随着无人机技术的飞速发展,无人机在军民领域扮演着越来越重要的角色,应用范围不断扩大,具备较大的市场规模。在无人机的应用过程中,发射阶段是最困难、最关键的阶段之一,直接影响无人机的作战灵活性和生存能力等战技指标和使用要求。目前国内外采用车载起飞的无人机重量均不超过50kg,这表明对于100kg级无人机采用车载起飞具有相当的技术难度。但车载起飞具有明显的优点,能够大幅降低无人机全寿命周期的使用和训练成本,提高无人机对使用环境的适应能力,受到众多用户的喜爱,本文以实现100kg级无人机车载起飞为研究目标。通过研究无人机车载起飞基本原理,确定系统架构。通过建模和仿真分析,研究了地面不平度、风载等环境因素对车载起飞的影响。根据无人机和起飞车的限制条件,以及环境因素的影响,开展车载起飞系统设计。采用大扭矩舵机驱动连杆机构,保证了无人机在复杂多变的环境下,安全可靠的固定,释放同步性达到了50ms以内。通过仿真和试验,研究确定了影响无人机起飞安全的关键参数如升力、俯仰力矩和横滚力矩等的合力范围,得出了无人机车载起飞安全释放的条件,形成了多变量复合释放判据。通过4个竖直传感器和1个水平传感器建立五点四自由度组合测量系统,采用滑动平均值法进行滤波,解决了振动环境下无人机的参数测量。研究车载起飞监控软件,实时接收GPS数据以及AD采集器测力数据,通过运动方程解算,给出无人机安全放飞提示。开展了多项设计性试验和验证性试验,不断改进设计,摸清了车载起飞系统的性能和关键参数。开展了多种重量的无人机试飞验证工作。本文研发了一套大载荷四点定位锁紧、同步快速释放机构,解决了在振动、风力等复杂环境下可靠固定,同步快速释放等技术难点,实现了释放时间控制在140ms以内,释放同步性控制在50ms以内;定义了无人机车载起飞多变量复合释放判据,并研发相应的控制软件,使其具备良好的鲁棒特性,实现了100kg级无人机的车载起飞,突破了无人机车载起飞的重量等级。