弹本体18，完成上电及自检后根据地面指挥车指令起飞；

b)挂飞，载弹机根据指令飞往火点区域；挂飞过程灭火弹本体18综合弹上惯性导航信息与卫星定位信息进行自主导航解算；

c)投放，载弹机到达指定空域，根据指令向灭火弹本体18装订目标位置信息,灭火弹本体18完成目标信息装订及发射前自检后，将状态信息反馈给载弹机，载弹机控制挂架5的投放机构释放灭火弹本体18；

d)自主飞行：

1)灭火弹本体18检测到与载机分离后，开始接入稳定控制，同时近感火场探测装置13根据机弹分离信号完成一级解保；

2)灭火弹本体18综合目标信息与自身导航位置、速度信息，形成制导指令，控制舵面偏转，保证弹体姿态稳定并飞向目标位置；

3)灭火弹本体18判断与目标距离小于60m后解锁引爆电路，当灭火弹本体18相对地面高度小于15m时，引爆电路启动，引爆灭火剂内部药柱完成灭火剂抛洒。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。